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JP7683473B2 - Metal film deposition equipment - Google Patents
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Description

本発明は、基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming device that forms a metal film on the surface of a substrate.

従来から、基材の表面に金属を析出させて金属皮膜を成膜することが行われている(例えば、特許文献1)。特許文献1には、陽極と、陽極と陰極となる基材との間に配置される固体電解質膜と、陽極と基材との間に電圧を印加する電源部と、陽極と固体電解質膜との間に、金属イオンを含む電解液を収容する液収容部と、を備える金属皮膜の成膜装置が記載されている。 Conventionally, metal coatings have been formed by depositing metal on the surface of a substrate (for example, see Patent Document 1). Patent Document 1 describes a metal coating forming device that includes an anode, a solid electrolyte membrane disposed between the anode and the substrate serving as the cathode, a power supply unit that applies a voltage between the anode and the substrate, and a liquid storage unit that stores an electrolyte solution containing metal ions between the anode and the solid electrolyte membrane.

この成膜装置では、固体電解質膜を基材に接触させた状態で、電源部を用いて、陽極と基材との間に電圧が印加される。これにより、固体電解質膜に含有された金属イオンは、固体電解質膜に接触した基材の表面に移動し、この基材の表面で還元され、基材の表面に金属が析出する。これにより、基材の表面には、析出した金属からなる金属皮膜が成膜される。 In this film forming device, a voltage is applied between the anode and the substrate using a power supply unit while the solid electrolyte membrane is in contact with the substrate. This causes the metal ions contained in the solid electrolyte membrane to migrate to the surface of the substrate in contact with the solid electrolyte membrane and are reduced on the surface of the substrate, causing the metal to precipitate on the surface of the substrate. This causes a metal coating made of the precipitated metal to be formed on the surface of the substrate.

特開2016-169399号公報JP 2016-169399 A

ところで、上記成膜装置を用いて金属皮膜を成膜する場合、成膜品質の向上を目的に、電解液に添加剤を添加することが一般的である。しかしながら、この添加剤は、基材に金属皮膜が成膜される際に消費されるため、金属皮膜の成膜が継続して行われた場合、電解液に含まれる添加剤の量が減少する。このように、添加剤の量が減少した状態で成膜を実施すると、成膜品質が低下するおそれがあった。 When forming a metal film using the above-mentioned film forming apparatus, it is common to add an additive to the electrolyte in order to improve the quality of the film. However, this additive is consumed when the metal film is formed on the substrate, and so if the metal film is continuously formed, the amount of additive contained in the electrolyte decreases. Thus, if film formation is performed with a reduced amount of additive, there is a risk of a decrease in the quality of the film.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤を電解液に補給することにより、成膜品質の向上を図る金属皮膜の成膜装置を提供することである。 The present invention was made in consideration of these points, and its purpose is to provide a metal film deposition device that improves the quality of the deposition by replenishing an additive to the electrolyte.

前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜装置は、陽極と、前記陽極と基材との間に配置された固体電解質膜と、前記基材を陰極として前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、前記陽極と金属イオンを含む電解液とを収容し、前記基材の側に開口した開口部を前記固体電解質膜で覆った収容体と、前記収容体に接続され、前記電解液を前記収容体へ供給する液タンクと、を備え、前記固体電解質膜を前記基材に接触させた状態で前記陽極と前記基材との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜の内部に含有された前記金属イオンを還元することで、前記金属イオンに由来した金属皮膜を前記基材の表面に成膜する金属皮膜の成膜装置であって、前記電解液は、添加剤をさらに含み、前記成膜装置は、前記液タンクに収容された前記電解液に前記添加剤を補給する添加剤補給装置と、前記添加剤補給装置による前記添加剤の補給を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電源部による電圧の印加により、前記陽極から前記基材に通電された電流値を時間経過に応じて積算した積算電流値を算出し、前記積算電流値に基づいて、前記添加剤の消費量を推定し、推定した前記消費量に応じた前記添加剤が、前記電解液に補給されるように、前記添加剤補給装置を制御する、ことを特徴する。 In consideration of the above-mentioned problems, the metal coating forming apparatus according to the present invention comprises an anode, a solid electrolyte membrane disposed between the anode and a substrate, a power supply unit that applies a voltage between the anode and the substrate using the substrate as a cathode, a container that contains the anode and an electrolyte solution containing metal ions, and has an opening on the substrate side covered with the solid electrolyte membrane, and a liquid tank that is connected to the container and supplies the electrolyte solution to the container. In this case, a voltage is applied between the anode and the substrate with the solid electrolyte membrane in contact with the substrate, thereby reducing the metal ions contained inside the solid electrolyte membrane, thereby forming a metal coating derived from the metal ions. The film forming apparatus for forming a metal film on the surface of the substrate includes an additive replenishing device that replenishing the additive to the electrolyte contained in the liquid tank, and a control device that controls the replenishing of the additive by the additive replenishing device. The control device calculates an integrated current value by integrating the current value passed from the anode to the substrate over time by applying a voltage from the power supply unit, estimates the consumption of the additive based on the integrated current value, and controls the additive replenishing device so that the additive according to the estimated consumption is replenished to the electrolyte.

上記成膜装置では、金属皮膜を基材の表面に成膜する際に、金属イオンとともに添加剤が消費される。この点で、本発明の成膜装置によれば、制御装置が、陽極から基材に通電された電流値を時間経過に応じて積算した積算電流値を算出する。積算電流値とは、陽極から基材に通電された電流値に、その電流値での通電時間を乗じた値の総和である。基材の表面に金属皮膜を成膜するに従って、積算電流値が増加し、電解液に含まれる金属イオンとともに添加剤の消費量が増加する。このように、積算電流値と添加剤の消費量との間には相関関係がある。このため、制御装置は、例えば予め実験等で求めた当該相関関係に基づいて、積算電流値から、金属皮膜の成膜に使用された添加剤の消費量を推定することができる。制御装置は、この添加剤の消費量を、電解液に補給されるべき添加剤の量と判断することができる。制御装置は、推定した消費量に応じた量の添加剤を、電解液に補給すべく、添加剤補給装置を制御する。したがって、添加剤の量が低下した状態での金属皮膜の成膜を回避することができるので、成膜品質を向上させることができる。 In the above-mentioned film forming apparatus, when a metal film is formed on the surface of a substrate, additives are consumed together with metal ions. In this respect, according to the film forming apparatus of the present invention, the control device calculates an integrated current value by integrating the current value passed from the anode to the substrate over time. The integrated current value is the sum of the current value passed from the anode to the substrate multiplied by the current passing time at that current value. As the metal film is formed on the surface of the substrate, the integrated current value increases, and the consumption of additives increases together with the metal ions contained in the electrolyte. In this way, there is a correlation between the integrated current value and the consumption of additives. For this reason, the control device can estimate the consumption of additives used in forming the metal film from the integrated current value based on the correlation obtained in advance, for example, by experiments. The control device can determine the consumption of the additive as the amount of additive to be replenished to the electrolyte. The control device controls the additive replenishing device to replenish the electrolyte with an amount of additive corresponding to the estimated consumption. This makes it possible to avoid forming a metal film when the amount of additive is reduced, improving the quality of the film.

好ましい態様としては、前記成膜装置は、前記収容体に収容された前記電解液を大気と入替えることにより、前記収容体に収容された前記電解液を前記液タンクに回収する回収機構を備えている。前記制御装置は、前記金属皮膜の成膜後、前記液タンクに前記電解液が回収されるように、前記回収機構を制御する。前記制御装置は、前記電解液の回収後、前記液タンクの電解液に対して、前記添加剤が補給されるように前記添加剤補給装置を制御する。 In a preferred embodiment, the film forming apparatus includes a recovery mechanism that recovers the electrolyte contained in the container into the liquid tank by replacing the electrolyte with air. The control device controls the recovery mechanism so that the electrolyte is recovered into the liquid tank after the metal film is formed. The control device controls the additive replenishing device so that the additive is replenished to the electrolyte in the liquid tank after the electrolyte is recovered.

この態様によれば、収容体に収容された電解液を全て液タンクに戻した状態で、この液タンクの電解液に添加剤を補給することができる。このため、収容体に収容された電解液に添加剤を補給する場合に比べて、電解液に均一に拡散する前の補給した添加剤が、固体電解質膜に付着することがない。よって、液タンク内において、補給した添加剤を電解液に均一に混合することができる。特に、補給された添加剤とともに電解液を液タンク内で攪拌すれば、添加剤を電解液に均一に分散させることができる。よって、添加剤の濃度ムラを抑え、成膜品質を向上させることができる。 According to this aspect, the additive can be replenished to the electrolyte in the liquid tank while all of the electrolyte contained in the container is returned to the liquid tank. Therefore, compared to when the additive is replenished to the electrolyte contained in the container, the replenished additive before being uniformly dispersed in the electrolyte does not adhere to the solid electrolyte film. Therefore, the replenished additive can be uniformly mixed into the electrolyte in the liquid tank. In particular, by stirring the electrolyte together with the replenished additive in the liquid tank, the additive can be uniformly dispersed in the electrolyte. Therefore, unevenness in the concentration of the additive can be suppressed, and the film formation quality can be improved.

好ましい態様としては、前記成膜装置は、前記電解液に含まれる前記添加剤の濃度を測定する添加剤濃度測定装置を備える。前記制御装置は、前記電解液の回収後、前記固体電解質膜を交換したか否かを判定する。前記制御装置は、前記固体電解質膜を交換したと判定した場合には、前記添加剤濃度測定装置により測定された前記添加剤の濃度に基づいて、前記添加剤の消費量を推定する。前記制御装置は、前記固体電解質膜を交換していないと判定した場合には、前記積算電流値に基づいて、前記添加剤の消費量を推定する。前記制御装置は、推定した前記消費量に応じた前記添加剤が、前記電解液に補給されるように、前記添加剤補給装置を制御する。 In a preferred embodiment, the film forming apparatus includes an additive concentration measuring device that measures the concentration of the additive contained in the electrolyte. The control device determines whether the solid electrolyte membrane has been replaced after recovery of the electrolyte. If the control device determines that the solid electrolyte membrane has been replaced, it estimates the amount of additive consumed based on the concentration of the additive measured by the additive concentration measuring device. If the control device determines that the solid electrolyte membrane has not been replaced, it estimates the amount of additive consumed based on the integrated current value. The control device controls the additive replenishing device so that the additive according to the estimated amount of consumption is replenished to the electrolyte.

発明者らの実験によれば、固体電解質膜には、添加剤が付着しやすく、当該膜を交換することにより、電解液の添加剤が成膜装置から持ち出され易い。このため、固体電解質膜を交換するときの添加剤の持ち出しにより、積算電流値に基づいて推定した添加剤の消費量に比べて、実際の添加剤の消費量は多くなる傾向にある。このような場合を想定して、この態様では、固体電解質膜を交換したと判定した場合に、測定した添加剤の濃度に基づいて添加剤の消費量を正確に推定することができるので、より適切な量の添加剤を電解液に補給することができる。なお、固体電解質膜の交換時間を利用して、液タンク内の添加剤の濃度を測定することができるので、測定時間を改めて確保しなくてもよい。他方、当該膜が交換されていない場合、積算電流値に基づいて添加剤の消費量を推定するため、迅速に添加剤の消費量を推定することができる。このため、効率的に適切な量の添加剤を電解液に補給することができる。 According to the inventors' experiments, additives are easily attached to the solid electrolyte membrane, and when the membrane is replaced, additives in the electrolyte are easily carried away from the membrane forming device. Therefore, due to the carry-out of additives when replacing the solid electrolyte membrane, the actual consumption of additives tends to be greater than the consumption of additives estimated based on the integrated current value. In this embodiment, assuming such a case, when it is determined that the solid electrolyte membrane has been replaced, the consumption of additives can be accurately estimated based on the measured concentration of additives, so that a more appropriate amount of additive can be replenished to the electrolyte. In addition, since the concentration of additives in the liquid tank can be measured using the replacement time of the solid electrolyte membrane, it is not necessary to secure a new measurement time. On the other hand, when the membrane has not been replaced, the consumption of additives can be estimated based on the integrated current value, so that the consumption of additives can be quickly estimated. Therefore, an appropriate amount of additive can be efficiently replenished to the electrolyte.

