JP2014051701A - 金属被膜の成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】陽極１１と陰極１２との間に固体電解質膜１３を配置し、固体電解質膜１３を基板Ｂに接触させると共に、陰極１２を基板Ｂに導通させ、陽極１１と陰極１２との間に電圧を印加し、金属被膜Ｆを成膜する金属被膜の成膜方法である。陽極１１と固体電解質膜１３との間に金属イオン溶液Ｌを配置すると共に、固体電解質膜１３を基板Ｂに接触させたときに、溶液Ｌを加圧することにより、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を加圧しながら成膜を行う。
【選択図】図２

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。

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。

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。

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）。

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。

特開２０１０−０３７６２２号公報 特開平０５−１４８６８１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 溶液の液圧と金属被膜の膜厚の増加の関係を示した図。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (9)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。

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