金属被膜的成膜装置和成膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属被膜的成膜装置和成膜方法，特别地涉及能够在基材的表面均匀地形成薄的金属被膜的金属被膜的成膜装置和成膜方法。
【背景技术】
[0002]—直以来，在制造电子电路基材等时，为了形成金属电路图案，在基材的表面形成有金属被膜。例如，作为这样的金属被膜的成膜技术，曾提出了在Si等半导体基材的表面，通过无电解镀处理等的镀敷处理形成金属被膜(例如参照专利文献I)、或采用溅射等PVD法形成金属被膜的成膜技术。
[0003]但是，在进行了无电解镀处理等的镀敷处理的情况下，需要镀敷处理后的水洗，需要处理水洗后产生的废液。另外，在采用溅射等PVD法在基材表面进行了成膜的情况下，由于被覆了的金属被膜产生内部应力，因此在使膜厚度厚膜化方面存在限制，特别是在溅射的情况下，有时只能够通过高真空化来成膜。
[0004]鉴于这样的问题，曾提出了使用例如阳极、阴极、配置于阳极与阴极之间的固体电解质膜、和对阳极与阴极之间施加电压的电源部的、金属被膜的成膜方法(例如参照非专利文献I)。
[0005]在此，固体电解质膜是预先对基材的表面旋涂包含其前驱体的溶液并使其固化而成的，使应该被覆的金属离子浸渗到该固体电解质膜中。并且，通过将基材配置为与阳极相对、且向阴极导电，并对阳极与阴极之间施加电压，使浸渗于固体电解质的内部的金属离子在阴极侧析出。由此，能够形成由金属离子的金属构成的金属被膜。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2010-037622号公报
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1-Fabricat1n of Silver Patterns on Polyimide Films Basedon Solid-Phase Electrochemical Constructive Lithography Using 1n-ExchangeablePrecursor Layers Langmuirj 2011, 27(19), pp 11761-11766
【发明内容】
[0011]但是，在采用了非专利文献I中记载的技术的情况下，在基材的表面涂布包含固体电解质膜的前驱体的溶液，使其固化，而且使金属离子浸渗。因此，每次成膜时，必须制作固体电解质膜，并向其中浸渗应该被覆的金属离子，不能够连续地在多个基材的表面形成金属被膜。除此以外，向固体电解质膜中浸渗的金属有极限，因此能够析出的金属量有限度。由此，有时不能够得到期望的膜厚的金属被膜。
[0012]而且，在上述的技术中，想要提高成膜速度的情况下，需要在高电流密度的条件下进行成膜，但该情况下在阴极侧局部地产生氢，由此有可能发生与金属氢氧化物或金属氧化物的生成相伴的金属被膜的异常。
[0013]本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的是提供能够在多个基材的表面连续形成期望的膜厚的金属被膜、并且能够抑制金属被膜的异常并提高成膜速度的、金属被膜的成膜装置及其成膜方法。
[0014]鉴于这样的问题，本发明涉及的金属被膜的成膜装置，其特征在于，至少具备:阳极；固体电解质膜，其在所述阳极与成为阴极的基材之间被配置成包含金属离子的溶液接触其阳极侧；和对所述阳极与所述基材之间施加电压的电源部，通过由所述电源部对所述阳极与所述基材之间施加电压，由所述固体电解质膜的内部所含有的所述金属离子在所述基材的表面析出金属，从而形成由所述金属构成的金属被膜，所述阳极，在相对于所述溶液为不溶性的基底材料上被覆有由与所述金属被膜相同的金属构成的金属镀膜。
[0015]根据本发明，在成膜时，在阳极与成为阴极的基材之间配置固体电解质膜，使包含金属离子的溶液接触该固体电解质膜的所述阳极侧，使所述固体电解质膜接触所述基材。通过在该状态下由电源部对阳极与成为阴极的基材之间施加电压，在阳极的基底材料上被覆的金属镀膜的金属进行离子化，其浸渗到固体电解质膜的内部，能够由该金属离子在基材表面析出金属。由此，不会使包含金属离子的溶液的浓度降低，因此即便不另行新补充包含金属离子的溶液，也能够在基材的表面形成由金属离子的金属构成的金属被膜。
[0016]这样的结果，在固体电解质膜内的金属离子在成膜时析出的同时，金属离子从阳极的金属镀膜被供给到固体电解质膜内。因此，阳极的金属镀膜成为金属离子的供给源，因此初期的固体电解质膜内含有的金属离子量不会受到限制，能够在多个基材的表面连续地形成期望的膜厚的金属被膜。
[0017]而且，由于成为被覆于上述的阳极的金属镀膜的金属进行离子化的溶解性电极，因此与仅用不溶性电极、使用包含金属离子的溶液进行了成膜的情况相比，能够在更低的电压下流通电流。因此，能够抑制在所形成的金属被膜的局部的表面作为副反应的氢的产生，因此即使在更高的电流密度条件下也难以发生金属被膜的异常。其结果，能够提高金属被膜的成膜速度。
[0018]作为更优选的方式，所述阳极由多孔质体构成，所述多孔质体形成有孔隙使得所述包含金属离子的溶液透过其内部。在使用非多孔质的板状的阳极的情况下，必须在阳极与固体电解质膜之间保持包含金属离子的溶液，如本方式那样，通过使用多孔质体，能够使溶液浸渗到多孔质体的内部，并将其保持。其结果，能够使作为多孔质体的阳极接触固体电解质膜，因此能够一边将阳极作为背衬料(backup material)而使固体电解质膜接触(加压)基材，一边形成膜厚更均匀的金属被膜。
[0019]作为进一步优选的方式，在所述阳极的与所述基材相反的一侧的、与所述阳极相对的位置，隔着所述溶液配置有由与所述金属被膜相同的金属构成的镀敷用阳极，在所述镀敷用阳极和所述阳极之间连接有镀敷用电源部，所述镀敷用电源部用于使所述镀敷用阳极的金属经由所述溶液在所述阳极的表面析出。
[0020]根据该方式，通过利用镀敷用电源部对镀敷用阳极与阳极之间施加电压，阳极作为在其表面发生还原反应的、与镀敷用阳极对应的阴极发挥作用，因此能够使镀敷用阳极的金属经由溶液在阳极的表面析出。由此，即使被覆于阳极表面的金属镀膜的金属在成膜时被消耗，也能够从镀敷用阳极的金属补给被消耗了的金属。
[0021]作为本发明，也公开了适合于形成金属被膜的成膜方法。本发明涉及的成膜方法，其特征在于，在阳极与成为阴极的基材之间配置固体电解质膜，使包含金属离子的溶液接触该固体电解质膜的阳极侧，使所述固体电解质膜接触所述基材，并且对所述阳极与所述基材之间施加电压，由所述固体电解质膜的内部所含有的所述金属离子在所述基材的表面析出金属，从而在所述基材的表面形成由所述金属构成的金属被膜，作为所述阳极，使用相对于所述溶液在所述金属被膜的成膜时为不溶性的材料的阳极，在该阳极的表面被覆由与所述金属被膜相同的金属构成的金属镀膜，使所述金属镀膜的金属变为金属离子并