好ましい態様としては、前記金属イオンは、銅イオンであり、前記電解液は、硫酸銅水溶液に、前記添加剤の他に塩素イオンを含む溶液であり、前記添加剤は、ブライトナーである。前記成膜装置は、前記電解液に含まれる前記塩素イオンの濃度を測定する塩素イオン濃度測定装置と、前記液タンクに収容された前記電解液に前記塩素イオンを補給する塩素イオン補給装置と、を備える。前記制御装置は、前記塩素イオン濃度測定装置により測定された前記塩素イオンの濃度に基づいて、前記塩素イオンの消費量を推定する。前記制御装置は、推定した前記消費量に応じた前記塩素イオンが、前記電解液に補給されるように、前記塩素イオン補給装置を制御する。 In a preferred embodiment, the metal ions are copper ions, the electrolyte is a copper sulfate aqueous solution containing chloride ions in addition to the additive, and the additive is a brightener. The film forming apparatus includes a chloride ion concentration measuring device that measures the concentration of the chloride ions contained in the electrolyte, and a chloride ion supplying device that supplies the chloride ions to the electrolyte contained in the liquid tank. The control device estimates the consumption of the chloride ions based on the concentration of the chloride ions measured by the chloride ion concentration measuring device. The control device controls the chloride ion supplying device so that the chloride ions corresponding to the estimated consumption are supplied to the electrolyte.

ここで、電解液に含まれる塩素イオンは、ブライトナーの機能(結晶核の成長点に吸着して結晶成長を抑制する機能)を助け、安定した緻密な銅皮膜の形成に有効なイオンである。この塩素イオンは、他の添加剤に比べて、電解液に微量に含まれている。このように、電解液における塩素イオンの含有量は微量であるため、塩素イオンは積算電流値に比例して消費されないことがある。また、塩素イオンは、成膜装置の構成要素への付着などにより減少することがある。このため、塩素イオンの消費量を積算電流値から推定することは難しい。この点で、本態様によれば、電解液に含まれる塩素イオンの濃度を測定し、測定した塩素イオン濃度に基づいて、塩素イオンの消費量を正確に推定することができるため、適切な量の塩素イオンを電解液に補給することができる。 Here, the chloride ions contained in the electrolyte aid the function of the brightener (the function of suppressing crystal growth by adsorbing to the growth points of crystal nuclei) and are effective in forming a stable and dense copper film. These chloride ions are contained in the electrolyte in small amounts compared to other additives. Thus, since the content of chloride ions in the electrolyte is small, the chloride ions may not be consumed in proportion to the integrated current value. In addition, the chloride ions may decrease due to adhesion to components of the film forming device. For this reason, it is difficult to estimate the amount of chloride ion consumption from the integrated current value. In this respect, according to the present embodiment, the concentration of chloride ions contained in the electrolyte is measured, and the amount of chloride ion consumption can be accurately estimated based on the measured chloride ion concentration, so that an appropriate amount of chloride ions can be replenished to the electrolyte.

好ましい態様としては、前記電解液は、少なくとも二種類の添加剤を含む。前記成膜装置は、前記添加剤補給装置を、前記添加剤の種類に応じた個数有している。前記制御装置は、前記積算電流値に基づいて前記添加剤のそれぞれの消費量を推定する。前記制御装置は、推定した前記消費量に応じた前記添加剤が、それぞれ前記電解液に補給されるように、前記添加剤補給装置のそれぞれを制御する。 In a preferred embodiment, the electrolyte contains at least two types of additives. The film forming apparatus has the additive supply devices in a number corresponding to the types of additives. The control device estimates the consumption amount of each of the additives based on the integrated current value. The control device controls each of the additive supply devices so that the additives corresponding to the estimated consumption amount are respectively supplied to the electrolyte.

このように、制御装置は、添加剤の種類に応じ、各添加剤の消費量を独立して推定することができる。制御装置は、各々の添加剤の消費量に応じ、各添加剤を適切な量で電解液に補給することができる。よって、電解液に複数の添加剤が含まれている場合であっても、添加剤の量が低下した状態での金属皮膜の成膜を回避することができるので、成膜品質を向上させることができる。 In this way, the control device can independently estimate the consumption of each additive depending on the type of additive. The control device can replenish the electrolyte with an appropriate amount of each additive depending on the consumption of each additive. Therefore, even if the electrolyte contains multiple additives, it is possible to avoid forming a metal film when the amount of additive is reduced, thereby improving the quality of the film formation.

好ましい態様としては、前記陽極は、前記電解液に対して可溶性を有する。本態様によれば、陽極が電解液に溶解するため、金属皮膜の成膜に伴い金属イオンが消費された場合であっても、陽極の溶解により金属イオンが補充される。このため、電解液に含まれる金属イオンの濃度を安定させつつ、添加剤が消費されるので、電解液に補給する添加剤の量をより正確に管理することができる。 In a preferred embodiment, the anode is soluble in the electrolyte. According to this embodiment, the anode dissolves in the electrolyte, so that even if metal ions are consumed in the course of forming the metal film, the metal ions are replenished by dissolving the anode. Therefore, the additive is consumed while stabilizing the concentration of the metal ions contained in the electrolyte, so that the amount of additive replenished to the electrolyte can be more accurately controlled.

本発明によれば、添加剤を電解液に補充することにより、成膜品質を向上させることができる。 According to the present invention, the quality of the film formed can be improved by replenishing the electrolyte with additives.

本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a metal film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の成膜装置において、電解液が注入された状態を示すものである。2 shows a state in which an electrolyte solution has been injected into the film forming apparatus of FIG. 1. 図1の成膜装置の制御を説明するフローチャートである。2 is a flowchart illustrating control of the film forming apparatus of FIG. 1 . 図3のフローチャートにおける積算電流値に基づいて添加剤を補給するステップの一例を説明するグラフである。4 is a graph illustrating an example of a step of replenishing an additive based on an integrated current value in the flowchart of FIG. 3 . 本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a metal film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention. 図5の成膜装置の制御を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating control of the film forming apparatus of FIG. 5 . 本発明の第3実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a metal film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention. 図7の成膜装置の制御を説明するフローチャートである。8 is a flowchart illustrating control of the film forming apparatus of FIG. 7 . 本発明の実施例におけるピール試験を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a peel test in an example of the present invention.

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置について説明する。 The following describes a metal film deposition device according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1Aの模式的断面図である。図2は、図1の成膜装置1Aにおいて、電解液Lが注入された状態を示すものである。図3は、図1の成膜装置1Aの制御を説明するフローチャートである。図4は、図3のフローチャートにおける積算電流値に基づいて添加剤を補給するステップの一例を説明するグラフである。
First Embodiment
Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a metal film forming apparatus 1A according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 shows a state in which an electrolytic solution L is injected into the film forming apparatus 1A of Fig. 1. Fig. 3 is a flow chart for explaining the control of the film forming apparatus 1A of Fig. 1. Fig. 4 is a graph for explaining an example of a step of replenishing an additive based on an integrated current value in the flow chart of Fig. 3.

図1、図2に示すように、成膜装置1Aは、陽極11と、陽極11と基材Bとの間に配置された固体電解質膜13と、基材Bを陰極として陽極11と基材Bとの間に電圧を印加する電源部14と、陽極11と金属イオンを含む電解液Lとを収容し、開口部15aを固体電解質膜13で覆った収容体15と、を備える。 As shown in Figures 1 and 2, the film forming device 1A includes an anode 11, a solid electrolyte membrane 13 disposed between the anode 11 and the substrate B, a power supply unit 14 that applies a voltage between the anode 11 and the substrate B with the substrate B serving as a cathode, and a container 15 that contains the anode 11 and an electrolyte solution L containing metal ions and has an opening 15a covered with the solid electrolyte membrane 13.

図2に示すように、成膜装置1Aは、固体電解質膜13を基材Bに接触させた状態で陽極11と基材Bとの間に電圧を印加して、固体電解質膜13の内部に含有された金属イオンを還元することで、金属イオンに由来した金属皮膜Fを基材Bの表面B1に成膜する装置である。なお、本実施形態では、説明の便宜上、陽極11の下方に固体電解質膜13を配置し、さらにその下方に基材Bを配置することを前提として、成膜装置1Aの構成部材の位置関係を特定する。しかしながら、基材Bの表面B1に金属皮膜Fを成膜することができるのであれば、この位置関係に限定されるものではなく、たとえば、図1の成膜装置1Aの上下が反転していてもよい。 As shown in FIG. 2, the film forming apparatus 1A is an apparatus that applies a voltage between the anode 11 and the substrate B while the solid electrolyte membrane 13 is in contact with the substrate B, thereby reducing the metal ions contained inside the solid electrolyte membrane 13, and forming a metal film F derived from the metal ions on the surface B1 of the substrate B. In this embodiment, for convenience of explanation, the positional relationship of the components of the film forming apparatus 1A is specified on the assumption that the solid electrolyte membrane 13 is placed below the anode 11, and the substrate B is further placed below that. However, as long as the metal film F can be formed on the surface B1 of the substrate B, this positional relationship is not limited, and for example, the film forming apparatus 1A in FIG. 1 may be upside down.

基材Bは、陰極(すなわち導電性を有した表面)として機能するものであればよい。基材Bは、アルミニウム、鉄等の金属材料からなってもよく、樹脂、セラミックス等の表面に、銅などの金属層が被覆されてもよい。基材Bは、電源部14の負極に電気的に接続されている。基台20は、収容体15の下方において基材Bを保持する。 The substrate B may be any material that functions as a cathode (i.e., a surface having electrical conductivity). The substrate B may be made of a metal material such as aluminum or iron, or may be made of a resin, ceramic, or the like, with a metal layer such as copper coated on the surface. The substrate B is electrically connected to the negative electrode of the power supply unit 14. The base 20 holds the substrate B below the container 15.

陽極11は、基材Bの成膜領域に応じた形状となっている。基材Bの成膜領域とは、陽極11と対向する基材Bの表面B1の部分を意味する。陽極11は、金属皮膜Fと同じ金属からなる非多孔質(たとえば無孔質)の陽極であり、ブロック状または平板状の陽極である。陽極11の材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、白金、または、二酸化イリジウムなどを挙げることができる。本実施形態では、陽極11は、電解液Lに対して可溶性を有する。つまり、電源部14を用いて電圧を印加することにより陽極11は溶解する。しかし、金属イオンを含む電解液Lのみで成膜するのであれば、陽極11は溶解しなくてもよい。陽極11は、電源部14の正極に電気的に接続されている。 The anode 11 has a shape corresponding to the film formation region of the substrate B. The film formation region of the substrate B means the portion of the surface B1 of the substrate B facing the anode 11. The anode 11 is a non-porous (for example, non-porous) anode made of the same metal as the metal coating F, and is a block-shaped or flat anode. Examples of materials for the anode 11 include copper, nickel, gold, silver, platinum, and iridium dioxide. In this embodiment, the anode 11 is soluble in the electrolyte L. That is, the anode 11 is dissolved by applying a voltage using the power supply unit 14. However, if the film is formed using only the electrolyte L containing metal ions, the anode 11 does not need to be dissolved. The anode 11 is electrically connected to the positive electrode of the power supply unit 14.

電解液Lは、成膜すべき金属皮膜Fの金属をイオンの状態で含有している液であり、その金属としては、銅、ニッケル、金、または、銀などを挙げることができる。電解液Lは、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸ニッケル、またはピロリン酸などの酸で溶解(イオン化)した水溶液である。たとえば金属が銅の場合には、電解液Lとしては、硫酸銅、ピロリン酸銅などを含む水溶液を挙げることができる。 The electrolyte L is a liquid that contains the metal of the metal film F to be formed in an ionic state, and examples of such metals include copper, nickel, gold, and silver. The electrolyte L is an aqueous solution in which these metals are dissolved (ionized) with an acid such as nitric acid, phosphoric acid, succinic acid, nickel sulfate, or pyrophosphoric acid. For example, when the metal is copper, examples of the electrolyte L include an aqueous solution containing copper sulfate, copper pyrophosphate, and the like.

電解液Lは、添加剤をさらに含む。電解液Lは、少なくとも二種類の添加剤を含んでよい。添加剤の種類としては、抑制剤、促進剤、レベリング剤を挙げることができる。抑制剤は、たとえば、めっき析出の抵抗として働き、局部的な電流の集中を緩和する機能を有する。促進剤(ブライトナー)は、結晶核の成長点に吸着して結晶成長を抑制する。このため、金属皮膜の表面には新たな核が無数に発生し、金属皮膜は微結晶で緻密なものとなり、光沢皮膜が得られる。また、ブライトナーは、一定の粒子サイズで金属皮膜Fを成膜する働きをするため、金属皮膜Fと基材Bとの密着力を向上させる。レベリング剤(レベラー)は、高電流部へ優先的に吸着し、そこでの電析反応を抑制する作用がある。このため、低電流部であるホール部分(凹部)に、金属皮膜Fが優先的に成膜されることになり、金属皮膜Fを平滑にすることが可能となる。添加剤は、電解液Lに適量添加されており、その消耗量を適切に管理する必要がある。 The electrolyte L further contains an additive. The electrolyte L may contain at least two kinds of additives. The types of additives include an inhibitor, an accelerator, and a leveling agent. The inhibitor acts, for example, as a resistance to plating deposition and has the function of alleviating local current concentration. The accelerator (brightener) adsorbs to the growth point of the crystal nucleus and suppresses crystal growth. As a result, countless new nuclei are generated on the surface of the metal film, the metal film becomes fine crystals and dense, and a glossy film is obtained. In addition, the brightener acts to form the metal film F with a certain particle size, improving the adhesion between the metal film F and the substrate B. The leveling agent (leveler) preferentially adsorbs to the high current portion and has the effect of suppressing the electrodeposition reaction there. As a result, the metal film F is preferentially formed on the hole portion (recess), which is the low current portion, and it is possible to smooth the metal film F. The additive is added in an appropriate amount to the electrolyte L, and it is necessary to appropriately manage the amount of consumption.

