JP5803858B2 - Metal film forming apparatus and film forming method - Google Patents

Metal film forming apparatus and film forming method Download PDF

Info

Publication number
JP5803858B2
JP5803858B2 JP2012196441A JP2012196441A JP5803858B2 JP 5803858 B2 JP5803858 B2 JP 5803858B2 JP 2012196441 A JP2012196441 A JP 2012196441A JP 2012196441 A JP2012196441 A JP 2012196441A JP 5803858 B2 JP5803858 B2 JP 5803858B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
film
solid electrolyte
solution
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012196441A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014051701A (en
Inventor
祐規 佐藤
祐規 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012196441A priority Critical patent/JP5803858B2/en
Publication of JP2014051701A publication Critical patent/JP2014051701A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5803858B2 publication Critical patent/JP5803858B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は金属被膜の成膜装置および成膜方法に係り、特に、基板の表面に金属被膜を成膜することができる金属被膜の成膜装置および成膜方法に関する。   The present invention relates to a metal film forming apparatus and film forming method, and more particularly to a metal film forming apparatus and film forming method capable of forming a metal film on a surface of a substrate.

従来から、電子回路基板などを製造する際には、金属回路パターンを形成すべく、基板の表面に金属被膜が成膜される。たとえば、このような金属被膜の成膜技術として、Ｓｉなどの半導体基板の表面に、無電解めっき処理などのめっき処理により金属被膜を成膜したり（例えば、特許文献１参照）、スパッタリングなどのＰＶＤ法により金属被膜を成膜したりする成膜技術が提案されている。   Conventionally, when an electronic circuit board or the like is manufactured, a metal film is formed on the surface of the substrate in order to form a metal circuit pattern. For example, as a technique for forming such a metal film, a metal film is formed on a surface of a semiconductor substrate such as Si by a plating process such as an electroless plating process (see, for example, Patent Document 1) or sputtering. A film forming technique for forming a metal film by a PVD method has been proposed.

しかしながら、無電解めっき処理などのめっき処理を行なった場合には、めっき処理後の水洗が必要であり、水洗された廃液を処理する必要があった。また、スパッタリングなどのＰＶＤ法により基板表面に成膜を行った場合には、被覆された金属被膜に内部応力が生じるため、膜厚を厚膜化するには制限があり、特に、スパッタリングの場合には、高真空化でしか、成膜できない場合があった。   However, when a plating process such as an electroless plating process is performed, washing with water after the plating process is necessary, and it is necessary to treat the washed waste liquid. In addition, when a film is formed on the substrate surface by PVD method such as sputtering, internal stress is generated in the coated metal film, so there is a limit to increasing the film thickness, especially in the case of sputtering. In some cases, film formation was possible only by high vacuum.

このような点を鑑みて、例えば、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に配置される固体電解質と、陽極と陰極との間に電圧を印加する電源部とを用いた、金属被膜の成膜装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。   In view of such a point, for example, a metal film using an anode, a cathode, a solid electrolyte disposed between the anode and the cathode, and a power supply unit that applies a voltage between the anode and the cathode (See, for example, Patent Document 2).

この装置では、陽極は、金属被膜を構成する金属材料からなり、陽極と陰極に電源部により電圧を印加することにより、陽極の一部がイオン化し、金属イオンは、固体電解質を通過して、陰極側に配置された基板に析出し、基板表面に金属被膜を被覆することができる。   In this apparatus, the anode is made of a metal material constituting a metal coating, and a voltage is applied to the anode and the cathode by a power supply unit, whereby a part of the anode is ionized, and the metal ions pass through the solid electrolyte, It deposits on the board | substrate arrange | positioned at the cathode side, and can coat | cover a metal film on the substrate surface.

特開２０１０−０３７６２２号公報JP 2010-037622 A 特開平０５−１４８６８１号公報JP 05-148681 A

しかしながら、非特許文献２に記載の技術を用いた場合には、金属被膜を成膜するにしたがって、陽極を構成する金属がイオン化されて消費されるので、陽極の形状が変化する。この陽極の形状の変化に伴い、被覆される金属被膜の形状（たとえば膜厚）が不安定なものとなる。このような点を改善するには、陽極を構成する金属の消費に合わせて、陽極を管理しなければならず、たとえ陽極を管理しても、膜厚が均一な金属被膜を被覆することは容易ではない。   However, when the technique described in Non-Patent Document 2 is used, the metal constituting the anode is ionized and consumed as the metal film is formed, so that the shape of the anode changes. With the change in the shape of the anode, the shape (for example, the film thickness) of the metal film to be coated becomes unstable. In order to improve such points, the anode must be controlled in accordance with the consumption of the metal constituting the anode. Even if the anode is controlled, it is not possible to coat a metal film with a uniform film thickness. It's not easy.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、均一な膜質の金属被膜を安定して基板に被覆することができる金属被膜の成膜装置およびその成膜方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to form a metal coating film forming apparatus capable of stably coating a substrate with a metal film having a uniform film quality, and its formation. It is to provide a membrane method.

このような点を鑑みて、本発明に係る金属被膜の成膜方法は、陽極と陰極との間に固体電解質膜を配置し、該固体電解質膜を基板に接触させると共に、前記陰極を前記基板に導通させ、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加し、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンを前記陰極側に析出することにより、前記金属イオンの金属からなる金属被膜を前記基板の表面に成膜する金属被膜の成膜方法であって、前記陽極と前記固体電解質膜との間に前記金属イオンを含む溶液を配置すると共に、前記固体電解質膜を前記基板に接触させたときに、前記溶液を加圧することにより、該溶液の液圧で前記固体電解質膜を介して前記基板を加圧しながら、前記金属被膜の成膜を行うことを特徴とする。   In view of such a point, the metal film forming method according to the present invention includes a solid electrolyte membrane disposed between an anode and a cathode, the solid electrolyte membrane is brought into contact with a substrate, and the cathode is attached to the substrate. And applying a voltage between the anode and the cathode, and depositing metal ions contained in the solid electrolyte membrane on the cathode side, thereby forming a metal film made of metal of the metal ions. A metal film forming method for forming a film on a surface of the substrate, wherein a solution containing the metal ions is disposed between the anode and the solid electrolyte membrane, and the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate. In this case, the metal film is formed by pressurizing the solution while pressurizing the substrate through the solid electrolyte membrane with the liquid pressure of the solution.

本発明によれば、成膜時に、陽極と固体電解質膜との間に金属イオンを含む溶液が配置された状態で、固体電解質膜を基板に接触させると共に陰極を基板に接触させて電気的に導通する。この状態で、陽極と陰極との間に電圧を印加する。これにより、溶液に含まれる金属イオンが陽極側から陰極側に向かって移動し固体電解質膜の内部に含有され、さらにこの金属イオンを固体電解質膜の陰極側に析出させることができる。この結果、陽極は消費されずに、溶液中の金属イオンの金属からなる金属被膜を基板の表面に成膜することができる。さらに、固体電解質膜内の金属イオンは、成膜時に析出すると共に、陽極側の溶液から供給されることになる。これにより、溶液を随時供給すれば、陽極を交換することなく、所望の膜厚の金属被膜を、複数の基板の表面に連続して成膜することができる。   According to the present invention, at the time of film formation, with the solution containing metal ions disposed between the anode and the solid electrolyte membrane, the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate and the cathode is brought into contact with the substrate to electrically Conduct. In this state, a voltage is applied between the anode and the cathode. Thereby, the metal ions contained in the solution move from the anode side to the cathode side and are contained in the solid electrolyte membrane, and the metal ions can be deposited on the cathode side of the solid electrolyte membrane. As a result, a metal film made of a metal ion metal in the solution can be formed on the surface of the substrate without consuming the anode. Further, the metal ions in the solid electrolyte membrane are deposited at the time of film formation and are supplied from the solution on the anode side. Thereby, if a solution is supplied at any time, a metal film having a desired film thickness can be continuously formed on the surfaces of a plurality of substrates without replacing the anode.

