用于形成金属膜的膜形成系统和膜形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于形成金属膜的膜形成系统和膜形成方法，更具体地，本发明涉及 能够在基板的表面上均匀地形成薄金属膜的膜形成系统和膜形成方法。
【背景技术】
[0002] -般而言，当制造电子电路基板等时，在基板的表面上形成金属膜以便形成金属 电路图案。例如，作为用于形成此类金属膜的膜形成技术，已经提出了一种用于通过诸如无 电镀的镀敷(plating)在诸如Si的半导体基板的表面上形成金属膜（参见例如公开号为 2010-037622的日本专利申请(JP 2010-037622 A))，或者通过诸如溅射的PVD法形成金属 膜的膜形成技术。
[0003] 然而，在执行诸如无电镀的镀敷时，需要在水中清洗被镀敷的基板，因此需要处理 在水清洗过程中使用的废液。当通过诸如溅射的PVD法在基板的表面上形成膜时，在涂覆的 金属膜中产生内部应力，因此对增加膜厚度有限制，特别是在溅射的情况下，存在仅允许在 高真空下形成膜的情况。
[0004] 鉴于这一点，已有人提出例如用于形成金属膜的膜形成方法(参见例如公开号为 2012-219362的日本专利申请(JP 2012-219362 A))。该膜形成方法使用阳极、阴极、固体电 解质膜和电源单元。固体电解质膜被设置在阳极与阴极之间。电源单元在阳极与阴极之间 施加电压。
[0005] 固体电解质膜通过提前在基板的表面上旋涂包含固体电解质膜前体的溶液并且 固化该溶液而形成。要涂覆的金属离子浸透在固体电解质膜中。基板被设置为与阳极相对， 以便与阴极实现电导通。通过在阳极与阴极之间施加电压，使浸透在固体电解质膜内的金 属离子在阴极侧沉淀。这样可以形成由金属离子的金属制成的金属膜。
[0006] 然而，当使用JP 2012-219362 A中描述的技术时，在使固体电解质膜与基板无任 何间隙地接触的同时形成膜，因此在固体电解质膜与基板(金属膜)之间产生作为副产品的 气体(氢气），并且该气体在膜形成过程中以压缩的状态残留在金属膜中。残留的气体变为 在金属膜中产生诸如空隙和针孔的缺陷的因素。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种用于形成金属膜的膜形成系统和膜形成方法，该系统和方法能够 形成难以产生诸如空隙和针孔的缺陷的金属膜。
[0008] 本发明的第一方面提供一种用于形成金属膜的膜形成方法。所述膜形成方法包 括:在阳极与基板之间设置位于所述阳极的表面上的固体电解质膜，所述基板用作阴极;使 所述固体电解质膜与所述基板接触;通过以下方式在所述基板的表面上形成金属膜:在所 述固体电解质膜接触所述基板的第一接触状态下，通过在所述阳极与所述基板之间施加电 压，使金属从金属离子沉淀到所述基板的所述表面上，所述金属离子被包含在所述固体电 解质膜内部，所述金属膜由所述金属制成;在所述金属膜的形成期间，通过将所述固体电解 质膜与所述基板之间的相对位置从所述第一接触状态变更为所述固体电解质膜不接触所 述基板的非接触状态，暂停所述金属膜的形成;在暂停所述形成之后，将所述固体电解质膜 与所述基板之间的所述相对位置变更为不同于所述第一接触状态的第二接触状态；以及在 所述第二接触状态下，重新开始所述金属膜的形成。
[0009] 根据第一方面，固体电解质膜被设置在阳极的表面上，并且使固体电解质膜接触 基板。在该第一接触状态下，通过以下方式在基板的表面上形成金属膜:通过在阳极与基板 之间施加电压，使金属从被包含在固体电解质膜内部的金属离子沉淀到基板的表面上。
[0010] 此时，在金属膜的形成期间，通过将固体电解质膜与基板之间的相对位置从第一 接触状态变更为非接触状态，暂停金属膜的形成，因此可以从所形成的金属膜中除去在膜 形成期间作为副产品产生的气体(处于加压状态下的气体)（去气）。