固体電解質膜13は、上述した電解液Lに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸(含有)することが可能となる膜であり、可撓性を有した膜である。固体電解質膜13は、電源部14により電圧を印加したときに、基材B側に金属イオンが透過できれば、特に限定されるものではない。固体電解質膜13の材質としては、たとえばデュポン社製のナフィオン(登録商標)などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン(CMV、CMD、CMFシリーズ)などのイオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。図1及び図2に示すように、固体電解質膜13は、収容体15に取付けられた状態で、基材Bの表面B1と対向する対向面13aを有する。 The solid electrolyte membrane 13 is a flexible membrane that can be impregnated (contained) with metal ions by contacting it with the above-mentioned electrolyte solution L. The solid electrolyte membrane 13 is not particularly limited as long as the metal ions can pass through to the substrate B side when a voltage is applied by the power supply unit 14. Examples of the material of the solid electrolyte membrane 13 include fluorine-based resins such as Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, hydrocarbon-based resins, polyamic acid resins, and resins with ion exchange functions such as Selemion (CMV, CMD, CMF series) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. As shown in Figures 1 and 2, the solid electrolyte membrane 13 has an opposing surface 13a that faces the surface B1 of the substrate B when attached to the container 15.

図1に示すように、収容体15には陽極11及び固体電解質膜13が取付けられており、収容体15の内壁面、陽極11、及び固体電解質膜13によって、電解液Lを収容する収容空間15dが形成される。収容体15は、基材Bの側に開口した開口部15aを有する。開口部15aは下方に向かって開口しており、この開口部15aを覆うように、収容体15には、固体電解質膜13が取付けられている。陽極11と固体電解質膜13とは、互いに離間して配置され、これらの間の収容空間15dには電解液Lが充填される。図2に示すように、収容体15は、収容空間15dに収容された電解液Lが陽極11および固体電解質膜13に直接接触する構造となっている。収容体15は、電解液Lに対して不溶性の材料からなる。 1, the anode 11 and the solid electrolyte membrane 13 are attached to the container 15, and the inner wall surface of the container 15, the anode 11, and the solid electrolyte membrane 13 form a container space 15d for containing the electrolyte solution L. The container 15 has an opening 15a that opens to the side of the substrate B. The opening 15a opens downward, and the solid electrolyte membrane 13 is attached to the container 15 so as to cover the opening 15a. The anode 11 and the solid electrolyte membrane 13 are arranged at a distance from each other, and the container space 15d between them is filled with the electrolyte solution L. As shown in FIG. 2, the container 15 is structured so that the electrolyte solution L contained in the container space 15d directly contacts the anode 11 and the solid electrolyte membrane 13. The container 15 is made of a material that is insoluble in the electrolyte solution L.

さらに、収容体15には、電解液Lを収容空間15dに供給する供給流路15bと、電解液Lを収容空間15dから排出する排出流路15cとが形成されている。供給流路15bは、後述する液供給管50に流体的に接続されており、排出流路15cは、後述する液排出管52に流体的に接続されている。なお、成膜装置1Aは、液タンクTに攪拌装置(図示せず)を有してもよく、この攪拌装置により攪拌された電解液Lが、液供給管50及び供給流路15bを介して収容空間15dに供給されてもよい。 Furthermore, the container 15 is formed with a supply flow path 15b for supplying the electrolytic solution L to the storage space 15d, and a discharge flow path 15c for discharging the electrolytic solution L from the storage space 15d. The supply flow path 15b is fluidly connected to a liquid supply pipe 50 described later, and the discharge flow path 15c is fluidly connected to a liquid discharge pipe 52 described later. The film forming apparatus 1A may have an agitator (not shown) in the liquid tank T, and the electrolytic solution L agitated by this agitator may be supplied to the storage space 15d via the liquid supply pipe 50 and the supply flow path 15b.

成膜装置1Aの直動アクチュエータ70は、固体電解質膜13と基材Bが接離自在となるように、収容体15及び基台20の少なくともいずれか一方を昇降させる。本実施形態では、その一例として、基台20が固定されており、収容体15が直動アクチュエータ70により昇降する。直動アクチュエータ70は、電動式のアクチェータであり、たとえば、モータ(図示せず)が取付けられたガイド71と、このガイド71に対して直動するロッド72と、を含む。ロッド72は、たとえばボールねじ等(図示せず)によって、モータの回転運動が直動運動に変換されるものである。この直動アクチュエータ70により、基台20に対して収容体15を昇降させて、固体電解質膜13を基材Bに接離させることが可能になる。なお、直動アクチュエータ70は基台20の下部に設けられてもよい。この場合、基材Bを昇降させて、固体電解質膜13を基材Bに接離させることが可能になる。 The linear actuator 70 of the film forming apparatus 1A raises and lowers at least one of the container 15 and the base 20 so that the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B can be brought into contact with and separated from each other. In the present embodiment, as an example, the base 20 is fixed, and the container 15 is raised and lowered by the linear actuator 70. The linear actuator 70 is an electric actuator, and includes, for example, a guide 71 to which a motor (not shown) is attached, and a rod 72 that moves linearly relative to the guide 71. The rod 72 converts the rotational motion of the motor into linear motion, for example, by a ball screw or the like (not shown). The linear actuator 70 raises and lowers the container 15 relative to the base 20, making it possible to bring the solid electrolyte membrane 13 into contact with and separate from the substrate B. The linear actuator 70 may be provided at the bottom of the base 20. In this case, the substrate B is raised and lowered, making it possible to bring the solid electrolyte membrane 13 into contact with and separate from the substrate B.

次いで、成膜装置1Aに電解液Lを循環させるための機構について説明する。 Next, we will explain the mechanism for circulating the electrolyte L in the film forming device 1A.

図1に示すように、成膜装置1Aの液タンクTには、電解液Lが収容されている。液タンクTは、ポンプPを介して、収容体15に接続されている。具体的には、液タンクTの電解液Lは、ポンプPにより吸引され、液供給管50を介して収容体15に供給される。成膜時に使用された電解液Lは、液排出管52を介して収容体15から液タンクTに排出される。 As shown in FIG. 1, the liquid tank T of the film forming apparatus 1A contains an electrolyte L. The liquid tank T is connected to a container 15 via a pump P. Specifically, the electrolyte L in the liquid tank T is sucked by the pump P and supplied to the container 15 via a liquid supply pipe 50. The electrolyte L used during film formation is discharged from the container 15 to the liquid tank T via a liquid discharge pipe 52.

液供給管50には、電解液Lの流れ方向を切り換える三方弁60が設けられている。具体的には、三方弁60は、液供給管50を通って液タンクTから収容体15へ向かう電解液Lの流れ方向と、後述する液戻り管56を通って収容体15から液タンクTへ向かう電解液Lの流れ方向と、を切り換える。また、三方弁60を閉鎖することにより、液供給管50を通る電解液Lの流れ、液戻り管56を通る電解液Lの流れを止めることができる。液供給管50には、液タンクTから収容体15へ電解液Lを供給するポンプPが設けられている。ポンプPが正回転することにより、液タンクTから液供給管50内に電解液Lが吸引される。その電解液Lが、三方弁60を介して、収容体15の収容空間15dに圧送される。なお、ポンプPは、正回転および逆回転が可能な構造である。ポンプPが正回転するとき、上述したように、液タンクTから収容体15に電解液Lが供給される。他方、ポンプPが逆回転するとき、液戻り管56を通じて収容体15から液タンクTに電解液Lが回収される。 The liquid supply pipe 50 is provided with a three-way valve 60 that switches the flow direction of the electrolyte L. Specifically, the three-way valve 60 switches the flow direction of the electrolyte L from the liquid tank T to the container 15 through the liquid supply pipe 50, and the flow direction of the electrolyte L from the container 15 to the liquid tank T through the liquid return pipe 56 described later. In addition, by closing the three-way valve 60, the flow of the electrolyte L through the liquid supply pipe 50 and the flow of the electrolyte L through the liquid return pipe 56 can be stopped. The liquid supply pipe 50 is provided with a pump P that supplies the electrolyte L from the liquid tank T to the container 15. By rotating the pump P in the forward direction, the electrolyte L is sucked from the liquid tank T into the liquid supply pipe 50. The electrolyte L is pressure-fed to the container space 15d of the container 15 through the three-way valve 60. The pump P is structured to be capable of rotating in the forward direction and the reverse direction. When the pump P rotates in the forward direction, the electrolyte L is supplied from the liquid tank T to the container 15 as described above. On the other hand, when the pump P rotates in the reverse direction, the electrolyte L is collected from the container 15 to the liquid tank T through the liquid return pipe 56.

液排出管52には圧力調整弁58が介在されており、これにより、収容空間15dに収容された電解液Lの圧力(液圧)が所定の圧力を超えることが防止される。また、圧力調整弁58は、三方弁60を閉鎖することにより、収容空間15dの内部を密閉状態にすることができ、この結果、収容空間15dにおける電解液Lの液圧を、所定の圧力以下に維持することができる。また、液排出管52において収容体15と圧力調整弁58との間には、リリーフ弁62が介在されている。リリーフ弁62は、例えば液排出管52の内部が負圧(大気圧よりも低い圧力)になった場合に開放され、外部の大気を収容体15の収容空間15dに導入するものである。 A pressure regulating valve 58 is interposed in the liquid discharge pipe 52, which prevents the pressure (liquid pressure) of the electrolyte L contained in the storage space 15d from exceeding a predetermined pressure. In addition, the pressure regulating valve 58 can seal the inside of the storage space 15d by closing the three-way valve 60, and as a result, the liquid pressure of the electrolyte L in the storage space 15d can be maintained at or below a predetermined pressure. In addition, a relief valve 62 is interposed in the liquid discharge pipe 52 between the storage body 15 and the pressure regulating valve 58. The relief valve 62 is opened, for example, when the inside of the liquid discharge pipe 52 becomes negative pressure (pressure lower than atmospheric pressure), and introduces the outside atmosphere into the storage space 15d of the storage body 15.

また、成膜装置1Aは、収容体15に収容された電解液Lを大気と入替えることにより、収容体15に収容された電解液Lを液タンクTに回収する回収機構80を備えている。回収機構80は、液戻り管56を通じて、電解液Lを収容体15から液タンクTに戻す。本実施形態では、液戻り管56は、その一部を液供給管50の一部と共有する。なお、液戻り管56は、液供給管50と別個の配管であってもよい。 The film forming apparatus 1A also includes a recovery mechanism 80 that recovers the electrolyte solution L contained in the container 15 to the liquid tank T by replacing the electrolyte solution L contained in the container 15 with the atmosphere. The recovery mechanism 80 returns the electrolyte solution L from the container 15 to the liquid tank T through the liquid return pipe 56. In this embodiment, the liquid return pipe 56 shares a portion with a portion of the liquid supply pipe 50. Note that the liquid return pipe 56 may be a pipe separate from the liquid supply pipe 50.

