JP2023082465A - Metal film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
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 apparatus for forming 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。 BACKGROUND ART Conventionally, deposition of metal on the surface of a substrate to form a metal film has been performed (for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses an anode, a solid electrolyte membrane disposed between the anode and a base material serving as a cathode, a power supply section that applies a voltage between the anode and the base material, and an anode and the solid electrolyte membrane. and a liquid container for containing an electrolytic solution containing metal ions.
この成膜装置において、液収容部には、液収容部の内部に電解液を供給する液供給口と、液収容部の内部から電解液を排出する液排出口とが形成されている。また、当該成膜装置は、液収容部内に電解液を循環させる循環機構を備える。このような循環機構により、液供給口から液収容部に電解液を供給するとともに、液収容部で成膜時に使用された電解液を液排出口から排出する。 In this film forming apparatus, the liquid containing portion is formed with a liquid supply port for supplying the electrolytic solution into the liquid containing portion and a liquid discharge port for discharging the electrolytic solution from the inside of the liquid containing portion. Further, the film forming apparatus includes a circulation mechanism for circulating the electrolytic solution in the liquid container. With such a circulation mechanism, the electrolytic solution is supplied from the liquid supply port to the liquid container, and the electrolytic solution used in the film formation in the liquid container is discharged from the liquid discharge port.
しかしながら、上述の成膜装置を用いて金属皮膜を成膜する場合、循環機構を用いて電解液を循環させるため、液収容部に供給される電解液に空気などの気体が混入するおそれがあった。電解液に気体が混入された状態で金属皮膜の成膜を実施すると、この気体により、陽極から基材へ向かう電流の流れが局所的に阻害されることがある。この結果、成膜された金属皮膜にピットやピンホール等が発生し、金属皮膜の外観不良が生じることがあった。 However, when a metal film is formed using the film forming apparatus described above, the circulation mechanism is used to circulate the electrolytic solution, so there is a risk that gases such as air may enter the electrolytic solution supplied to the liquid container. rice field. If the metal film is formed while gas is mixed in the electrolytic solution, the gas may locally block the current flow from the anode to the substrate. As a result, pits, pinholes, and the like may occur in the formed metal film, resulting in poor appearance of the metal 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、金属皮膜の外観不良の発生を抑制し、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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these points, and its object is to provide a metal film deposition apparatus that suppresses the occurrence of poor appearance of the metal film and improves the quality of the film. be.
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、前記電解液を収容する液タンクと、前記液タンク及び前記収容体を接続し、前記液タンクから前記収容体に前記電解液が通流する液供給管と、前記液タンク及び前記収容体を接続し、前記収容体から前記液タンクに前記電解液が通流する液排出管と、前記液供給管に設けられ、前記液タンクから前記収容体へ前記電解液を供給する供給装置と、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金属イオンを還元することで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、前記成膜装置は、前記液供給管において前記供給装置と前記収容体との間に設けられ、前記電解液に含まれる気体を、前記電解液から分離する気液分離器を有する、ことを特徴とする。 In view of the above problems, a metal film deposition apparatus according to the present invention includes an anode, a solid electrolyte film disposed between the anode and a substrate, and the anode and the substrate using the substrate as a cathode. a power supply unit that applies a voltage between, a container that contains the anode and an electrolytic solution containing metal ions, and an opening that opens toward the base material is covered with the solid electrolyte membrane; connecting a liquid tank containing a liquid to the liquid tank and the container, connecting a liquid supply pipe through which the electrolytic solution flows from the liquid tank to the container, and connecting the liquid tank and the container; a liquid discharge pipe through which the electrolytic solution flows from the container to the liquid tank; and a supply device provided in the liquid supply pipe for supplying the electrolytic solution from the liquid tank to the container, A voltage is applied between the anode and the substrate while the solid electrolyte membrane is in contact with the substrate to reduce the metal ions contained in the solid electrolyte membrane, thereby forming the metal coating. A film forming apparatus for forming a metal film on a surface of a base material, wherein the film forming apparatus is provided between the supply device and the container in the liquid supply pipe, and the gas contained in the electrolytic solution from the electrolytic solution.