また、本発明では、前記固体電解質膜を前記基板に接触させたときに、金属イオンを含む溶液を加圧することにより、この溶液の液圧で固体電解質膜を介して基板を加圧しながら、金属被膜の成膜を行う。この結果、パスカルの原理により、固体電解質膜は、加圧された溶液の液圧により基板表面を均一に加圧することができる。このような加圧状態で、陽極と陰極との間に電源部により電圧を印加することで、均一な膜厚の金属被膜を基板の表面に成膜することができる。   In the present invention, when the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate, a solution containing metal ions is pressurized, so that the metal is pressed while pressing the substrate through the solid electrolyte membrane with the liquid pressure of the solution. A film is formed. As a result, according to Pascal's principle, the solid electrolyte membrane can uniformly pressurize the substrate surface by the liquid pressure of the pressurized solution. A metal film having a uniform thickness can be formed on the surface of the substrate by applying a voltage between the anode and the cathode in such a pressurized state by the power supply unit.

ここで、上述した金属被膜は、成膜するにしたがってその膜厚が増加する。成膜すべき膜厚が薄く、さらに固体電解質膜に可撓性があるのであれば、固体電解質膜と基板との距離を一定としてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量に応じて、前記固体電解質膜と前記基板との距離を増加させる。この態様によれば、成膜される金属被膜の膜厚の増加に応じて、固体電解質膜と基板との距離を増加させるので、金属被膜の増加により固体電解質膜が撓む（変形する）ことがほとんどなく、より均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   Here, the film thickness of the metal coating increases as the film is formed. If the film thickness to be formed is thin and the solid electrolyte membrane is flexible, the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate may be constant. However, as a more preferable aspect, the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate is increased in accordance with the amount of increase in the thickness of the metal coating when the metal coating is formed. According to this aspect, since the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate is increased in accordance with the increase in the thickness of the metal coating to be formed, the solid electrolyte membrane is bent (deformed) due to the increase in the metal coating. Therefore, it is possible to form a metal film having excellent uniformity.

またさらにより好ましい態様としては、前記溶液を密閉空間内に収容し、該密閉空間の前記溶液を加圧するとともに、該溶液の加圧状態に保持しながら前記金属被膜の成膜を行い、前記金属被膜の膜厚の増加量を、前記溶液の液圧を測定することにより推定する。   As a still more preferable aspect, the metal film is formed while the solution is accommodated in a sealed space, the solution in the sealed space is pressurized, and the pressurized state of the solution is maintained. The amount of increase in film thickness is estimated by measuring the fluid pressure of the solution.

この態様によれば、膜厚の増加に伴い、密閉空間内において加圧された溶液が固体電解質膜を介してさらに加圧されるので、この溶液の液圧の増加量に基づいて、金属被膜の膜厚自体を管理することができる。ここで、この推定した金属被膜の膜厚の増加量を用いれば、上述した態様の如く、膜厚の増加量に応じて固体電解質膜と基板との距離を容易に増加させることができる。   According to this aspect, as the film thickness increases, the pressurized solution in the sealed space is further pressurized through the solid electrolyte membrane, so that the metal coating is based on the increase in the fluid pressure of the solution. The film thickness itself can be managed. Here, if the estimated increase amount of the film thickness of the metal coating is used, the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate can be easily increased according to the increase amount of the film thickness as described above.

さらに好ましい態様としては、前記陽極に、前記基板の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に応じた形状の陽極を用いて、前記金属被膜の成膜を行う。この態様によれば、成膜領域に応じた形状の陽極を用いることにより、陽極から陰極に向かう電気力線を均一にすることができる。これにより、所望の成膜領域に均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   As a more preferable aspect, the metal film is formed using the anode having a shape corresponding to a film formation region on the surface of the substrate on which the metal film is formed. According to this aspect, by using the anode having a shape corresponding to the film formation region, it is possible to make the lines of electric force from the anode to the cathode uniform. Thereby, the metal film excellent in uniformity can be formed in a desired film formation region.

本願では、上述した金属被膜の成膜方法を実施するにより好適な金属被膜の成膜装置をも開示する。本発明にかかる金属被膜の成膜装置は、前記陽極と、前記陰極と、陽極と陰極との間に配置された固体電解質膜と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備えており、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンを前記陰極側に析出させることにより、前記金属イオンの金属からなる金属被膜を基板の表面に成膜する金属被膜の成膜装置であって、前記成膜装置は、前記陽極と前記固体電解質膜との間に前記金属イオンを含む溶液を収容する溶液収容部と、該溶液収容部内の前記溶液を加圧する加圧部とを備えており、前記溶液収容部には、前記加圧部により加圧された溶液の液圧により、前記固体電解質膜が加圧されると共に、該加圧された固体電解質膜により前記基板表面が加圧されるような位置に、前記固体電解質膜が配置されている。   The present application also discloses a metal film deposition apparatus that is more suitable for performing the metal film deposition method described above. The metal film deposition apparatus according to the present invention includes the anode, the cathode, a solid electrolyte film disposed between the anode and the cathode, and a power supply unit that applies a voltage between the anode and the cathode. And by applying a voltage between the anode and the cathode to deposit metal ions contained in the solid electrolyte membrane on the cathode side, a metal of the metal ions A metal film forming apparatus for forming a metal film comprising a substrate on a surface of a substrate, wherein the film forming apparatus stores a solution containing the metal ions between the anode and the solid electrolyte film And a pressurizing unit that pressurizes the solution in the solution containing unit, and the solid electrolyte membrane is applied to the solution containing unit by the liquid pressure of the solution pressurized by the pressurizing unit. And the pressurized solid electrolyte membrane At a position where the substrate surface is pressurized, the solid electrolyte membrane is disposed.

本発明によれば、成膜時に、陽極と固体電解質膜との間に金属イオンを含む溶液が配置された状態で、固体電解質膜を基板に接触させると共に陰極を基板に接触させて電気的に導通する。この状態で、陽極と陰極との間に電源部により電圧を印加することにより、陽極側の溶液から金属イオンが供給され、これが固体電解質膜の内部に含有され、この金属イオンを固体電解質膜の陰極側に析出させることができる。この結果、上述した如く、陽極を交換することなく、溶液中の金属イオンの金属からなる金属被膜を基板の表面に連続して成膜することができる。   According to the present invention, at the time of film formation, with the solution containing metal ions disposed between the anode and the solid electrolyte membrane, the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate and the cathode is brought into contact with the substrate to electrically Conduct. In this state, when a voltage is applied between the anode and the cathode by the power supply unit, metal ions are supplied from the solution on the anode side and are contained in the solid electrolyte membrane, and the metal ions are contained in the solid electrolyte membrane. It can be deposited on the cathode side. As a result, as described above, a metal film made of a metal ion metal in the solution can be continuously formed on the surface of the substrate without replacing the anode.