回収機構80は、ポンプPと、三方弁60と、リリーフ弁62と、を含んでよい。本実施形態では、ポンプPが回収機構80の構成要素である場合を説明する。電解液Lが収容体15から液タンクTへ向かうように三方弁60が切り換えられているとき、ポンプPを逆回転させることにより、電解液Lは、液戻り管56を介して収容体15から液タンクTに流れる。つまり、ポンプPが逆回転することにより、収容体15から液戻り管56内に電解液Lが吸引され、その電解液Lが液タンクTに圧送される。ポンプPが逆回転を続けると、リリーフ弁62は開放され、収容体15の収容空間15dに大気が導入される。このように、回収機構80は、ポンプPの逆回転、三方弁60の切り換え、及びリリーフ弁62の開放により、収容空間15dに収容された電解液Lを大気に入替える。なお、本実施形態では、回収機構80の一例を説明した。たとえば、回収機構80は、収容体15の供給流路15bから圧縮空気を圧送することにより、収容空間15dに収容された電解液Lを液タンクTに回収するものでもよい。この場合、圧縮空気が収容空間15dに残ることにより、電解液Lと大気の入れ替えが完了する。 The recovery mechanism 80 may include a pump P, a three-way valve 60, and a relief valve 62. In this embodiment, a case where the pump P is a component of the recovery mechanism 80 will be described. When the three-way valve 60 is switched so that the electrolyte L flows from the container 15 to the liquid tank T, the electrolyte L flows from the container 15 to the liquid tank T through the liquid return pipe 56 by rotating the pump P in reverse. In other words, the electrolyte L is sucked from the container 15 into the liquid return pipe 56 by rotating the pump P in reverse, and the electrolyte L is pumped to the liquid tank T. When the pump P continues to rotate in reverse, the relief valve 62 is opened, and the atmosphere is introduced into the storage space 15d of the container 15. In this way, the recovery mechanism 80 replaces the electrolyte L contained in the storage space 15d with the atmosphere by rotating the pump P in reverse, switching the three-way valve 60, and opening the relief valve 62. Note that in this embodiment, an example of the recovery mechanism 80 has been described. For example, the recovery mechanism 80 may recover the electrolyte L contained in the storage space 15d into the liquid tank T by pumping compressed air from the supply flow path 15b of the storage body 15. In this case, the replacement of the electrolyte L with the atmosphere is completed by leaving the compressed air in the storage space 15d.

次いで、電解液Lに添加剤を補給する機構について説明する。 Next, we will explain the mechanism for replenishing additives to the electrolyte L.

図1、図2に示すように、成膜装置1Aは、添加剤補給装置30と制御装置90とを備える。添加剤補給装置30は、添加剤補給菅32を介して、液タンクTに収容された電解液Lに添加剤を補給する。たとえば、添加剤補給装置30は、添加剤を収容する添加剤タンク(図示せず)と、当該添加剤タンクに収容された添加剤を液タンクTへ圧送する添加剤ポンプ(図示せず)と、を含んでよい。電解液Lに二種類以上の添加剤が含まれる場合、成膜装置1Aは、添加剤補給装置30及び添加剤補給菅32を、添加剤の種類に応じた個数有している。図1及び図2には、一例として、添加剤補給装置30及び添加剤補給菅32が2個設けられた場合が示されている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the film forming apparatus 1A includes an additive supply device 30 and a control device 90. The additive supply device 30 supplies additives to the electrolyte L contained in the liquid tank T through an additive supply pipe 32. For example, the additive supply device 30 may include an additive tank (not shown) that contains the additives, and an additive pump (not shown) that pressure-feeds the additives contained in the additive tank to the liquid tank T. When the electrolyte L contains two or more types of additives, the film forming apparatus 1A has the additive supply devices 30 and the additive supply pipes 32 in the number corresponding to the types of additives. As an example, FIG. 1 and FIG. 2 show a case where two additive supply devices 30 and two additive supply pipes 32 are provided.

制御装置90は、成膜装置1Aの動作を総合的に制御するものである。制御装置90は、その一機能として、添加剤補給装置30による添加剤の補給を制御する機能を有する。制御装置90は、電流計Aにより測定された電流値を受信する。制御装置90は、成膜装置1Aが稼働している間、上述した電流値を常時受信する。電流計Aは、電源部14による電圧の印加により、陽極11から基材Bに通電された電流値を測定する。制御装置90は、有線又は無線により、成膜装置1Aの各構成要素との間で情報の送受信を実施することができる。 The control device 90 comprehensively controls the operation of the film forming apparatus 1A. One of the functions of the control device 90 is to control the replenishment of additives by the additive replenishment device 30. The control device 90 receives the current value measured by the ammeter A. The control device 90 constantly receives the above-mentioned current value while the film forming apparatus 1A is operating. The ammeter A measures the current value passed from the anode 11 to the substrate B by applying a voltage from the power supply unit 14. The control device 90 can transmit and receive information to and from each component of the film forming apparatus 1A via wired or wireless communication.

図1から図4を参照しながら、制御装置90による成膜装置1Aの制御について説明する。図3に示すように、制御装置90は、図示しない搬送装置等を制御し、これにより基台20に基材Bが設置される(S100)。次いで、制御装置90は、直動アクチュエータ70のロッド72を所定のストローク量だけ伸長させる。この結果、図2に示すように、ガイド71に対しロッド72が下方へ移動し、収容体15が下降し、固体電解質膜13の対向面13aが基材Bの表面B1に接触する(S110)。 The control of the film forming apparatus 1A by the control device 90 will be described with reference to Figures 1 to 4. As shown in Figure 3, the control device 90 controls a transport device (not shown) and the like, thereby placing the substrate B on the base 20 (S100). Next, the control device 90 extends the rod 72 of the linear actuator 70 by a predetermined stroke amount. As a result, as shown in Figure 2, the rod 72 moves downward relative to the guide 71, the container 15 descends, and the opposing surface 13a of the solid electrolyte membrane 13 comes into contact with the surface B1 of the substrate B (S110).

次いで、制御装置90は、液供給管50を通って液タンクTから収容体15へ電解液Lが流れるように、三方弁60を切り換える(S120)。次いで、制御装置90は、ポンプPを正回転させる(S130)。これにより、電解液Lが、液供給管50及び三方弁60を介して、収容体15に供給される。制御装置90は、収容空間15dの電解液Lが所定の液圧になるまで、ポンプPを正回転に駆動する。 Next, the control device 90 switches the three-way valve 60 so that the electrolyte L flows from the liquid tank T to the container 15 through the liquid supply pipe 50 (S120). Next, the control device 90 rotates the pump P in the forward direction (S130). This causes the electrolyte L to be supplied to the container 15 via the liquid supply pipe 50 and the three-way valve 60. The control device 90 drives the pump P in the forward direction until the electrolyte L in the container space 15d reaches a predetermined liquid pressure.

収容空間15dの電解液Lが所定の液圧に到達すると、制御装置90は、ポンプPの駆動を停止する(S140)。これにより、液タンクTから収容体15への電解液Lの供給が停止される。次いで、制御装置90は、三方弁60を閉鎖する(S150)。この結果、収容体15が密閉状態となり、電解液Lの液圧が所定の圧力以下に維持される。 When the electrolyte L in the storage space 15d reaches a predetermined liquid pressure, the control device 90 stops driving the pump P (S140). This stops the supply of electrolyte L from the liquid tank T to the storage body 15. Next, the control device 90 closes the three-way valve 60 (S150). As a result, the storage body 15 is sealed, and the liquid pressure of the electrolyte L is maintained at or below the predetermined pressure.

このように、基材Bが電解液Lの液圧により固体電解質膜13で押圧された状態で、制御装置90は、陽極11と基材Bとの間に電圧を一定時間印加するように、電源部14を制御する(S160)。これにより、固体電解質膜13に含有された金属イオンは、基材Bに移動して、その表面B1で還元される。この結果、基材Bの表面B1に金属が析出し、基材Bの表面B1に一定の膜厚の金属皮膜Fが成膜される。 In this manner, while the substrate B is pressed by the solid electrolyte membrane 13 due to the liquid pressure of the electrolyte L, the control device 90 controls the power supply unit 14 to apply a voltage between the anode 11 and the substrate B for a fixed time (S160). As a result, the metal ions contained in the solid electrolyte membrane 13 move to the substrate B and are reduced on its surface B1. As a result, the metal is precipitated on the surface B1 of the substrate B, and a metal coating F of a fixed thickness is formed on the surface B1 of the substrate B.

制御装置90は、積算電流値を算出する(S170)。積算電流値(Ah)とは、電流計Aから受信した電流値(A)を、時間経過に応じて積算したものである。より具体的には、積算電流値(Ah)は、上記電流値(A)に、その電流値での通電時間(h)を乗じた値の総和である。ここで、積算電流値がゼロであるとは、成膜装置1に、所定の添加剤が添加された電解液Lを投入した初期状態、または、電解液Lに添加剤が供給されて、積算電流値がリセットされた状態を意味する。制御装置90は、この状態(電圧が印加されていない状態)を起点として、陽極11から基材Bに通電された通電時間に応じて、積算電流値を算出する。積算電流値は、所定の閾値Sに到達するまでリセットされず、積算電流値が所定の閾値Sに到達する(この場合、後述するように添加剤が電解液Lに補給される)と、積算電流値はゼロにリセットされる(図4参照)。その後、制御装置90は、再度、積算電流値の算出を行う。閾値Sは、積算電流値と添加剤の消費量との間の相関関係(積算電流値が増加するに従って、添加剤の消費量が増加するという関係)に基づいて、実験等で予め算出されるものである。たとえば、積算電流値が閾値S以上となった場合、金属皮膜Fの成膜に必要な添加剤が不足すると判定される。閾値Sは、金属皮膜Fの成膜に必要な添加剤が不足しないように、算出されたものである。 The control device 90 calculates the integrated current value (S170). The integrated current value (Ah) is the current value (A) received from the ammeter A integrated over time. More specifically, the integrated current value (Ah) is the sum of the current value (A) multiplied by the current flow time (h) at that current value. Here, the integrated current value being zero means the initial state in which the electrolyte L to which a predetermined additive has been added is introduced into the film forming device 1, or the state in which the additive has been supplied to the electrolyte L and the integrated current value has been reset. Starting from this state (a state in which no voltage is applied), the control device 90 calculates the integrated current value according to the current flow time from the anode 11 to the substrate B. The integrated current value is not reset until it reaches a predetermined threshold value S, and when it reaches the predetermined threshold value S (in this case, the additive is replenished to the electrolyte L as described later), the integrated current value is reset to zero (see FIG. 4). Thereafter, the control device 90 calculates the integrated current value again. The threshold value S is calculated in advance through experiments, etc., based on the correlation between the integrated current value and the amount of additive consumed (the amount of additive consumed increases as the integrated current value increases). For example, when the integrated current value is equal to or greater than the threshold value S, it is determined that there is a shortage of additive required for forming the metal coating F. The threshold value S is calculated so that there is no shortage of additive required for forming the metal coating F.

次いで、制御装置90は、回収機構80を制御することにより収容体15から電解液Lを回収する(S180、S190)。具体的には、制御装置90は、液戻り管56を通って収容体15から液タンクTへ電解液Lが流れるように、三方弁60を切り換える(S180)。次いで、制御装置90は、収容体15からの液タンクTへの電解液Lの回収が完了するまで、ポンプPを所定の時間逆回転させる(S190)。このとき、リリーフ弁62が開放され、収容体15の収容空間15dに大気が導入される。 Next, the control device 90 recovers the electrolyte L from the container 15 by controlling the recovery mechanism 80 (S180, S190). Specifically, the control device 90 switches the three-way valve 60 so that the electrolyte L flows from the container 15 to the liquid tank T through the liquid return pipe 56 (S180). Next, the control device 90 rotates the pump P in reverse for a predetermined time until the recovery of the electrolyte L from the container 15 to the liquid tank T is completed (S190). At this time, the relief valve 62 is opened, and the atmosphere is introduced into the container space 15d of the container 15.

次いで、制御装置90は、上記積算電流値が、所定の閾値S(図4)以上であるか否かを判定する(S200)。積算電流値が閾値S以上であると判定された場合(S200のYES)、制御装置90は、上記積算電流値に基づいて、成膜に消費された添加剤の消費量を推定する(S210)。次に、制御装置90は、この添加剤の消費量を、電解液Lに補給されるべき添加剤の量と判断し、添加剤の補給を実施する(S220)。具体的には、制御装置90は、推定した消費量に応じた添加剤が、液タンクTの電解液Lに補給されるように、添加剤補給装置30を制御する。その後、制御装置90は、積算電流値をゼロにリセットする(図4)。他方、積算電流値が閾値Sより小さいと判定された場合(S200のNO)、制御装置90は、添加剤の補給を実施せず、本制御は後述するS230へ進む。 Next, the control device 90 judges whether the integrated current value is equal to or greater than a predetermined threshold value S (FIG. 4) (S200). If it is judged that the integrated current value is equal to or greater than the threshold value S (YES in S200), the control device 90 estimates the amount of additive consumed for film formation based on the integrated current value (S210). Next, the control device 90 judges the amount of additive consumed as the amount of additive to be replenished to the electrolyte L, and performs additive replenishment (S220). Specifically, the control device 90 controls the additive replenishment device 30 so that the additive according to the estimated consumption amount is replenished to the electrolyte L in the liquid tank T. Thereafter, the control device 90 resets the integrated current value to zero (FIG. 4). On the other hand, if it is judged that the integrated current value is smaller than the threshold value S (NO in S200), the control device 90 does not replenish the additive, and the control proceeds to S230 described later.