[0011]随后，在暂停形成之后，将固体电解质膜与基板之间的相对位置变更为不同于第 一接触状态的第二接触状态，并且在第二接触状态下，重新开始金属膜的形成。这样，通过 将固体电解质膜与基板之间的相对位置变更为不同的接触状态，难以在重新开始膜形成之 后，在相同部分处产生气体（即，副产品）。这样，通过变更固体电解质膜与基板之间的相对 位置来重新开始膜形成，因此可以抑制诸如针孔的缺陷产生。
[0012] 只要固体电解质膜接触基板上的其中形成金属膜的膜形成区域，并且允许金属膜 在膜形成区域的所希望的范围内形成，固体电解质膜和基板便可在变更固体电解质膜与基 板之间的相对位置时相对地直线移动。
[0013] 在上述第一方面中，在重新开始所述金属膜的形成时，可通过相对地旋转移动所 述固体电解质膜和所述基板来变更所述固体电解质膜与所述基板之间的所述相对位置。
[0014] 根据此方面，可通过相对地旋转移动固体电解质膜和基板来变更固体电解质膜与 基板之间的相对位置，并且在基板的表面上已经形成的金属膜上进一步形成金属膜以与已 经形成的金属膜相重合。例如，当膜形成区域具有圆形形状时，固体电解质膜和基板可绕着 被设定为圆形膜形成区域的中心的旋转中心相对地旋转移动。当膜形成区域具有正方形形 状时，固体电解质膜和基板只需绕着被设定为正方形膜形成区域的中心的旋转轴旋转90°、 180°或270°。当膜形成区域具有矩形形状时，固体电解质膜和基板只需绕着被设定为矩形 膜形成区域的中心的旋转轴旋转180°。
[0015] 固体电解质膜可在每次形成金属膜时被包含金属离子的溶液浸渍。在这种情况 下，可使用无孔材料作为阳极。然而，在上述第一方面中，可使用多孔材料作为所述阳极，并 且所述多孔材料可允许包含所述金属离子的溶液渗透过所述多孔材料并将所述金属离子 供给到所述固体电解质膜。
[0016] 根据此方面，通过使用由多孔材料制成的阳极，可以使包含金属离子的溶液渗透 过阳极的内部，因此可以将渗透过的溶液供给到固体电解质膜。由此，在膜形成期间，可以 随时通过由多孔材料制成的阳极供给包含金属离子的溶液。所供给的包含金属离子的溶液 渗透过阳极的内部并且接触与阳极相邻的固体电解质膜，金属离子浸渍到固体电解质膜 内。
[0017] 可以用阳极对固体电解质膜加压。由此，在膜形成期间，可以将金属离子从阳极供 给到固体电解质膜，并且在用固体电解质膜对基板加压的同时形成膜。
[0018] 结果，固体电解质膜中的金属离子在膜形成期间沉淀，并且从阳极侧被供给。由 此，对被允许沉淀的金属的量没有限制，因此可以在多个基板的表面上连续形成具有所希 望的厚度的金属膜。
[0019] 当多孔材料被用作阳极并且通过固体电解质膜利用阳极对基板加压时，因为阳极 具有多孔表面，作用于基板的表面的压力出现变化，从而由于这些变化，易于在将形成的金 属膜中产生诸如针孔的缺陷。然而如上所述，即使在上述方面中，由于固体电解质膜与基板 之间的相对位置发生变更，然后重新开始金属膜的膜形成，因此这两者之间的界面处的压 力变化状态也发生变更。这样，不仅金属膜的厚度变得均匀，固体电解质膜与基板之间的不 良接触也得到减轻，并且也抑制了诸如针孔的缺陷的产生。
[0020] 在上述方面中，所述膜形成方法可进一步包括:在形成所述金属膜时，通过对所述 阳极的表面加压而利用所述固体电解质膜对所述基板的膜形成区域均匀地加压。所述阳极 的所述表面可与所述基板的所述表面内的其中形成所述金属膜的所述膜形成区域对应。
[0021] 结果，在形成金属膜时，可以对这样的阳极表面加压:该阳极表面与基板的表面内 的其中形成金属膜的膜形成区域对应（即，与膜形成区域重合的阳极表面）。因此，可以利用 固体电解质膜对基板的膜形成区域均匀地加压，从而可以在使固体电解质膜均匀地遵循 (follow)基板的膜形成区域的状态下在基板上形成金属膜。结果，可以在与基板的膜形成 区域对应的表面上以较小的变化形成具有均匀厚度的均质金属膜。
[0022] 当通过固体电解质膜对基板的膜形成区域均匀地加压时，作为副产品的气体易于 在膜形成期间以压缩的状态集聚。如上所述，在此方面同样地，在膜形成的过程中，固体电 解质膜与基板之间的相对位置从第一接触状态变更为非接触状态，因此可以从金属膜的表 面除去气体，即，副产品。
[0023] 本发明的第二方面提供一种用于形成金属膜的膜形成系统。所述