また、本発明では、前記固体電解質膜を基板に接触させたときに、溶液収容部内の溶液を加圧部により加圧することにより、溶液の液圧で固体電解質膜を介して基板を加圧しながら、金属被膜の成膜を行うことができる。この結果、パスカルの原理により、溶液収容部内の固体電解質膜は、加圧された溶液の液圧により基板表面を均一に加圧することができる。このような加圧状態で、陽極と陰極との間に電源部により電圧を印加することで、均一な膜厚の金属被膜を基板の表面に成膜することができる。   In the present invention, when the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate, the solution in the solution storage unit is pressurized by the pressurizing unit, thereby pressing the substrate through the solid electrolyte membrane with the liquid pressure of the solution. A metal film can be formed. As a result, according to Pascal's principle, the solid electrolyte membrane in the solution container can uniformly pressurize the substrate surface by the liquid pressure of the pressurized solution. A metal film having a uniform thickness can be formed on the surface of the substrate by applying a voltage between the anode and the cathode in such a pressurized state by the power supply unit.

ここで、上述した金属被膜は、成膜するにしたがってその膜厚が増加する。ここで、成膜すべき膜厚が薄く、さらに固体電解質膜に可撓性があるのであれば、固体電解質膜と基板との距離を一定としてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量に応じて、前記固体電解質膜と前記基板との距離を増加させる。この態様によれば、成膜される金属被膜の膜厚の増加に応じて、固体電解質膜と基板との距離を増加させるので、金属被膜の増加により固体電解質膜が撓む（変形する）ことがほとんどなく、より均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   Here, the film thickness of the metal coating increases as the film is formed. Here, if the film thickness to be formed is thin and the solid electrolyte membrane is flexible, the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate may be constant. However, as a more preferable aspect, the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate is increased in accordance with the amount of increase in the thickness of the metal coating when the metal coating is formed. According to this aspect, since the distance between the solid electrolyte membrane and the substrate is increased in accordance with the increase in the thickness of the metal coating to be formed, the solid electrolyte membrane is bent (deformed) due to the increase in the metal coating. Therefore, it is possible to form a metal film having excellent uniformity.

より好ましい態様としては、成膜装置は、金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量に応じて、前記固体電解質膜と前記基板との距離を増加させるように、前記固体電解質膜と前記基板とを相対的に移動させる移動部を備える。本発明によれば、移動部により、成膜される金属被膜の膜厚の増加に応じて、固体電解質膜と基板との距離を増加させることができるので、金属被膜の増加による固体電解質膜の変形がほとんどなく、より均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   As a more preferred aspect, the film forming apparatus is configured to increase the distance between the solid electrolyte film and the substrate in accordance with the amount of increase in the film thickness of the metal film when forming the metal film. A moving unit that moves the film and the substrate relatively is provided. According to the present invention, the moving part can increase the distance between the solid electrolyte film and the substrate in accordance with the increase in the thickness of the metal film to be formed. It is possible to form a metal film with almost no deformation and excellent uniformity.

さらに、好ましい態様としては、前記溶液収容部には、前記溶液を収容する密閉空間が形成されており、前記成膜装置は、前記密閉空間に収容された前記溶液の液圧を測定する液圧測定部を備えている。この態様によれば、金属イオンを含む溶液を密閉空間内に収容し、密閉空間の溶液を加圧部で加圧するとともに、溶液の加圧状態に保持しながら金属被膜の成膜を行うので、金属被膜の増加量に応じて、溶液の液圧も増加する。これにより、金属被膜の膜厚の増加量を、前記溶液の液圧を測定するにより推定し、金属被膜の膜厚を管理することができる。   Furthermore, as a preferred aspect, the solution storage portion is formed with a sealed space for storing the solution, and the film forming apparatus measures a liquid pressure of the solution stored in the sealed space. A measuring unit is provided. According to this aspect, since the solution containing metal ions is accommodated in the sealed space, the solution in the sealed space is pressurized with the pressurizing unit, and the metal film is formed while maintaining the pressurized state of the solution. The liquid pressure of the solution also increases according to the increase amount of the metal coating. Thereby, the increase amount of the film thickness of a metal film can be estimated by measuring the liquid pressure of the said solution, and the film thickness of a metal film can be managed.

より好ましい態様としては、液圧測定部により測定された前記溶液の液圧に基づいて、前記金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量を推定し、該推定した前記金属被膜の膜厚の増加量に基づいて、前記移動部による前記固体電解質膜と前記基板との相対的な移動量を制御する制御部を備える。   As a more preferred aspect, based on the liquid pressure of the solution measured by a liquid pressure measuring unit, the amount of increase in the film thickness of the metal film during the formation of the metal film is estimated, and the estimated metal film The control part which controls the relative movement amount of the said solid electrolyte membrane and the said board | substrate by the said moving part based on the increase amount of film thickness of is provided.

本発明によれば、膜厚の増加に伴い、密閉空間内において加圧された溶液が固体電解質膜を介してさらに加圧されるので、この溶液の液圧の増加量に基づいて、制御部で、金属被膜の膜厚を推定することができる。さらに、制御部で、この推定した金属被膜の金属被膜の膜厚の増加量に基づいて固体電解質膜と基板との距離を制御するので、より均一性に優れた金属被膜を自動的に成膜することができる。   According to the present invention, as the film thickness increases, the pressurized solution in the sealed space is further pressurized through the solid electrolyte membrane, so that the control unit is based on the increase in the fluid pressure of the solution. Thus, the film thickness of the metal coating can be estimated. In addition, the control unit controls the distance between the solid electrolyte film and the substrate based on the estimated increase in the metal film thickness of the metal film, so a metal film with better uniformity is automatically formed. can do.

さらに、好ましい態様としては、前記陽極は、前記基板の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に応じた形状となっている。この態様によれば、成膜領域に応じた形状の陽極を用いることにより、陽極から陰極に向かう電気力線を均一にすることができる。これにより、所望の成膜領域に均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   Furthermore, as a preferable aspect, the anode has a shape corresponding to a film formation region where a metal film is formed on the surface of the substrate. According to this aspect, by using the anode having a shape corresponding to the film formation region, it is possible to make the lines of electric force from the anode to the cathode uniform. Thereby, the metal film excellent in uniformity can be formed in a desired film formation region.

本発明によれば、陽極の管理および交換をすることなく、均一な膜質の金属被膜を安定して基板に被覆することができる。   According to the present invention, a metal film having a uniform film quality can be stably coated on a substrate without managing and replacing the anode.

本発明の実施形態に係る金属被膜の成膜装置の模式的概念図。The typical conceptual diagram of the film-forming apparatus of the metal film which concerns on embodiment of this invention. 図１に示す金属被膜の成膜装置による成膜方法を説明するための図であり、（ａ）は、成膜装置の成膜前状態を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、成膜装置の成膜時の状態を説明するための模式的断面図。It is a figure for demonstrating the film-forming method with the film-forming apparatus of the metal film shown in FIG. 1, (a) is typical sectional drawing for demonstrating the state before film-forming of a film-forming apparatus, (b ) Is a schematic cross-sectional view for explaining a state of the film formation apparatus during film formation. 溶液の液圧と金属被膜の膜厚の増加の関係を示した図。The figure which showed the relationship between the liquid pressure of a solution, and the increase in the film thickness of a metal film. 溶液の液圧、金属被膜の膜厚、および固体電解質膜の移動量との関係を示したタイミングチャート。The timing chart which showed the relationship between the liquid pressure of a solution, the film thickness of a metal film, and the movement amount of a solid electrolyte membrane.

以下に本発明の実施形態に係る金属被膜の成膜方法を好適に実施することができる成膜装置について説明する。   Hereinafter, a film forming apparatus capable of suitably carrying out the metal film forming method according to the embodiment of the present invention will be described.