なお、本実施形態では、積算電流値が閾値S以上であると判定した際に、添加剤を供給したが、たとえば、閾値を用いずに(S200を省略し)、金属皮膜Fの1回の成膜ごとの積算電流値(電流値(A)にその通電時間を乗じた値)から添加剤の消費量を推定し、この消費量に応じた量の添加剤を補給してもよい。 In this embodiment, the additive is supplied when it is determined that the integrated current value is equal to or greater than the threshold value S. However, for example, a threshold value may not be used (S200 may be omitted) and the amount of additive consumed may be estimated from the integrated current value (current value (A) multiplied by the time the current is applied) for each deposition of the metal coating F, and an amount of additive may be replenished according to this consumption.

ここで、電解液Lに二種類以上の添加剤が含まれている場合、制御装置90は、積算電流値に基づいて添加剤のそれぞれの消費量を推定し、推定した消費量に応じた添加剤が、それぞれ電解液Lに補給されるように、添加剤補給装置30のそれぞれを制御する。具体的には、二種類以上の添加剤それぞれに対し、積算電流値に関する所定の閾値Sが算出される。制御装置90は、積算電流値が閾値S以上となった種類の添加剤を、その消費量に応じて電解液Lに補給すべく、添加剤補給装置30を制御する。つまり、図3に示すS200、S210、S220が、添加剤ごとに実施される。なお、電解液Lに二種類以上の添加剤が含まれる場合であっても、S200のステップは省略されてもよい。このため制御装置90は、各々の添加剤の消費量に応じ、各添加剤を適切な量で電解液Lに補給することができる。よって、電解液Lに複数の添加剤が含まれている場合であっても、添加剤の量が低下した状態での金属皮膜Fの成膜を回避することができる。 Here, when the electrolyte L contains two or more kinds of additives, the control device 90 estimates the consumption amount of each additive based on the integrated current value, and controls each of the additive replenishing devices 30 so that the additives according to the estimated consumption amount are replenished to the electrolyte L. Specifically, a predetermined threshold value S related to the integrated current value is calculated for each of the two or more kinds of additives. The control device 90 controls the additive replenishing device 30 to replenish the electrolyte L with the additive of the type whose integrated current value is equal to or greater than the threshold value S according to its consumption amount. That is, S200, S210, and S220 shown in FIG. 3 are performed for each additive. Note that even when the electrolyte L contains two or more kinds of additives, the step of S200 may be omitted. Therefore, the control device 90 can replenish the electrolyte L with an appropriate amount of each additive according to the consumption amount of each additive. Therefore, even when the electrolyte L contains multiple additives, it is possible to avoid the formation of the metal film F when the amount of the additive is reduced.

このように、制御装置90は、金属皮膜Fの成膜後(S160)、液タンクTに電解液Lが回収されるように回収機構80を制御し(S180、S190)、電解液Lの回収後、液タンクTの電解液Lに対して、添加剤が補給されるように添加剤補給装置30を制御する(S200~S220)。このように、収容体15に収容された電解液Lを全て液タンクTに戻した状態で、この液タンクTの電解液Lに添加剤を補給することができる。このため、電解液Lに均一に拡散する前の補給した添加剤が、固体電解質膜13に付着することがない。よって、液タンクT内において、補給した添加剤を電解液Lに均一に混合することができる。よって、添加剤の濃度ムラを抑え、成膜品質を向上させることができる。 In this way, after the metal film F is formed (S160), the control device 90 controls the recovery mechanism 80 so that the electrolyte L is recovered in the liquid tank T (S180, S190), and after the electrolyte L is recovered, controls the additive replenishing device 30 so that the additive is replenished to the electrolyte L in the liquid tank T (S200 to S220). In this way, the additive can be replenished to the electrolyte L in the liquid tank T with all of the electrolyte L contained in the container 15 returned to the liquid tank T. Therefore, the replenished additive before being uniformly diffused in the electrolyte L does not adhere to the solid electrolyte film 13. Therefore, the replenished additive can be uniformly mixed with the electrolyte L in the liquid tank T. Therefore, unevenness in the concentration of the additive can be suppressed, and the film formation quality can be improved.

次いで、制御装置90は、直動アクチュエータ70の動作を制御することにより固体電解質膜13を基材Bから離間させる(S230)。最後に、制御装置90は、図示しない搬送装置等を制御し、基台20から基材Bを取り外す(S240)。以上のようにして、制御装置90を用いた成膜装置1Aの一連の制御が終了し、本制御はスタートに戻る。 Next, the control device 90 separates the solid electrolyte membrane 13 from the substrate B by controlling the operation of the linear actuator 70 (S230). Finally, the control device 90 controls a transport device (not shown) and the like to remove the substrate B from the base 20 (S240). In this manner, a series of controls for the film forming apparatus 1A using the control device 90 ends, and the control returns to the start.

上述したように、本実施形態に係る成膜装置1Aでは、制御装置90が、陽極11から基材Bに通電された電流値を時間経過に応じて積算した積算電流値を算出する。このため、制御装置90は、例えば予め実験等で求めた相関関係(即ち、基材Bの表面B1に金属皮膜Fを成膜するに従って、積算電流値が増加し、電解液Lに含まれる金属イオンとともに添加剤の消費量が増加するという関係)に基づいて、積算電流値から、金属皮膜Fの成膜に使用された添加剤の消費量を推定することができる。制御装置90は、この添加剤の消費量を、電解液Lに補給されるべき添加剤の量と判断することができる。制御装置90は、推定した消費量に応じた量の添加剤を、電解液Lに補給すべく、添加剤補給装置30を制御する。したがって、添加剤の量が低下した状態での金属皮膜Fの成膜を回避することができるので、成膜品質を向上させることができる。 As described above, in the film forming apparatus 1A according to this embodiment, the control device 90 calculates an integrated current value by integrating the current value passed from the anode 11 to the substrate B over time. Therefore, the control device 90 can estimate the consumption of the additive used in forming the metal film F from the integrated current value based on a correlation obtained in advance, for example, by an experiment or the like (i.e., the relationship that the integrated current value increases as the metal film F is formed on the surface B1 of the substrate B, and the consumption of the additive increases together with the metal ions contained in the electrolyte L). The control device 90 can determine that the consumption of the additive is the amount of additive to be replenished to the electrolyte L. The control device 90 controls the additive replenishing device 30 to replenish the electrolyte L with an amount of additive according to the estimated consumption. Therefore, it is possible to avoid forming the metal film F when the amount of additive is reduced, thereby improving the quality of the film.

また、成膜装置1Aにおいて、陽極11が電解液Lに対して可溶性を有する場合、電解液Lに含まれる金属イオンの濃度を安定させつつ、添加剤が消費されるので、電解液Lに補給する添加剤の量をより正確に管理することができる。 In addition, in the film forming apparatus 1A, if the anode 11 is soluble in the electrolyte L, the additive is consumed while stabilizing the concentration of the metal ions contained in the electrolyte L, so that the amount of additive replenished to the electrolyte L can be more accurately controlled.

<第2実施形態>
図5は、本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1Bの模式的断面図である。図6は、図5の成膜装置1Bの制御を説明するフローチャートである。第2実施形態に係る成膜装置1Bは、第1実施形態に係る成膜装置1Aに対して、添加剤濃度測定装置40が設けられている点で異なる。以下、第1実施形態に係る成膜装置1Aと同じ又は類似する機能を有する構成については、第1実施形態に係る成膜装置1Aと同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
Second Embodiment
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a film-forming apparatus 1B for a metal film according to a second embodiment of the present invention. Fig. 6 is a flow chart for explaining the control of the film-forming apparatus 1B in Fig. 5. The film-forming apparatus 1B according to the second embodiment is different from the film-forming apparatus 1A according to the first embodiment in that an additive concentration measuring device 40 is provided. Hereinafter, components having the same or similar functions as the film-forming apparatus 1A according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the film-forming apparatus 1A according to the first embodiment, and explanations thereof are omitted, and different parts are explained.

図5に示すように、成膜装置1Bは、電解液Lに含まれる添加剤の濃度を測定する添加剤濃度測定装置40を備える。添加剤濃度測定装置40は、例えばポンプ(図示せず)を用いて、サンプル取得管41から液タンクTの電解液Lを取得する。添加剤濃度測定装置40は、例えばCVS(Cyclic Voltammetry Stripping)分析装置であってよい。添加剤濃度測定装置40は、電解液Lに含まれる添加剤(抑制剤、促進剤、レベリング剤など)の濃度を、個別に測定することができる。添加剤濃度測定装置40は、測定した各添加剤の濃度を、制御装置90へ送信する。 As shown in FIG. 5, the film forming apparatus 1B includes an additive concentration measuring device 40 that measures the concentration of additives contained in the electrolyte L. The additive concentration measuring device 40 acquires the electrolyte L from the liquid tank T through a sample acquisition tube 41, for example, using a pump (not shown). The additive concentration measuring device 40 may be, for example, a CVS (Cyclic Voltammetry Stripping) analyzer. The additive concentration measuring device 40 can individually measure the concentration of additives (inhibitors, accelerators, leveling agents, etc.) contained in the electrolyte L. The additive concentration measuring device 40 transmits the measured concentration of each additive to the control device 90.

次いで、制御装置90を用いた成膜装置1Bの制御について説明する。図6に示すように、固体電解質膜13が基材Bから離間した後(S230)、制御装置90は、固体電解質膜13を交換したか否かを判定する(S400)。つまり、制御装置90は、電解液Lの回収後、固体電解質膜13を交換したか否かを判定する。制御装置90は、金属皮膜Fの成膜が例えば10回行われた場合、固体電解質膜13を交換すると判断してもよい。成膜回数と固体電解質膜13の交換時期との関係は一例であり、これに限定されるものではない。制御装置90は、図示しない膜交換装置を制御し、固体電解質膜13の交換を実施する。 Next, the control of the film forming apparatus 1B using the control device 90 will be described. As shown in FIG. 6, after the solid electrolyte membrane 13 is separated from the substrate B (S230), the control device 90 determines whether the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (S400). That is, the control device 90 determines whether the solid electrolyte membrane 13 has been replaced after the electrolytic solution L is collected. The control device 90 may determine that the solid electrolyte membrane 13 should be replaced when the metal film F has been formed, for example, 10 times. The relationship between the number of times the film has been formed and the timing of replacing the solid electrolyte membrane 13 is an example and is not limited thereto. The control device 90 controls a membrane replacement device (not shown) to replace the solid electrolyte membrane 13.

制御装置90が固体電解質膜13を交換したと判定した場合(S400のYES)、制御装置90は、添加剤濃度測定装置40により測定された添加剤の濃度が、所定の添加剤濃度閾値以下であるか否かを判定する(S430)。添加剤の濃度とは、電解液Lに対する添加剤の比率である。ここで、基材Bの表面B1に金属皮膜を成膜するに従って、電解液Lに含まれる金属イオンとともに添加剤の消費量が増加する。このため、添加剤の消費量が増加するに従って、添加剤濃度測定装置40で取得した電解液Lにおける添加剤の濃度は減少する。このように、添加剤の消費量と添加剤の濃度との間には相関関係がある。また、添加剤濃度閾値は、添加剤の消費量と添加剤の濃度との間の上記相関関係(添加剤の消費量が増加するに従って、添加剤の濃度が減少するという関係)に基づいて、たとえば実験等で予め算出されてよい。電解液Lに対する添加剤の濃度(複数の添加剤の場合は各添加剤の濃度)がこの添加剤濃度閾値以下となった場合、金属皮膜Fの成膜に必要な添加剤が不足すると判定されるものである。この添加剤濃度閾値は、金属皮膜Fの成膜に必要な添加剤が不足しないように、算出されたものである。 When the control device 90 determines that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (YES in S400), the control device 90 determines whether the concentration of the additive measured by the additive concentration measuring device 40 is equal to or lower than a predetermined additive concentration threshold (S430). The additive concentration is the ratio of the additive to the electrolyte L. Here, as the metal film is formed on the surface B1 of the substrate B, the consumption of the additive increases together with the metal ions contained in the electrolyte L. Therefore, as the consumption of the additive increases, the concentration of the additive in the electrolyte L obtained by the additive concentration measuring device 40 decreases. In this way, there is a correlation between the consumption of the additive and the concentration of the additive. In addition, the additive concentration threshold may be calculated in advance, for example, by an experiment, based on the above correlation between the consumption of the additive and the concentration of the additive (the relationship in which the concentration of the additive decreases as the consumption of the additive increases). When the concentration of the additive in the electrolyte L (the concentration of each additive in the case of multiple additives) becomes equal to or lower than this additive concentration threshold, it is determined that the additive required for forming the metal film F is insufficient. This additive concentration threshold was calculated so that there would be no shortage of additives required for forming the metal coating F.

制御装置90は、電解液Lに対する添加剤の濃度が上記添加剤濃度閾値以下であると判定した場合(S430のYES)、添加剤濃度測定装置40により測定された添加剤の濃度に基づいて、添加剤の消費量を推定する(S440)。具体的には、制御装置90は、例えば予め実験等で求めた上記相関関係(添加剤の消費量が増加するに従って、添加剤の濃度が減少するという関係)に基づいて、添加剤の濃度から、金属皮膜Fの成膜に使用された添加剤の消費量を推定することができる。 When the control device 90 determines that the concentration of the additive in the electrolyte L is equal to or lower than the additive concentration threshold (YES in S430), it estimates the consumption of the additive based on the concentration of the additive measured by the additive concentration measuring device 40 (S440). Specifically, the control device 90 can estimate the consumption of the additive used in forming the metal coating F from the concentration of the additive based on the correlation (the relationship in which the concentration of the additive decreases as the consumption of the additive increases) previously determined, for example, through an experiment or the like.

次に、制御装置90は、推定した添加剤の消費量を、電解液Lに補給されるべき添加剤の量と判断し、添加剤の補給を実施する(S450)。具体的には、制御装置90は、推定した消費量に応じた添加剤が、電解液Lに補給されるように、添加剤補給装置30を制御する。その後、本制御は、S240へ進む。 Next, the control device 90 determines that the estimated consumption amount of the additive is the amount of additive to be replenished to the electrolyte L, and carries out the replenishment of the additive (S450). Specifically, the control device 90 controls the additive replenishment device 30 so that the additive according to the estimated consumption amount is replenished to the electrolyte L. Then, the control proceeds to S240.

他方、電解液Lに対する添加剤の濃度が上記添加剤濃度閾値以下でないと判定した場合(S430のNO)、制御装置90は、添加剤の補給を行わず、本制御はS240へ進む。なお、本実施形態では、固体電解質膜13を交換したと判定した場合(S400のYES)、添加剤濃度閾値を用いずに(S430を省略し)、固体電解質膜13を交換するたびに、添加剤の濃度に基づいて添加剤の消費量を推定し(S440)、推定した消費量に基づいて、添加剤補給装置30による添加剤の補給を実施してもよい(S450)。 On the other hand, if it is determined that the concentration of the additive in the electrolyte L is not equal to or less than the additive concentration threshold (NO in S430), the control device 90 does not replenish the additive, and the control proceeds to S240. In this embodiment, if it is determined that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (YES in S400), the additive concentration threshold is not used (S430 is omitted), and the additive consumption amount may be estimated based on the additive concentration each time the solid electrolyte membrane 13 is replaced (S440), and the additive replenishing device 30 may replenish the additive based on the estimated consumption amount (S450).

また、制御装置90は、固体電解質膜13を交換していないと判定した場合(S400のNO)、積算電流値に基づいて添加剤の消費量を推定し、推定した消費量に応じた添加剤が、電解液Lに補給されるように、添加剤補給装置30を制御する(S200、S210、S220)。 When the control device 90 determines that the solid electrolyte membrane 13 has not been replaced (NO in S400), it estimates the amount of additive consumed based on the integrated current value, and controls the additive supply device 30 so that the additive corresponding to the estimated amount of consumption is replenished to the electrolyte solution L (S200, S210, S220).

上述したように、本実施形態に係る成膜装置1Bでは、固体電解質膜13を交換したと判定した場合に、測定した添加剤の濃度に基づいて添加剤の消費量を推定するので、交換時に添加剤が成膜装置1Bから持ち出されたとしても、適切な量の添加剤を電解液Lに補給することができる。他方、当該膜が交換されていない場合、積算電流値に基づいて添加剤の消費量を推定するため、迅速に添加剤の消費量を推定することができる。このため、効率的に適切な量の添加剤を電解液に補給することができる。 As described above, in the film forming apparatus 1B according to this embodiment, when it is determined that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced, the additive consumption amount is estimated based on the measured additive concentration, so that even if the additive is taken out of the film forming apparatus 1B during replacement, an appropriate amount of additive can be replenished to the electrolyte L. On the other hand, if the membrane has not been replaced, the additive consumption amount is estimated based on the integrated current value, so that the additive consumption amount can be quickly estimated. Therefore, an appropriate amount of additive can be efficiently replenished to the electrolyte.

<変形例>
変形例に係る成膜装置は、第2実施形態に係る成膜装置1Bに対して、銅イオン濃度測定装置、銅イオン補給装置、硫酸イオン濃度測定装置、及び硫酸イオン濃度調整装置(いずれも図示せず)が設けられている点で異なる。以下、本変形例に係る成膜装置を、第2実施形態に係る成膜装置1Bと同じ符号を付して説明する。
<Modification>
The film forming apparatus according to the modified example differs from the film forming apparatus 1B according to the second embodiment in that a copper ion concentration measuring device, a copper ion supplying device, a sulfate ion concentration measuring device, and a sulfate ion concentration adjusting device (none of which are shown) are provided. Hereinafter, the film forming apparatus according to this modified example will be described with the same reference numerals as those of the film forming apparatus 1B according to the second embodiment.

変形例に係る成膜装置において、陽極11は、電解液Lに対し不溶性を有し、金属イオンは銅イオンであり、電解液Lは、硫酸イオンを含有する硫酸銅水溶液である。本変形例に係る成膜装置は、電解液Lに含まれる銅イオンの濃度を測定する銅イオン濃度測定装置と、電解液Lに含まれる硫酸イオンの濃度を測定する硫酸イオン濃度測定装置と、を備える。また、当該成膜装置は、液タンクTに収容された電解液Lに銅イオンを補給する銅イオン補給装置と、液タンクTに収容された電解液Lの硫酸イオンの濃度を調整する硫酸イオン濃度調整装置と、を備える。銅イオン濃度測定装置及び硫酸イオン濃度測定装置は、例えばサンプル取得管41から電解液Lを取得する。銅イオン濃度測定装置及び硫酸イオン濃度測定装置はそれぞれ、電解液Lに含まれる銅イオンの濃度及び硫酸イオンの濃度を測定し、測定した銅イオンの濃度及び硫酸イオンの濃度を、制御装置90へ送信する。 In the film forming apparatus according to the modified example, the anode 11 is insoluble in the electrolytic solution L, the metal ions are copper ions, and the electrolytic solution L is a copper sulfate aqueous solution containing sulfate ions. The film forming apparatus according to the modified example includes a copper ion concentration measuring device that measures the concentration of copper ions contained in the electrolytic solution L, and a sulfate ion concentration measuring device that measures the concentration of sulfate ions contained in the electrolytic solution L. The film forming apparatus also includes a copper ion replenishing device that replenishing copper ions to the electrolytic solution L contained in the liquid tank T, and a sulfate ion concentration adjusting device that adjusts the concentration of sulfate ions in the electrolytic solution L contained in the liquid tank T. The copper ion concentration measuring device and the sulfate ion concentration measuring device acquire the electrolytic solution L from, for example, a sample acquisition tube 41. The copper ion concentration measuring device and the sulfate ion concentration measuring device respectively measure the concentration of copper ions and sulfate ions contained in the electrolytic solution L, and transmit the measured concentration of copper ions and sulfate ions to the control device 90.

本変形例に係る成膜装置において、制御装置90は、添加剤補給装置30を用いて電解液Lに添加剤を補給する前に、銅イオン補給装置及び硫酸イオン濃度調整装置を制御する。具体的には、制御装置90は、固体電解質膜13を交換したと判定した場合(図6のS400のYES)、銅イオン濃度測定装置により測定された銅イオンの濃度に基づいて、銅イオンの消費量を推定する。また、制御装置90は、硫酸イオン濃度測定装置により測定された硫酸イオンの濃度に基づいて、たとえば水の消費量(蒸発量)を推定する。制御装置90は、推定した消費量に応じた銅イオンが電解液Lに補給されるように、銅イオン補給装置を制御する。また、制御装置90は、推定した消費量に応じた水が電解液Lに補給されるように、硫酸イオン濃度調整装置を制御する。硫酸イオン濃度調整装置は、例えば硫酸銅水溶液から水成分が蒸発することにより硫酸イオンの濃度が高くなった場合、電解液Lに水を補給する。他方、硫酸イオン濃度調整装置は、電解液Lに対する硫酸イオンの濃度が低くなった場合、硫酸イオンを補給してもよい。このように、変形例に係る成膜装置では、電解液Lに対する、銅イオンの濃度及び硫酸イオンの濃度の調整が終了した後、添加剤補給装置30を用いて電解液Lに添加剤を補給する工程を実施する(図6のS430~S450)。 In the film forming apparatus according to this modified example, the control device 90 controls the copper ion replenishing device and the sulfate ion concentration adjusting device before replenishing the additive to the electrolyte L using the additive replenishing device 30. Specifically, when the control device 90 determines that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (YES in S400 in FIG. 6), it estimates the consumption of copper ions based on the concentration of copper ions measured by the copper ion concentration measuring device. In addition, the control device 90 estimates, for example, the consumption (evaporation) of water based on the concentration of sulfate ions measured by the sulfate ion concentration measuring device. The control device 90 controls the copper ion replenishing device so that copper ions according to the estimated consumption are replenished to the electrolyte L. In addition, the control device 90 controls the sulfate ion concentration adjusting device so that water according to the estimated consumption is replenished to the electrolyte L. The sulfate ion concentration adjusting device replenishing water to the electrolyte L when the concentration of sulfate ions increases due to the evaporation of water components from, for example, a copper sulfate aqueous solution. On the other hand, the sulfate ion concentration adjusting device may replenish sulfate ions when the concentration of sulfate ions in the electrolyte L decreases. In this manner, in the film forming apparatus according to the modified example, after the adjustment of the copper ion concentration and sulfate ion concentration in the electrolytic solution L is completed, a process of replenishing the additive to the electrolytic solution L is carried out using the additive replenishing device 30 (S430 to S450 in FIG. 6).

上述したように、本変形例に係る成膜装置によれば、電解液Lに対する、銅イオンの濃度及び硫酸イオンの濃度の調整が終了した後、添加剤補給装置30を用いて電解液Lに添加剤を補給する。このため、電解液Lにおける銅イオン及び硫酸イオンの濃度が適正に調整された後で、電解液Lに対し添加剤が補給される。よって、より正確な量の添加剤を補給することができる。 As described above, in the film forming apparatus according to this modified example, after the adjustment of the copper ion concentration and sulfate ion concentration in the electrolyte L is completed, the additive is replenished to the electrolyte L using the additive replenishing device 30. Therefore, after the concentrations of copper ions and sulfate ions in the electrolyte L are appropriately adjusted, the additive is replenished to the electrolyte L. This allows a more accurate amount of additive to be replenished.

<第3実施形態>
図7は、本発明の第3実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1Cの模式的断面図である。図8は、図7の成膜装置1Cの制御を説明するフローチャートである。第3実施形態に係る成膜装置1Cは、第2実施形態に係る成膜装置1Bに対して、塩素イオン濃度測定装置42が設けられている点で異なる。以下、先に説明した成膜装置1A、1Bと同じ又は類似する機能を有する構成については、これらの成膜装置1A、1Bと同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
Third Embodiment
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of a metal film forming apparatus 1C according to a third embodiment of the present invention. Fig. 8 is a flow chart for explaining the control of the film forming apparatus 1C of Fig. 7. The film forming apparatus 1C according to the third embodiment is different from the film forming apparatus 1B according to the second embodiment in that a chloride ion concentration measuring device 42 is provided. Hereinafter, components having the same or similar functions as the film forming apparatuses 1A and 1B described above will be denoted by the same reference numerals as those of the film forming apparatuses 1A and 1B, and explanations thereof will be omitted, and different parts will be explained.

本実施形態における成膜装置1Cにおいて、電解液Lに含まれる金属イオンは、銅イオンであり、電解液Lは、硫酸銅水溶液に、塩素イオンを含む溶液であり、添加剤は、促進剤(ブライトナー)である。図7に示すように、成膜装置1Cは、電解液Lに含まれる塩素イオンの濃度を測定する塩素イオン濃度測定装置42と、液タンクTに収容された電解液Lに塩素イオンを補給する塩素イオン補給装置43と、を備える。 In the film forming apparatus 1C of this embodiment, the metal ions contained in the electrolytic solution L are copper ions, the electrolytic solution L is a solution containing chloride ions in an aqueous copper sulfate solution, and the additive is an accelerator (brightener). As shown in FIG. 7, the film forming apparatus 1C includes a chloride ion concentration measuring device 42 that measures the concentration of chloride ions contained in the electrolytic solution L, and a chloride ion supplying device 43 that supplies chloride ions to the electrolytic solution L contained in the liquid tank T.