図１は、本発明の実施形態に係る金属被膜の成膜装置の模式的概念図である。図２は、図１に示す金属被膜の成膜装置による成膜方法を説明するための図であり、（ａ）は、成膜装置の成膜前状態を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、成膜装置の成膜時の状態を説明するための模式的断面図である。   FIG. 1 is a schematic conceptual diagram of a metal film deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a film forming method by the metal film forming apparatus shown in FIG. 1, and (a) is a schematic cross-sectional view for explaining a state before the film forming of the film forming apparatus. FIG. 6B is a schematic cross-sectional view for explaining the state of the film formation apparatus during film formation.

図１に示すように、本発明に係る成膜装置１は、金属イオンから金属を析出させて、該析出した金属からなる金属被膜を基板Ｂの表面に成膜する装置である。ここで、基板Ｂは、アルミニウムなどの金属材料からなる基板、または樹脂またはシリコン基板の処理表面に金属下地層が形成されている基板を用いる。   As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 according to the present invention is an apparatus that deposits a metal from metal ions and forms a metal film made of the deposited metal on the surface of a substrate B. Here, as the substrate B, a substrate made of a metal material such as aluminum, or a substrate in which a metal underlayer is formed on a processing surface of a resin or silicon substrate is used.

成膜装置１は、金属製の陽極１１と、金属製の陰極１２と、陽極１１と陰極１２との間に配置された固体電解質膜１３と、陽極１１と陰極１２との間に電圧を印加する電源部１４と、を少なくとも備えている。   The film forming apparatus 1 applies a voltage between a metal anode 11, a metal cathode 12, a solid electrolyte film 13 disposed between the anode 11 and the cathode 12, and the anode 11 and the cathode 12. And at least a power supply unit 14.

また、陽極１１と固体電解質膜１３との間に金属イオンを含む溶液（以下、金属イオン溶液という）Ｌが配置されるように、金属イオン溶液Ｌを収容する溶液収容部１５が設けられている。具体的には、溶液収容部１５内の上部には、金属イオン溶液Ｌに接触するように、陽極１１が収容されており、陽極１１は、電源部１４に電気的に接続さている。なお、陽極１１は、金属イオン溶液Ｌに溶解しない金属イオンの金属よりも貴なる金属からなる。   Further, a solution storage unit 15 that stores the metal ion solution L is provided so that a solution (hereinafter referred to as a metal ion solution) L containing metal ions is disposed between the anode 11 and the solid electrolyte membrane 13. . Specifically, the anode 11 is accommodated in the upper part of the solution accommodating part 15 so as to be in contact with the metal ion solution L, and the anode 11 is electrically connected to the power supply part 14. The anode 11 is made of a metal that is nobler than the metal ion that does not dissolve in the metal ion solution L.

ここで、陽極１１は、金属イオン溶液Ｌに対して耐食性を有し、かつ陽極として作用可能な導電率を有するものであればよい。たとえば、金など、めっき金属イオンよりもイオン化傾向が低い（あるいは、標準電極電位が高い）、金属イオンの金属よりも貴なる金属で構成される。また、陽極１１は、基板Ｂの表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に応じた形状となっている。本実施形態では、円形状の成膜領域であるため、この成膜領域と同じ大きさおよび形状の陽極１１が溶液収容部１５に配置され、溶液収容部１５の底部の開口の大きさも成膜領域と同じ大きさとなっている。   Here, the anode 11 should just have the corrosion resistance with respect to the metal ion solution L, and the conductivity which can act as an anode. For example, it is made of a metal that has a lower ionization tendency (or higher standard electrode potential) than a metal ion such as gold and is nobler than a metal ion metal. In addition, the anode 11 has a shape corresponding to a film formation region in which a metal film is formed on the surface of the substrate B. In this embodiment, since it is a circular film formation region, the anode 11 having the same size and shape as this film formation region is disposed in the solution storage unit 15, and the size of the opening at the bottom of the solution storage unit 15 is also formed. It is the same size as the area.

このように、成膜領域に応じた形状の陽極を用いることにより、陽極から陰極に向かう電気力線を均一にすることができる。これにより、所望の成膜領域に均一性に優れた金属被膜を成膜することができる。   Thus, by using the anode having a shape corresponding to the film formation region, it is possible to make the lines of electric force from the anode to the cathode uniform. Thereby, the metal film excellent in uniformity can be formed in a desired film formation region.

一方、陰極１２は、金属イオン溶液Ｌに対して耐食性を有し、かつ陰極１２として作用可能な導電性を有するものであればよい。そして、基板Ｂを載置することができる形状であれば、その大きさおよび形状は特に限定されるものではない。   On the other hand, the cathode 12 only needs to have corrosion resistance to the metal ion solution L and have conductivity capable of acting as the cathode 12. And if it is a shape which can mount the board | substrate B, the magnitude | size and shape will not be specifically limited.

金属イオン溶液Ｌは、たとえば、銅、ニッケル、銀などのイオンを含む水溶液などを挙げることができる。そして、固体電解質膜１３は、固体電解質からなる膜、フィルム等のものである。   Examples of the metal ion solution L include an aqueous solution containing ions of copper, nickel, silver and the like. The solid electrolyte membrane 13 is a membrane or film made of a solid electrolyte.

固体電解質膜１３は、上述した金属イオン溶液Ｌに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸することができ、電圧を印加したときに陰極側において金属イオン由来の金属が析出するとこができるのであれば、特に限定されるものではない。固体電解質膜の材質としては、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、ポリアミック酸膜、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膜を挙げることができる。   The solid electrolyte membrane 13 can be impregnated with metal ions by bringing it into contact with the above-described metal ion solution L. When a voltage is applied, a metal derived from metal ions can be deposited on the cathode side. If there is, it will not be specifically limited. Examples of the material for the solid electrolyte membrane include ion exchange such as fluorine resin such as Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, hydrocarbon resin, polyamic acid film, and selemion (CMV, CMD, CMF series) manufactured by Asahi Glass. A film having a function can be mentioned.

さらに、溶液収容部１５の底部には上述した如き開口が形成され、その開口を覆うように固体電解質膜１３が配置されている。本実施形態では、固体電解質膜１３が、溶液収容部１５の底部全体を覆うように配置されているが、例えば、溶液収容部１５の開口を形成する側壁面と嵌合し、溶液収容部１５の底面から突出するように配置さていてもよい。   Furthermore, the opening as described above is formed at the bottom of the solution storage unit 15, and the solid electrolyte membrane 13 is disposed so as to cover the opening. In the present embodiment, the solid electrolyte membrane 13 is disposed so as to cover the entire bottom of the solution storage unit 15. For example, the solid electrolyte membrane 13 is fitted to a side wall surface that forms an opening of the solution storage unit 15, and the solution storage unit 15. You may arrange | position so that it may protrude from the bottom face.

溶液収容部１５の一方側には、金属イオン溶液Ｌが収容された溶液タンク１７が、供給管１７ａを介して接続されており、供給管１７ａにはポンプ１７ｂが接続されている。その他方側には、使用後の廃液を回収する廃液タンク１８が、廃液管１８ａを介して接続されており、廃液管１８ａには、開閉弁１８ｂが接続されている。さらに、ポンプ１７ｂおよび開閉弁１８ｂは、後述する制御装置３０からの制御信号が出力可能なように、制御装置３０に電気的に接続されている。   A solution tank 17 containing a metal ion solution L is connected to one side of the solution storage unit 15 via a supply pipe 17a, and a pump 17b is connected to the supply pipe 17a. On the other side, a waste liquid tank 18 for collecting used waste liquid is connected via a waste liquid pipe 18a, and an open / close valve 18b is connected to the waste liquid pipe 18a. Further, the pump 17b and the on-off valve 18b are electrically connected to the control device 30 so that a control signal from the control device 30 described later can be output.