塩素イオン濃度測定装置42は、例えばポンプ(図示せず)を用いて、サンプル取得管41から電解液Lを取得する。塩素イオン濃度測定装置42は、電解液Lに微量に含まれる塩素イオンの濃度を測定する。塩素イオン濃度測定装置42は、測定した塩素イオンの濃度を、制御装置90へ送信する。 The chloride ion concentration measuring device 42 acquires the electrolyte L from the sample acquisition tube 41 using, for example, a pump (not shown). The chloride ion concentration measuring device 42 measures the concentration of the chloride ions contained in trace amounts in the electrolyte L. The chloride ion concentration measuring device 42 transmits the measured chloride ion concentration to the control device 90.

塩素イオン補給装置43は、塩素イオン補給菅43aを介して液タンクTの電解液Lに塩素イオンを補給する。たとえば、塩素イオン補給装置43は、塩素イオンを収容する塩素イオンタンク(図示せず)と、当該塩素イオンタンクから液タンクTへ塩素イオンを補給する塩素イオンポンプ(図示せず)と、を含んでよい。 The chloride ion supply device 43 supplies chloride ions to the electrolyte L in the liquid tank T via a chloride ion supply pipe 43a. For example, the chloride ion supply device 43 may include a chloride ion tank (not shown) that contains chloride ions, and a chloride ion pump (not shown) that supplies chloride ions from the chloride ion tank to the liquid tank T.

次いで、制御装置90を用いた成膜装置1Cの制御について説明する。図8に示すように、制御装置90は、固体電解質膜13を交換したと判定した場合(S400のYES)、塩素イオン濃度測定装置42により測定された塩素イオンの濃度が、所定の塩素イオン濃度閾値以下であるか否かを判定する(S500)。塩素イオンの濃度とは、電解液Lに対する塩素イオンの比率である。電解液Lに含まれる塩素イオンは、ブライトナーの機能を助ける働きをするため、電解液Lに含まれるブライトナーの消費量が増加するに伴って、塩素イオンの消費量が増加する。このため、塩素イオンの消費量が増加するに従って、塩素イオン濃度測定装置42で取得した電解液Lにおける塩素イオンの濃度は減少する。このように、塩素イオンの消費量と塩素イオンの濃度との間には相関関係がある。また、塩素イオン濃度閾値は、塩素イオンの消費量と塩素イオンの濃度との間の上記相関関係(塩素イオンの消費量が増加するに従って、塩素イオンの濃度が減少するという関係)に基づいて、たとえば実験等で予め算出されてよい。電解液Lに対する塩素イオンの濃度がこの塩素イオン濃度閾値以下となった場合、促進剤(ブライトナー)の効果が発現しないと判定される。この塩素イオン濃度閾値は、ブライトナーの効果を発現し続けることができるように、算出されたものである。 Next, the control of the film forming apparatus 1C using the control device 90 will be described. As shown in FIG. 8, when the control device 90 determines that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (YES in S400), it determines whether the concentration of chloride ions measured by the chloride ion concentration measuring device 42 is equal to or lower than a predetermined chloride ion concentration threshold (S500). The chloride ion concentration is the ratio of chloride ions to the electrolyte L. The chloride ions contained in the electrolyte L help the function of the brightener, so that the consumption of chloride ions increases as the consumption of the brightener contained in the electrolyte L increases. Therefore, as the consumption of chloride ions increases, the concentration of chloride ions in the electrolyte L obtained by the chloride ion concentration measuring device 42 decreases. In this way, there is a correlation between the consumption of chloride ions and the concentration of chloride ions. The chloride ion concentration threshold may be calculated in advance, for example, by experiments, based on the above correlation between the consumption of chloride ions and the concentration of chloride ions (the relationship in which the concentration of chloride ions decreases as the consumption of chloride ions increases). If the concentration of chloride ions in the electrolyte L falls below this chloride ion concentration threshold, it is determined that the effect of the accelerator (brightener) is not manifested. This chloride ion concentration threshold is calculated so that the effect of the brightener can continue to be manifested.

制御装置90は、電解液Lに対する塩素イオンの濃度が上記塩素イオン濃度閾値以下であると判定した場合(S500のYES)、塩素イオン濃度測定装置42により測定された塩素イオンの濃度に基づいて、塩素イオンの消費量を推定する(S510)。具体的には、制御装置90は、例えば予め実験等で求めた上記相関関係(塩素イオンの消費量が増加するに従って、塩素イオンの濃度が減少するという関係)に基づいて、塩素イオンの濃度から、金属皮膜Fの成膜に使用された塩素イオンの消費量を推定することができる。 When the control device 90 determines that the concentration of chloride ions in the electrolyte L is equal to or lower than the chloride ion concentration threshold (YES in S500), it estimates the amount of chloride ions consumed based on the concentration of chloride ions measured by the chloride ion concentration measuring device 42 (S510). Specifically, the control device 90 can estimate the amount of chloride ions consumed in forming the metal coating F from the concentration of chloride ions based on the correlation (the relationship in which the concentration of chloride ions decreases as the consumption of chloride ions increases) previously determined, for example, through experiments.

次いで、制御装置90は、推定した消費量に応じた塩素イオンが、電解液Lに補給されるように、塩素イオン補給装置43を制御する(S520)。次いで、本制御はS430へ進む。このように、本実施形態に係る成膜装置1Cによれば、電解液Lに含まれる塩素イオンの濃度を測定するので、電解液Lに微量に含まれる塩素イオンの濃度を正確に測定することができる。この測定された塩素イオン濃度に基づいて、塩素イオンの消費量を推定するので、塩素イオンの消費量を正確に把握することができる。よって、適切な量の塩素イオンを電解液Lに補給することができる。 Next, the control device 90 controls the chloride ion supply device 43 so that chloride ions according to the estimated consumption are supplied to the electrolyte L (S520). Next, this control proceeds to S430. In this manner, according to the film forming device 1C of this embodiment, the concentration of chloride ions contained in the electrolyte L is measured, so that the concentration of chloride ions contained in trace amounts in the electrolyte L can be accurately measured. The consumption of chloride ions is estimated based on this measured chloride ion concentration, so that the consumption of chloride ions can be accurately grasped. Therefore, an appropriate amount of chloride ions can be supplied to the electrolyte L.

他方、電解液Lに対する塩素イオンの濃度が上記塩素イオン濃度閾値以下でないと判定した場合(S500のNO)、制御装置90は、塩素イオンの補給を行わず、本制御はS430へ進む。なお、本実施形態では、固体電解質膜13を交換したと判定した場合(S400のYES)、塩素イオン濃度閾値を用いずに(S500を省略し)、固体電解質膜13を交換するたびに、塩素イオンの濃度に基づいて塩素イオンの消費量を推定し(S510)、推定した消費量に基づいて、塩素イオン補給装置43による塩素イオンの補給を実施してもよい(520)。 On the other hand, when it is determined that the concentration of chloride ions in the electrolyte L is not equal to or less than the chloride ion concentration threshold (NO in S500), the control device 90 does not replenish chloride ions, and the control proceeds to S430. In this embodiment, when it is determined that the solid electrolyte membrane 13 has been replaced (YES in S400), the chloride ion concentration threshold is not used (S500 is omitted), and the amount of chloride ion consumption may be estimated based on the chloride ion concentration every time the solid electrolyte membrane 13 is replaced (S510), and chloride ions may be replenished by the chloride ion replenishing device 43 based on the estimated amount of consumption ( S520 ).

本発明を以下の実施例により説明する。 The present invention is illustrated by the following examples.

[実施例1]
表面に成膜する基材として、ガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を含侵させて成るガラスエポキシ基板(FR-4)を準備した。このガラスエポキシ基板の表面には銅箔が形成されている。
[Example 1]
A glass epoxy board (FR-4) was prepared as a substrate for forming a film on its surface, which was made by impregnating a layer of glass fiber cloth with epoxy resin. A copper foil was formed on the surface of this glass epoxy board.

次に、第1実施形態に係る成膜装置1A(図1及び図2)を用いて銅皮膜を成膜した。電解液には、株式会社JCU製の硫酸銅水溶液(Cu-BRITE-SED)を用い、陽極にはCu板を使用した。成膜条件としては、電解液の温度を42℃として、厚さ8μmの固体電解質膜(ナフィオン(デュポン社製))を基材に密着させ、電解液の液圧0.6MPa、電流密度7A/dm、成膜面積100cm、累積成膜時間1162秒で、銅皮膜を成膜した。また、本実施例1では、2回目の成膜が終了した後、積算電流値が所定の閾値を超えたと判定された。このため、2回目の成膜が終了した後、且つ3回目の成膜を開始する前に、積算電流値に基づいて推定された添加剤の消費量に応じ、添加剤補給装置により添加剤の補給を行った。 Next, a copper film was formed using the film forming apparatus 1A (FIGS. 1 and 2) according to the first embodiment. A copper sulfate aqueous solution (Cu-BRITE-SED) manufactured by JCU Corporation was used as the electrolyte, and a Cu plate was used as the anode. The electrolyte temperature was set to 42° C., a solid electrolyte film (Nafion (manufactured by DuPont)) having a thickness of 8 μm was attached to the substrate, and the copper film was formed under the following conditions: electrolyte pressure of 0.6 MPa, current density of 7 A/dm 2 , membrane area of 100 cm 2 , and cumulative membrane formation time of 1162 seconds. In this Example 1, after the second membrane formation was completed, it was determined that the integrated current value exceeded a predetermined threshold value. Therefore, after the second membrane formation was completed and before the third membrane formation was started, the additive was replenished by the additive replenishing device according to the additive consumption amount estimated based on the integrated current value.

[実施例2]
実施例1と同じ成膜条件により、第2実施形態に係る成膜装置1B(図5)を用いて銅皮膜を成膜した。実施例1と異なる点は、1回の成膜が終了する毎に、添加剤濃度測定装置により測定された添加剤の濃度に応じ、添加剤補給装置により添加剤の補給を行った点である。
[Example 2]
A copper film was formed using the film forming apparatus 1B (FIG. 5) according to the second embodiment under the same film forming conditions as in Example 1. The difference from Example 1 is that the additive was replenished by the additive replenishing device according to the concentration of the additive measured by the additive concentration measuring device every time one film formation was completed.

[実施例3]
実施例2と同じ成膜条件により、第3実施形態に係る成膜装置1C(図7)を用いて銅皮膜を成膜した。実施例2と異なる点は、1回の成膜が終了する毎に、塩素イオン濃度測定装置により測定された塩素イオンの濃度に応じ、塩素イオン補給装置により塩素イオンの補給を行った点である。
[Example 3]
A copper film was formed using the film forming apparatus 1C (FIG. 7) according to the third embodiment under the same film forming conditions as in Example 2. The difference from Example 2 is that each time one film formation was completed, chloride ions were replenished by the chloride ion replenishment device in accordance with the concentration of chloride ions measured by the chloride ion concentration measuring device.

[比較例1]
実施例1と同じように銅皮膜を成膜した。実施例1と異なる点は、添加剤補給装置により添加剤の補給を行っていない点である。
[Comparative Example 1]
A copper film was formed in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that the additive was not replenished by the additive replenishing device.

[比較例2]
実施例3と同じように銅皮膜を成膜した。実施例3と異なる点は、塩素イオン補給装置により塩素イオンの補給を行っていない点である。
[Comparative Example 2]
A copper film was formed in the same manner as in Example 3. The difference from Example 3 is that chloride ions were not replenished by the chloride ion replenishing device.

<成膜状態の確認>
上述のようにして成膜された基材に対し、10mm×50mmのサンプル片を準備し、基材に対する銅皮膜の密着力をピール試験(島津製作所製 EZ test)により測定した。図9は、本発明の実施例におけるピール試験を説明する模式図である。図9に示すように、サンプル片の基材B’を固定板Xに取付け、装置によりチャックした当該サンプル片の銅皮膜F’を、基材B’に対し90°方向へ剥離した。具体的には、固定板Xを矢印H方向へスライドさせながら、銅皮膜F’を矢印V方向へ引張った。この結果を表1(実施例1、実施例2、比較例1)、表2(実施例3、比較例2)に示す。
<Checking the film formation state>
A sample piece of 10 mm x 50 mm was prepared for the substrate on which the film was formed as described above, and the adhesion of the copper film to the substrate was measured by a peel test (Shimadzu Corporation EZ test). FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the peel test in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the substrate B' of the sample piece was attached to a fixed plate X, and the copper film F' of the sample piece chucked by the device was peeled off in a 90° direction relative to the substrate B'. Specifically, the copper film F' was pulled in the direction of the arrow V while the fixed plate X was slid in the direction of the arrow H. The results are shown in Table 1 (Example 1, Example 2, Comparative Example 1) and Table 2 (Example 3, Comparative Example 2).

Figure 0007683473000001
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Figure 0007683473000002
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(結果および考察)
ここで、サンプル片の基材B’に対する銅皮膜F’の密着力が0.5kN/m以下である場合、密着強度が不足している(不良である)と判断し、密着強度が0.5kN/mより大きい場合、良好であると判断した。上記0.5kN/mは、配線基板の密着強度の閾値として一般的に用いられる値である。表1から明らかなように、実施例1、2では、1回目の成膜から5回目の成膜まで、全てのサンプルにおいて基材B’に対する銅皮膜F’の密着強度が良好であることが確認された。実施例1では、2回目の成膜が終了した後、3回目の成膜が開始される前に、添加剤補給装置により添加剤の補給が実施され、電解液に適切な量の添加剤(特にブライトナー)が補給されたためと考えられる。また、実施例2では、1回の成膜が終了する毎に添加剤補給装置により添加剤の補給が実施され、電解液に適切な量の添加剤(特にブライトナー)が補給されたためと考えられる。
(Results and Discussion)
Here, when the adhesion strength of the copper film F' to the substrate B' of the sample piece is 0.5 kN/m or less, the adhesion strength is judged to be insufficient (bad), and when the adhesion strength is greater than 0.5 kN/m, the adhesion strength is judged to be good. The above 0.5 kN/m is a value generally used as a threshold value for the adhesion strength of a wiring board. As is clear from Table 1, in Examples 1 and 2, it was confirmed that the adhesion strength of the copper film F' to the substrate B' was good in all samples from the first film formation to the fifth film formation. In Example 1, it is considered that after the second film formation was completed and before the third film formation was started, the additive replenishing device replenished the additives, and an appropriate amount of additives (particularly brightener) was replenished to the electrolyte. In addition, in Example 2, it is considered that the additive replenishing device replenished the additives every time one film formation was completed, and an appropriate amount of additives (particularly brightener) was replenished to the electrolyte.

実施例3では、1回目の成膜から55回目の成膜まで、全てのサンプルにおいて基材B’に対する銅皮膜F’の密着力が良好であることが確認された。実施例3では、1回の成膜が終了する毎に添加剤補給装置により添加剤の補給が実施され、且つ、その添加剤(ブライトナー)の効果を発現させる塩素イオンの補給も実施されているため、ブライトナーの効果が発現し続けているためと考えられる。 In Example 3, it was confirmed that the adhesion of the copper film F' to the substrate B' was good in all samples from the first coating to the 55th coating. In Example 3, the additive was replenished by the additive replenishing device every time a coating was completed, and the chloride ions that bring out the effect of the additive (brightener) were also replenished, so it is believed that the effect of the brightener continues to be exerted.

これに対し、比較例1では、3回目の成膜から、サンプル片の基材B’に対する銅皮膜F’の密着強度が0.5kN/m以下を下回り、成膜回数が増加するにつれて、密着強度が低下している。比較例1では、電解液への添加剤の補給が実施されていないため、金属皮膜を基材の表面に成膜する際に、金属イオンとともに添加剤が消費され、電解液に対する添加剤(特にブライトナー)の濃度が減少したためと考えられる。 In contrast, in Comparative Example 1, the adhesion strength of the copper coating F' to the substrate B' of the sample piece fell below 0.5 kN/m from the third deposition, and the adhesion strength decreased as the number of depositions increased. This is thought to be because in Comparative Example 1, additives were not replenished to the electrolyte, and so additives were consumed along with metal ions when the metal coating was deposited on the surface of the substrate, resulting in a decrease in the concentration of additives (especially brightener) in the electrolyte.

また、比較例2では、51回目の成膜から、サンプル片の基材B’に対する銅皮膜F’の密着強度が0.5kN/m以下を下回っていることが確認された。比較例2では、1回の成膜が終了する毎に、添加剤補給装置により添加剤(ブライトナー)の補給が実施されているものの、塩素イオンの補給が行われないため、ブライトナーの効果を発現させる塩素イオンが不足していると考えられる。つまり、比較例2では、ブライトナーの効果が発現されていないため、上記表のような結果が得られたと考えられる。 In Comparative Example 2, it was confirmed that the adhesion strength of the copper coating F' to the substrate B' of the sample piece fell below 0.5 kN/m from the 51st film formation. In Comparative Example 2, the additive (brightener) was replenished by the additive replenishing device after each film formation, but chloride ions were not replenished, and it is believed that there was a shortage of chloride ions to exert the effect of the brightener. In other words, it is believed that the effect of the brightener was not exerted in Comparative Example 2, and therefore the results shown in the above table were obtained.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る成膜装置1A、1B、1Cに限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせても良い。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的態様によって適宜変更され得る。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the film forming apparatuses 1A, 1B, and 1C according to the above-mentioned embodiments, but includes all aspects included in the concept of the present invention and the scope of the claims. In addition, each configuration may be appropriately and selectively combined to achieve the above-mentioned problems and effects. For example, the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above-mentioned embodiments may be appropriately changed depending on the specific aspects of the present invention.

例えば上記実施形態では、三方弁60を閉鎖することにより電解液Lの循環を停止した状態で、電源部14により陽極11及び基材Bの間に電圧を印加する場合について説明した(図3のS140~S160参照)。しかし、電源部14による電圧印加を行うとき、三方弁60は閉鎖されていなくてもよい。この場合、ポンプPの正回転を持続することにより、電解液Lの液圧を所定の圧力に維持することができる。 For example, in the above embodiment, a case has been described in which the power supply unit 14 applies a voltage between the anode 11 and the substrate B while the circulation of the electrolyte L is stopped by closing the three-way valve 60 (see S140 to S160 in FIG. 3). However, when the power supply unit 14 applies a voltage, the three-way valve 60 does not have to be closed. In this case, the liquid pressure of the electrolyte L can be maintained at a predetermined pressure by continuing the forward rotation of the pump P.

1A、1B、1C:成膜装置、11:陽極、13:固体電解質膜、14:電源部、15:収容体、15a:開口部、30:添加剤補給装置、40:添加剤濃度測定装置、42:塩素イオン濃度測定装置、43:塩素イオン補給装置、80:回収機構、90:制御装置、B:基材、B1:表面、F:金属皮膜、L:電解液、T:液タンク 1A, 1B, 1C: Film forming device, 11: Anode, 13: Solid electrolyte membrane, 14: Power supply unit, 15: Container, 15a: Opening, 30: Additive supply device, 40: Additive concentration measuring device, 42: Chloride ion concentration measuring device, 43: Chloride ion supply device, 80: Recovery mechanism, 90: Control device, B: Substrate, B1: Surface, F: Metal coating, L: Electrolyte, T: Liquid tank

Claims (4)

陽極と、
前記陽極と基材との間に配置された固体電解質膜と、
前記基材を陰極として前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、
前記陽極と金属イオンを含む電解液とを収容し、前記基材の側に開口した開口部を前記固体電解質膜で覆った収容体と、
前記収容体に接続され、前記電解液を前記収容体へ供給する液タンクと、を備え、
前記固体電解質膜を前記基材に接触させた状態で前記陽極と前記基材との間に電圧を印加して、前記固体電解質膜の内部に含有された前記金属イオンを還元することで、前記金属イオンに由来した金属皮膜を前記基材の表面に成膜する金属皮膜の成膜装置であって、
前記電解液は、添加剤をさらに含み、
前記成膜装置は、
前記液タンクに収容された前記電解液に前記添加剤を補給する添加剤補給装置と、
前記収容体に収容された前記電解液を大気と入替えることにより、前記収容体に収容された前記電解液を前記液タンクに回収する回収機構と、
前記電解液に含まれる前記添加剤の濃度を測定する添加剤濃度測定装置と、
前記添加剤補給装置による前記添加剤の補給を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記金属皮膜の成膜後、前記液タンクに前記電解液が回収されるように、前記回収機構を制御し、
前記電解液の回収後、前記液タンクの電解液に対して、前記添加剤が補給されるように前記添加剤補給装置を制御するものであり、
前記制御装置は、
前記電源部による電圧の印加により、前記陽極から前記基材に通電された電流値を時間経過に応じて積算した積算電流値を算出し、
前記電解液の回収後、前記固体電解質膜を交換したか否かを判定し、
前記固体電解質膜を交換したと判定した場合には、前記添加剤濃度測定装置により測定された前記添加剤の濃度に基づいて、前記添加剤の消費量を推定し、
前記固体電解質膜を交換していないと判定した場合には、前記積算電流値に基づいて、前記添加剤の消費量を推定し、
推定した前記消費量に応じた前記添加剤が、前記電解液に補給されるように、前記添加剤補給装置を制御する、ことを特徴する金属皮膜の成膜装置。
An anode;
a solid electrolyte membrane disposed between the anode and a substrate;
a power supply unit that applies a voltage between the anode and the substrate, the substrate being a cathode;
a container that contains the anode and an electrolytic solution containing metal ions, and an opening that opens to the side of the base material is covered with the solid electrolyte membrane;
a liquid tank connected to the container and configured to supply the electrolyte to the container;
a voltage is applied between the anode and the substrate in a state in which the solid electrolyte membrane is in contact with the substrate, thereby reducing the metal ions contained inside the solid electrolyte membrane, thereby forming a metal coating derived from the metal ions on a surface of the substrate,
The electrolyte further comprises an additive,
The film forming apparatus includes:
an additive replenishing device that refills the additive into the electrolyte contained in the electrolyte tank;
a recovery mechanism that recovers the electrolyte contained in the container into the liquid tank by replacing the electrolyte contained in the container with air;
an additive concentration measuring device for measuring the concentration of the additive contained in the electrolyte;
A control device that controls the replenishment of the additive by the additive replenishment device,
The control device includes:
controlling the recovery mechanism so that the electrolytic solution is recovered in the liquid tank after the metal coating is formed;
After the electrolyte is collected, the additive supply device is controlled so that the additive is replenished to the electrolyte in the liquid tank;
The control device includes:
Calculating an integrated current value by integrating a current value passed from the anode to the substrate over time due to application of a voltage by the power supply unit;
After recovering the electrolyte solution, it is determined whether the solid electrolyte membrane has been replaced;
When it is determined that the solid electrolyte membrane has been replaced, a consumption amount of the additive is estimated based on the concentration of the additive measured by the additive concentration measuring device;
When it is determined that the solid electrolyte membrane has not been replaced, a consumption amount of the additive is estimated based on the integrated current value;
a control unit for controlling the additive supply device so that the additive according to the estimated consumption amount is supplied to the electrolyte;
前記金属イオンは、銅イオンであり、
前記電解液は、硫酸銅水溶液に、前記添加剤の他に塩素イオンを含む溶液であり、
前記添加剤は、ブライトナーであり、
前記成膜装置は、
前記電解液に含まれる前記塩素イオンの濃度を測定する塩素イオン濃度測定装置と、
前記液タンクに収容された前記電解液に前記塩素イオンを補給する塩素イオン補給装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記塩素イオン濃度測定装置により測定された前記塩素イオンの濃度に基づいて、前記塩素イオンの消費量を推定し、
推定した前記消費量に応じた前記塩素イオンが、前記電解液に補給されるように、前記塩素イオン補給装置を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の金属皮膜の成膜装置。
the metal ion is a copper ion,
The electrolytic solution is a solution containing a copper sulfate aqueous solution and, in addition to the additive, chloride ions,
the additive is a brightener,
The film forming apparatus includes:
A chloride ion concentration measuring device for measuring the concentration of the chloride ions contained in the electrolyte;
a chloride ion supply device that supplies the chloride ions to the electrolyte contained in the liquid tank,
The control device includes:
estimating a consumption amount of the chloride ions based on the concentration of the chloride ions measured by the chloride ion concentration measuring device;
2. The metal film forming apparatus according to claim 1 , further comprising: a control unit for controlling the chloride ion supply device so that the chloride ions corresponding to the estimated consumption amount are supplied to the electrolyte.
前記電解液は、少なくとも二種類の添加剤を含み、
前記成膜装置は、前記添加剤補給装置を、前記添加剤の種類に応じた個数有しており、
前記制御装置は、
前記積算電流値に基づいて前記添加剤のそれぞれの消費量を推定し、
推定した前記消費量に応じた前記添加剤が、それぞれ前記電解液に補給されるように、前記添加剤補給装置のそれぞれを制御する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の金属皮膜の成膜装置。
The electrolyte solution includes at least two additives,
the film forming apparatus includes the additive supply devices in a number corresponding to the types of the additives,
The control device includes:
estimating the consumption amount of each of the additives based on the integrated current value;
3. The metal film forming apparatus according to claim 1 , further comprising: controlling each of the additive replenishing devices so that the additives are replenished to the electrolyte in amounts corresponding to the estimated consumption amounts.
前記陽極は、前記電解液に対して可溶性を有する、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の金属皮膜の成膜装置。 4. The metal film forming apparatus according to claim 1 , wherein the anode is soluble in the electrolyte.
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