このように構成することにより、開閉弁１８ｂを閉弁した状態で、溶液収容部１５内部に金属イオン溶液Ｌを収容する密閉空間を形成することができる。この密閉空間に対して供給管１７ａを介してポンプ１７ｂを駆動させて溶液タンク１７からの金属イオン溶液Ｌを供給し、密閉空間内を所望の圧力に調整することができる。さらに、後述するように、金属被膜を成膜した後の金属イオン溶液Ｌの廃液は、開閉弁１８ｂを開くことにより、廃液管１８ａを介して廃液タンク１８に送ることができる。   With this configuration, it is possible to form a sealed space in which the metal ion solution L is stored in the solution storage unit 15 with the on-off valve 18b closed. The metal ion solution L from the solution tank 17 can be supplied to the sealed space by driving the pump 17b via the supply pipe 17a, and the inside of the sealed space can be adjusted to a desired pressure. Furthermore, as will be described later, the waste liquid of the metal ion solution L after forming the metal film can be sent to the waste liquid tank 18 via the waste liquid pipe 18a by opening the on-off valve 18b.

溶液収容部１５の蓋部１５ａには、移動部５１が連結されている。移動部５１は、溶液収容部１５と共に固体電解質膜１３を基板Ｂに向かって移動させることにより、固体電解質膜１３を基板Ｂの成膜領域に加圧するものである。さらに、移動部５１は、金属被膜の成膜時の金属被膜の膜厚の増加量に応じて、固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離を増加させるように、固体電解質膜１３と基板Ｂとを相対的に移動させる機能をも備えている。移動部５１は、このような２つの移動が制御可能なように、後述する制御装置３０からの制御信号が出力可能なように、制御装置３０に電気的に接続されている。   A moving part 51 is connected to the lid part 15 a of the solution storage part 15. The moving part 51 pressurizes the solid electrolyte film 13 to the film formation region of the substrate B by moving the solid electrolyte film 13 together with the solution storage part 15 toward the substrate B. Further, the moving unit 51 increases the distance between the solid electrolyte film 13 and the substrate B according to the amount of increase in the thickness of the metal film when the metal film is formed. It also has a function to move the relative position. The moving unit 51 is electrically connected to the control device 30 so that a control signal from the control device 30 described later can be output so that the two movements can be controlled.

例えば、移動部５１は、このように固体電解質膜１３を基板Ｂに対して相対的に移動させることができるものであれば、その装置構成は特に限定されるものではない。たとえば、油圧式または空気式のシリンダで基板Ｂに接触させる移動を行い、マイクロアクチュエータで成膜時における移動を行うように、これら２種類の機器により構成されていてもよい。   For example, as long as the moving part 51 can move the solid electrolyte membrane 13 relative to the substrate B in this way, the device configuration is not particularly limited. For example, these two types of devices may be configured such that the movement of contacting the substrate B with a hydraulic or pneumatic cylinder and the movement during film formation with a microactuator are performed.

さらに、成膜装置１は、溶液収容部１５の密閉空間に収容された金属イオン溶液Ｌの液圧を測定する圧力計（液圧測定部）５２を備えている。圧力計５２により測定された金属イオン溶液Ｌの圧力の値は、信号として制御装置３０に入力されるように、圧力計５２は、制御装置３０に電気的に接続されている。   The film forming apparatus 1 further includes a pressure gauge (hydraulic pressure measuring unit) 52 that measures the liquid pressure of the metal ion solution L accommodated in the sealed space of the solution accommodating unit 15. The pressure gauge 52 is electrically connected to the control device 30 so that the pressure value of the metal ion solution L measured by the pressure gauge 52 is input to the control device 30 as a signal.

制御装置（制御部）３０は、演算装置、記憶装置、および各機器に入力または出力される信号を変換器（図示せず）等で構成されている。演算装置では、記憶装置において予め入力された金属イオン溶液Ｌの液圧（たとえば、後述する液圧Ｐ１、Ｐ２など）と、圧力計５２からの液圧の信号などに基づいて、ポンプ１７ｂ、開閉弁１８ｂ、および移動部５１に制御信号を出力するものである。   The control device (control unit) 30 includes an arithmetic device, a storage device, and a signal (input or output) to each device, such as a converter (not shown). In the arithmetic unit, the pump 17b is opened and closed based on the hydraulic pressure of the metal ion solution L (for example, hydraulic pressures P1 and P2 to be described later) input in advance in the storage device and the hydraulic pressure signal from the pressure gauge 52, etc. A control signal is output to the valve 18b and the moving unit 51.

具体的には、制御装置（演算装置）３０は、成膜時において、圧力計５２により測定された金属イオン溶液Ｌの液圧（密閉空間内の液圧）に基づいて、金属被膜の成膜時の金属被膜Ｆの膜厚の増加量を推定する。次に、制御装置（演算装置）３０は、推定した金属被膜Ｆの膜厚の増加量に基づいて、固体電解質膜１３と基板Ｂとの相対的な移動量を制御するように、移動部５１に制御信号を出力する。なお、制御装置３０による詳細な制御は、以下の成膜方法を説明する際に詳述する。   Specifically, the control device (arithmetic unit) 30 forms the metal film based on the liquid pressure of the metal ion solution L (the liquid pressure in the sealed space) measured by the pressure gauge 52 at the time of film formation. The amount of increase in the thickness of the metal coating F at the time is estimated. Next, the control device (arithmetic device) 30 controls the relative movement amount of the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B based on the estimated increase amount of the film thickness of the metal coating F. Output a control signal. Detailed control by the control device 30 will be described in detail when the following film forming method is described.

成膜装置１は、基板Ｂを固定し、陽極１１および陰極１２に対して基板Ｂのアライメントを調整する基台２１と、基台２１を介して基板Ｂの温度調整を行う温度制御部２２を備えている。本実施形態では、基台２１の上に載置された基板Ｂを搬送する搬送装置４０がさらに設けられている。   The film forming apparatus 1 includes a base 21 that fixes the substrate B and adjusts the alignment of the substrate B with respect to the anode 11 and the cathode 12, and a temperature control unit 22 that adjusts the temperature of the substrate B via the base 21. I have. In the present embodiment, a transport device 40 that transports the substrate B placed on the base 21 is further provided.

このようにして構成された成膜装置１を用いた金属被膜の成膜方法を説明する。まず、基台２１に基板Ｂが載置された陰極１２を配置する。このとき、陰極１２に基板Ｂを導通させる。なお、基板Ｂの材質としては、ステンレスなどの金属などを挙げることができる。陽極１１に対して陰極１２（基板Ｂ）のアライメントを調整し、温度制御部２２により、基板Ｂの温度調整を行う。   A metal film forming method using the film forming apparatus 1 configured as described above will be described. First, the cathode 12 on which the substrate B is placed is placed on the base 21. At this time, the substrate B is conducted to the cathode 12. In addition, as a material of the board | substrate B, metals, such as stainless steel, etc. can be mentioned. The alignment of the cathode 12 (substrate B) with respect to the anode 11 is adjusted, and the temperature of the substrate B is adjusted by the temperature control unit 22.

次に、図２（ａ）に示すように、制御部３０から移動部５１に制御信号を出力し、陽極１１が収容された溶液収容部１５の固体電解質膜１３が、基板Ｂに接触するように、移動部５１により固体電解質膜１３を移動させる。次に、制御装置３０は、開閉弁１８ｂを閉弁させるように開閉弁１８ｂに制御信号を出力する。これにより、開閉弁１８ｂが閉弁し、溶液収容部１５の内部には密閉空間が形成される。   Next, as shown in FIG. 2A, a control signal is output from the control unit 30 to the moving unit 51 so that the solid electrolyte membrane 13 of the solution storage unit 15 in which the anode 11 is stored comes into contact with the substrate B. Then, the solid electrolyte membrane 13 is moved by the moving part 51. Next, the control device 30 outputs a control signal to the on-off valve 18b so as to close the on-off valve 18b. As a result, the on-off valve 18 b is closed, and a sealed space is formed inside the solution storage unit 15.

この状態で、制御装置３０は、ポンプ１７ｂを駆動するように制御信号をポンプ１７ｂに出力する。これにより、金属イオン溶液Ｌが、溶液収容部１５に形成された密閉空間内に供給される。このとき、圧力計５２で測定された液圧が所定の圧力となるまで、ポンプ１７ｂにより、密閉空間内に金属イオン溶液Ｌが圧送される。このようして、陽極１１と固体電解質膜１３との間に金属イオン溶液Ｌが配置されると共に、固体電解質膜１３を基板Ｂに接触させたときに、ポンプ１７ｂで加圧された金属イオン溶液Ｌの液圧で固体電解質膜１３を介して基板Ｂを加圧することができる。このような加圧状態を保持しながら、陽極１１と陰極１２との間に電源部１４により電圧を印加する。   In this state, the control device 30 outputs a control signal to the pump 17b so as to drive the pump 17b. As a result, the metal ion solution L is supplied into the sealed space formed in the solution storage unit 15. At this time, the metal ion solution L is pumped into the sealed space by the pump 17b until the liquid pressure measured by the pressure gauge 52 becomes a predetermined pressure. In this way, the metal ion solution L is disposed between the anode 11 and the solid electrolyte membrane 13, and the metal ion solution pressurized by the pump 17b when the solid electrolyte membrane 13 is brought into contact with the substrate B. The substrate B can be pressurized through the solid electrolyte membrane 13 with a liquid pressure of L. While maintaining such a pressurized state, a voltage is applied between the anode 11 and the cathode 12 by the power supply unit 14.

これにより、金属イオン溶液Ｌに含まれる金属イオンが陽極１１側から陰極１２側に向かって移動し固体電解質膜１３の内部に含有され、さらにこの金属イオンを固体電解質膜１３の陰極１２側に析出させることができる。   As a result, the metal ions contained in the metal ion solution L move from the anode 11 side toward the cathode 12 side and are contained in the solid electrolyte membrane 13. Further, the metal ions are deposited on the cathode 12 side of the solid electrolyte membrane 13. Can be made.

この結果、図２（ｂ）に示すように、陽極１１は消費されずに、金属イオン溶液Ｌ中の金属イオンの金属からなる金属被膜Ｆを基板Ｂの表面に成膜することができる。さらに、固体電解質膜１３内の金属イオンは、基板Ｂの表面に析出するが、これと同時に、陽極１１側の金属イオン溶液Ｌから金属イオンが固体電解質膜１３に供給されることになる。   As a result, as shown in FIG. 2B, the metal film F made of metal ions in the metal ion solution L can be formed on the surface of the substrate B without consuming the anode 11. Furthermore, the metal ions in the solid electrolyte membrane 13 are deposited on the surface of the substrate B. At the same time, the metal ions are supplied from the metal ion solution L on the anode 11 side to the solid electrolyte membrane 13.

これにより、開閉弁１８ｂにより金属イオン溶液Ｌを廃液し、ポンプ１７ｂにより定期的に金属イオン溶液Ｌを供給すれば、陽極１１を交換することなく、溶液収容部１５内の金属イオン溶液Ｌを入れ替えることで、所望の膜厚の金属被膜Ｆを複数枚の基板Ｂの表面に連続して成膜することができる。   Thus, if the metal ion solution L is drained by the on-off valve 18b and the metal ion solution L is periodically supplied by the pump 17b, the metal ion solution L in the solution storage unit 15 is replaced without replacing the anode 11. Thus, the metal coating F having a desired film thickness can be continuously formed on the surfaces of the plurality of substrates B.

固体電解質膜１３を基板Ｂに接触させたときに、金属イオン溶液Ｌの液圧で固体電解質膜１３を介して基板Ｂが加圧されているので、図２（ｂ）に示すように、パスカルの原理により、固体電解質膜１３は、加圧された金属イオン溶液Ｌの液圧により基板表面を均一に加圧することができる。このような加圧状態で、陽極１１と陰極１２との間に電源部１４により電圧を印加することで、均一な膜厚の金属被膜Ｆを基板Ｂの表面に成膜することができる。   When the solid electrolyte membrane 13 is brought into contact with the substrate B, the substrate B is pressurized through the solid electrolyte membrane 13 with the liquid pressure of the metal ion solution L. Therefore, as shown in FIG. Based on the above principle, the solid electrolyte membrane 13 can uniformly pressurize the substrate surface by the liquid pressure of the pressurized metal ion solution L. By applying a voltage between the anode 11 and the cathode 12 by the power supply unit 14 in such a pressurized state, a metal film F having a uniform film thickness can be formed on the surface of the substrate B.

また、成膜後の基板Ｂを搬送装置４０により搬送し、未成膜の基板と入れ替え、上述した作業を繰り返すことにより、複数の基板の表面に連続して成膜することができる。   Further, the substrate B after film formation is transferred by the transfer device 40, replaced with an undeposited substrate, and the above-described operations are repeated, whereby it is possible to continuously form films on the surfaces of a plurality of substrates.

以下の成膜時における制御装置３０の制御方法の詳細をさらに述べる。図３は、金属イオン溶液Ｌの液圧と金属被膜の膜厚の増加の関係を示した図である。   Details of the control method of the control device 30 during film formation will be described below. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the hydraulic pressure of the metal ion solution L and the increase in the thickness of the metal coating.

本実施形態では、固体電解質膜１３が基板Ｂに接触した状態で、金属イオン溶液は、液圧Ｐ１で、溶液収容部１５の密閉空間内に収容されている。成膜時に、固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離を一定に保持した場合、金属被膜Ｆの膜厚の増加に応じて、固体電解質膜１３が陰極側に押圧されることになる。これにより、密閉空間内の金属イオン溶液Ｌはさらに加圧されることになる。   In the present embodiment, the metal ion solution is stored in the sealed space of the solution storage unit 15 at the hydraulic pressure P <b> 1 with the solid electrolyte membrane 13 in contact with the substrate B. When the distance between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B is kept constant at the time of film formation, the solid electrolyte membrane 13 is pressed to the cathode side as the thickness of the metal coating F increases. Thereby, the metal ion solution L in the sealed space is further pressurized.

この結果、図３に示すように、金属被膜Ｆの膜厚の増加量に応じて金属イオン溶液の液圧が増加することになる。このような現象を利用して、金属被膜Ｆの膜厚の増加量を、圧力計５２で金属イオン溶液の液圧を測定することにより管理することができ、その膜厚自体も管理することができる。本実施形態の場合には、制御装置３０は、金属イオン溶液Ｌの液圧に基づいて、金属被膜Ｆの成膜時の金属被膜Ｆの膜厚の増加量を推定する。   As a result, as shown in FIG. 3, the liquid pressure of the metal ion solution increases in accordance with the amount of increase in the thickness of the metal coating F. By utilizing such a phenomenon, the amount of increase in the film thickness of the metal coating F can be managed by measuring the liquid pressure of the metal ion solution with the pressure gauge 52, and the film thickness itself can also be managed. it can. In the case of the present embodiment, the control device 30 estimates the amount of increase in the thickness of the metal coating F during the deposition of the metal coating F based on the fluid pressure of the metal ion solution L.

さらに、移動部５１を制御することにより、以下のようにして金属被膜を成膜することもできる。図４は、溶液の液圧、金属被膜の膜厚、および固体電解質膜の移動量との関係を示したタイミングチャートである。   Furthermore, by controlling the moving part 51, a metal film can also be formed as follows. FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the liquid pressure of the solution, the thickness of the metal coating, and the amount of movement of the solid electrolyte membrane.

上述した如く、本実施形態では、固体電解質膜１３が基板Ｂに接触した状態で、金属イオン溶液は、液圧Ｐ１で、溶液収容部１５の密閉空間内に収容されている。成膜開始から固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離を一定に保持し、金属被膜Ｆの膜厚の増加に応じて、密閉空間内の金属イオン溶液Ｌの液圧は圧力Ｐ２まで増加する。   As described above, in the present embodiment, the metal ion solution is stored in the sealed space of the solution storage unit 15 at the hydraulic pressure P <b> 1 while the solid electrolyte membrane 13 is in contact with the substrate B. The distance between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B is kept constant from the start of film formation, and the liquid pressure of the metal ion solution L in the sealed space increases to the pressure P2 as the film thickness of the metal coating F increases.

圧力計５２により、金属イオン溶液Ｌの液圧が圧力Ｐ２まで増加したことを検出したとき（時刻ｔ１）に、制御装置３０は、金属被膜Ｆの膜厚が増加量ΔＴまで増加したと推定する。この推定した増加量ΔＴに基づいて、制御装置は、固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離をΔＤ分増加させるように、移動部５１を制御することにより固体電解質膜１３を移動させる。   When the pressure gauge 52 detects that the liquid pressure of the metal ion solution L has increased to the pressure P2 (time t1), the control device 30 estimates that the film thickness of the metal coating F has increased to the increase amount ΔT. . Based on the estimated increase amount ΔT, the control device moves the solid electrolyte membrane 13 by controlling the moving unit 51 so as to increase the distance between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B by ΔD.

この移動により、固体電解質膜１３を金属被膜Ｆに接触した状態を保ちつつ、金属イオン溶液Ｌの液圧は圧力Ｐ１まで減少する。そして、上述した如く、固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離を一定に保持し、金属被膜Ｆの膜厚の増加量ΔＴに応じて、密閉空間内の金属イオン溶液Ｌの液圧は同様に圧力Ｐ２まで増加する。制御装置３０は、金属被膜Ｆの膜厚の増加量ΔＴに応じて、固体電解質膜１３と基板Ｂとの距離をΔＤ分増加させるように、固体電解質膜１３を移動させる。   By this movement, the liquid pressure of the metal ion solution L is reduced to the pressure P1 while keeping the solid electrolyte membrane 13 in contact with the metal coating F. As described above, the distance between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B is kept constant, and the liquid pressure of the metal ion solution L in the sealed space is similarly changed according to the increase amount ΔT of the thickness of the metal coating F. Increase to pressure P2. The control device 30 moves the solid electrolyte membrane 13 so as to increase the distance between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B by ΔD in accordance with the increase amount ΔT of the thickness of the metal coating F.

このような一連の動作を、金属被膜の膜厚が目標の膜厚Ｔに達するまで繰り返すことにより、金属被膜Ｆの増加による固体電解質膜１３の変形がほとんどなく、より均一性に優れた金属被膜Ｆを成膜することができる。   By repeating such a series of operations until the film thickness of the metal film reaches the target film thickness T, there is almost no deformation of the solid electrolyte film 13 due to the increase of the metal film F, and the metal film has a better uniformity. F can be formed.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.

１：成膜装置、１１：陽極、１２：陰極、１３：固体電解質膜、１４：電源部、１５：溶液収容部、１５ａ：蓋部、１７溶液タンク、１７ａ：供給管、１８：廃液タンク、１８ａ：廃液管、２１：基台、２２：温度制御部、４０：搬送装置、５１：移動部、５２：圧力計、Ｅ：成膜領域、Ｆ：金属被膜、Ｌ：金属イオン溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Film-forming apparatus, 11: Anode, 12: Cathode, 13: Solid electrolyte membrane, 14: Power supply part, 15: Solution storage part, 15a: Lid part, 17 solution tank, 17a: Supply pipe, 18: Waste liquid tank, 18a: Waste liquid tube, 21: Base, 22: Temperature control unit, 40: Transfer device, 51: Moving unit, 52: Pressure gauge, E: Film formation region, F: Metal coating, L: Metal ion solution

Claims (9)

陽極と陰極との間に固体電解質膜を配置し、該固体電解質膜を基板に接触させると共に、前記陰極を前記基板に導通させ、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加し、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンを前記陰極側に析出することにより、前記金属イオンの金属からなる金属被膜を前記基板の表面に成膜する金属被膜の成膜方法であって、
前記陽極と前記固体電解質膜との間に前記金属イオンを含む溶液を配置すると共に、前記固体電解質膜を前記基板に接触させたときに、前記溶液を加圧することにより、該溶液の液圧で前記固体電解質膜を介して前記基板を加圧しながら、前記金属被膜の成膜を行うことを特徴とする金属被膜の成膜方法。 A solid electrolyte membrane is disposed between the anode and the cathode, the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate, the cathode is conducted to the substrate, a voltage is applied between the anode and the cathode, and the solid A metal film forming method for forming a metal film made of metal of the metal ion on a surface of the substrate by depositing metal ions contained in an electrolyte film on the cathode side,
A solution containing the metal ions is disposed between the anode and the solid electrolyte membrane, and when the solid electrolyte membrane is brought into contact with the substrate, the solution is pressurized to obtain a liquid pressure of the solution. A metal film forming method, wherein the metal film is formed while pressurizing the substrate through the solid electrolyte film. 前記金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量に応じて、前記固体電解質膜と前記基板との距離を増加させることを特徴とする請求項１に記載の金属被膜の成膜方法。   2. The metal film formation according to claim 1, wherein the distance between the solid electrolyte film and the substrate is increased in accordance with an increase in the film thickness of the metal film during the formation of the metal film. Method. 前記溶液を密閉空間内に収容し、該密閉空間の前記溶液を加圧するとともに、該溶液の加圧状態に保持しながら前記金属被膜の成膜を行い、
前記金属被膜の膜厚の増加量を、前記溶液の液圧を測定することにより推定することを特徴とする請求項２に記載の金属被膜の成膜方法。 Storing the solution in a sealed space, pressurizing the solution in the sealed space, and forming the metal film while maintaining the pressurized state of the solution;
The method for forming a metal film according to claim 2, wherein an increase in the film thickness of the metal film is estimated by measuring a liquid pressure of the solution. 前記陽極に、前記基板の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に応じた形状の陽極を用いて、前記金属被膜の成膜を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属被膜の成膜方法。   4. The metal film is formed by using an anode having a shape corresponding to a film formation region on the surface of the substrate on which the metal film is formed. A method for forming a metal coating according to claim 1. 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置された固体電解質膜と、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備えており、前記陽極と前記陰極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金属イオンを前記陰極側に析出させることにより、前記金属イオンの金属からなる金属被膜を基板の表面に成膜する金属被膜の成膜装置であって、
前記成膜装置は、前記陽極と前記固体電解質膜との間に前記金属イオンを含む溶液を収容する溶液収容部と、該溶液収容部内の前記溶液を加圧する加圧部とを備えており、
前記溶液収容部には、前記加圧部により加圧された溶液の液圧により、前記固体電解質膜が加圧されると共に、該加圧された固体電解質膜により前記基板表面が加圧されるような位置に、前記固体電解質膜が配置されていることを特徴とする金属被膜の成膜装置。 An anode, a cathode, a solid electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode, and a power supply unit that applies a voltage between the anode and the cathode, the anode and the anode A voltage is applied between the cathode and the metal ions contained in the solid electrolyte membrane to deposit on the cathode side, thereby forming a metal film made of the metal ions on the surface of the substrate. A metal film forming apparatus,
The film forming apparatus includes a solution storage unit that stores a solution containing the metal ions between the anode and the solid electrolyte membrane, and a pressurization unit that pressurizes the solution in the solution storage unit,
The solid electrolyte membrane is pressurized by the liquid pressure of the solution pressurized by the pressure unit, and the substrate surface is pressurized by the pressurized solid electrolyte membrane. A metal film forming apparatus, wherein the solid electrolyte membrane is disposed at such a position. 前記成膜装置は、金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量に応じて、前記固体電解質膜と前記基板との距離を増加させるように、前記固体電解質膜と前記基板とを相対的に移動させる移動部を備えることを特徴とする請求項５に記載の金属被膜の成膜装置。   The film forming apparatus is configured to increase the distance between the solid electrolyte film and the substrate in accordance with the amount of increase in the film thickness of the metal film when forming the metal film. The metal film deposition apparatus according to claim 5, further comprising a moving unit that relatively moves the metal film. 前記溶液収容部には、前記溶液を収容する密閉空間が形成されており、
前記成膜装置は、前記密閉空間に収容された前記溶液の液圧を測定する液圧測定部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の金属被膜の成膜装置。 The solution storage part is formed with a sealed space for storing the solution,
The metal film deposition apparatus according to claim 6, wherein the film deposition apparatus includes a fluid pressure measurement unit that measures a fluid pressure of the solution contained in the sealed space. 液圧測定部により測定された前記溶液の液圧に基づいて、前記金属被膜の成膜時の前記金属被膜の膜厚の増加量を推定し、該推定した前記金属被膜の膜厚の増加量に基づいて、前記移動部による前記固体電解質膜と前記基板との相対的な移動量を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項７に記載の金属被膜の成膜装置。   Based on the fluid pressure of the solution measured by the fluid pressure measuring unit, the amount of increase in the thickness of the metal coating during the formation of the metal coating is estimated, and the estimated amount of increase in the thickness of the metal coating The metal film deposition apparatus according to claim 7, further comprising a control unit that controls a relative movement amount of the solid electrolyte film and the substrate by the moving unit. 前記陽極は、前記基板の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に応じた形状となっていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の金属被膜の成膜装置。   The metal coating film forming apparatus according to claim 5, wherein the anode has a shape corresponding to a film forming region on the surface of the substrate on which the metal film is formed. .
JP2012196441A 2012-09-06 2012-09-06 Metal film forming apparatus and film forming method Active JP5803858B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012196441A JP5803858B2 (en) 2012-09-06 2012-09-06 Metal film forming apparatus and film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012196441A JP5803858B2 (en) 2012-09-06 2012-09-06 Metal film forming apparatus and film forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014051701A JP2014051701A (en) 2014-03-20
JP5803858B2 true JP5803858B2 (en) 2015-11-04

Family

ID=50610439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012196441A Active JP5803858B2 (en) 2012-09-06 2012-09-06 Metal film forming apparatus and film forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5803858B2 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5692268B2 (en) * 2013-03-25 2015-04-01 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming apparatus and film forming method
JP5967034B2 (en) * 2013-08-20 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming apparatus and film forming method
JP6065886B2 (en) * 2014-07-22 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 Metal film deposition method
JP6176234B2 (en) 2014-12-26 2017-08-09 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming apparatus and film forming method
JP6222145B2 (en) 2015-03-11 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming apparatus and film forming method
JP6265163B2 (en) 2015-04-02 2018-01-24 トヨタ自動車株式会社 Wiring pattern forming method and wiring pattern forming etching processing apparatus
JP6447575B2 (en) * 2016-05-23 2019-01-09 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming method and film forming apparatus
JP6794723B2 (en) * 2016-09-02 2020-12-02 トヨタ自動車株式会社 Method of forming a metal film
JP6699604B2 (en) * 2017-03-14 2020-05-27 トヨタ自動車株式会社 Method for forming metal film
JP6699605B2 (en) * 2017-03-15 2020-05-27 トヨタ自動車株式会社 Method for forming metal film
JP6699606B2 (en) * 2017-03-15 2020-05-27 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming equipment
JP6760166B2 (en) 2017-03-23 2020-09-23 トヨタ自動車株式会社 A method for forming a nickel film and a nickel solution for use in the method.
JP6740951B2 (en) * 2017-04-03 2020-08-19 トヨタ自動車株式会社 Metal film forming equipment
JP6996312B2 (en) * 2018-01-22 2022-02-04 トヨタ自動車株式会社 Metal film film forming equipment
JP7035971B2 (en) * 2018-11-08 2022-03-15 トヨタ自動車株式会社 Metal film film formation method
JP2020111807A (en) * 2019-01-16 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 Film formation apparatus for metallic film
JP2020132948A (en) * 2019-02-20 2020-08-31 トヨタ自動車株式会社 Film forming apparatus for metal film
JP7135958B2 (en) 2019-03-22 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 Metal film deposition equipment
JP7388325B2 (en) 2020-09-16 2023-11-29 トヨタ自動車株式会社 Metal coating film forming apparatus and film forming method
JP7318620B2 (en) 2020-09-29 2023-08-01 トヨタ自動車株式会社 METHOD FOR FORMING METAL FILM AND APPARATUS FOR FORMING METAL FILM
JP2022081023A (en) 2020-11-19 2022-05-31 トヨタ自動車株式会社 Deposition apparatus and deposition method of metal film

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01165786A (en) * 1987-12-22 1989-06-29 Hitachi Cable Ltd Solid phase plating method
JPH0570986A (en) * 1991-09-13 1993-03-23 Nec Corp Electrolytic copper plating method and electrolytic copper plating device
JP2005133187A (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Ebara Corp Plating apparatus and plating method
CN101065520A (en) * 2004-11-30 2007-10-31 纳幕尔杜邦公司 Membrane-limited selective electroplating of a conductive surface
WO2008140647A2 (en) * 2007-03-01 2008-11-20 The Regents Of The University Of California In situ fabricated electrochemical device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014051701A (en) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5803858B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP5692268B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP5967034B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP6447575B2 (en) Metal film forming method and film forming apparatus
JP6176235B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
TW201036712A (en) Wetting a workpiece surface in a fluid-processing system
CN108147400B (en) Transfer method and device of graphene film
TWI656244B (en) High purity aluminum top coat on the substrate
JP6222145B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
US20160265128A1 (en) Coating forming device and coating forming method for forming metal coating
US20160027669A1 (en) Wet Etching Apparatus and the Etching Method Thereof
CN104846408A (en) Plating solution formula and electroplating method for plating compact rhenium film on copper substrate
JP5915602B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP2014098183A (en) Film deposition apparatus and film deposition method of metal coat
JP6699605B2 (en) Method for forming metal film
TW201124564A (en) Film-forming method and storage medium
US20170317359A1 (en) Process for producing a distributor plate for an electrochemical system and distributor plate for an electrochemical system
JP5849941B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP2018035426A (en) Film deposition method of metal film
JP6699604B2 (en) Method for forming metal film
JP5907049B2 (en) Surface treatment apparatus and treatment method thereof
MX2020007847A (en) Electrodeposition coating method and electrodeposition coating apparatus.
JP2020109215A (en) Method of producing metal film
JP5949696B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP2018003113A (en) Film deposition method of nickel film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150715

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150817

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5803858

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151