本発明によれば、成膜装置において、金属イオンを含む電解液は、液タンクから収容体へ液供給管を通流し、収容体から液タンクへ液排出管を通流する。当該成膜装置では、固体電解質膜を基材に接触させた状態で、電源部により陽極と基材との間に電圧が印加される。この結果、固体電解質膜の内部に含有された金属イオンが還元されるので、金属皮膜が基材の表面に成膜される。そして、上記成膜装置は、液供給管において供給装置と収容体との間に設けられ、電解液に含まれる気体を、電解液から分離する気液分離器を有する。このため、液タンクと収容体との間を電解液が流れるときに液供給管及び液排出管に存在する空気などの気体が当該電解液に混入した場合であっても、その電解液が収容体に供給される前に、電解液に含まれる気体(気泡)を電解液から分離することができる。よって、電解液に気体が混入され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、成膜された金属皮膜にピットやピンホール等が発生することを回避できる。したがって、金属皮膜の外観不良が抑制され、成膜品質を向上させることができる。 According to the present invention, in the film forming apparatus, the electrolytic solution containing metal ions flows from the liquid tank to the container through the liquid supply pipe, and from the container to the liquid tank through the liquid discharge pipe. In the film forming apparatus, a voltage is applied between the anode and the substrate by the power supply while the solid electrolyte membrane is in contact with the substrate. As a result, the metal ions contained inside the solid electrolyte membrane are reduced, so that a metal film is formed on the surface of the substrate. The film-forming apparatus has a gas-liquid separator provided between the supply device and the container in the liquid supply pipe for separating the gas contained in the electrolytic solution from the electrolytic solution. Therefore, even if gas such as air existing in the liquid supply pipe and the liquid discharge pipe is mixed with the electrolytic solution when the electrolytic solution flows between the liquid tank and the container, the electrolytic solution can be stored. Gases (bubbles) contained in the electrolyte can be separated from the electrolyte before it is delivered to the body. Therefore, it is possible to avoid forming the metal film in a state where gas is mixed in the electrolytic solution, thereby avoiding formation of pits, pinholes, and the like in the formed metal film. Therefore, appearance defects of the metal film are suppressed, and the film formation quality can be improved.
好ましい態様としては、前記金属皮膜の金属は2価以上の金属イオンとなる金属であり、前記陽極は、前記金属皮膜と同じ金属からなる可溶性の陽極である。また、前記気液分離器は、前記電解液から分離された前記気体を放出する気体放出口を有し、前記気体放出口は、前記液タンクに収容された前記電解液に気体が供給されるように、前記液タンクに接続されている。 As a preferred embodiment, the metal of the metal film is a metal that forms metal ions having a valence of 2 or higher, and the anode is a soluble anode made of the same metal as the metal film. Further, the gas-liquid separator has a gas discharge port for discharging the gas separated from the electrolyte, and the gas is supplied to the electrolyte contained in the liquid tank through the gas discharge port. , is connected to the liquid tank.
この態様によれば、金属皮膜を成膜する際の陽極の溶解により、1価の金属イオンが収容体内部の電解液に導入され、当該1価の金属イオンが電解液とともに液タンクに排出される場合がある。この場合であっても、気体放出口を介して液タンクの電解液に酸素ガスを含む気体が供給されるので、不安定な1価の金属イオンから安定な2価以上の金属イオンに酸化させることができる。この結果、1価の金属イオンは、化学的に不安定なため金属粉または酸化物などのスラッジとして液タンク内に沈殿し易いが、安定した2価以上の金属イオンとすることで、1価の金属イオンに起因した金属酸化物または金属粉などのスラッジの生成を回避することができる。この態様によれば、金属皮膜の成膜により電解液に含有される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、金属イオンを補充することができる。よって、陽極の溶解により電解液に金属イオンの補充をしつつ、均質な金属皮膜を成膜することができる。 According to this aspect, due to the dissolution of the anode during the formation of the metal film, monovalent metal ions are introduced into the electrolytic solution inside the container, and the monovalent metal ions are discharged to the liquid tank together with the electrolytic solution. may occur. Even in this case, since the gas containing oxygen gas is supplied to the electrolyte in the liquid tank through the gas outlet, unstable monovalent metal ions are oxidized to stable divalent or higher metal ions. be able to. As a result, monovalent metal ions are chemically unstable and tend to settle in the liquid tank as sludge such as metal powder or oxides. It is possible to avoid the formation of sludge such as metal oxides or metal powders due to the metal ions. According to this aspect, even if the metal ions contained in the electrolytic solution are consumed by the formation of the metal film, the metal ions can be replenished by the dissolution of the anode. Therefore, a uniform metal film can be formed while replenishing the electrolytic solution with metal ions by dissolving the anode.
好ましい態様としては、前記成膜装置は、前記基材が前記固体電解質膜に対向するように、前記収容体の下方において前記基材を保持する基台と、前記固体電解質膜と前記基材が接離自在となるように、前記収容体及び前記基台の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降装置と、前記収容体に収容された前記電解液を前記液タンクに戻すとともに、前記収容体に大気を導入する気液入替え装置と、前記昇降装置及び前記気液入替え装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記気液入替え装置の動作を制御することにより前記収容体の内部を電解液から大気に入替え、その後、前記昇降装置の動作を制御することにより前記固体電解質膜を前記基材から離間させる。 In a preferred embodiment, the film forming apparatus includes a base supporting the base material below the container so that the base material faces the solid electrolyte membrane, and a base supporting the solid electrolyte membrane and the base material. an elevating device for lifting and lowering at least one of the container and the base so that the container and the base can be freely contacted and separated; and a control device for controlling the operation of the lifting device and the gas-liquid replacement device, wherein the control device controls the operation of the gas-liquid replacement device to control the container The inside of is changed from the electrolytic solution to the air, and then the operation of the lifting device is controlled to separate the solid electrolyte membrane from the substrate.
この態様によれば、収容体の内部の電解液が大気に入替えられた後、固体電解質膜が基材から離間する。このため、収容体が基台に対し離間した場合には、電解液の重量による固体電解質膜の変形は生じない。ところで、収容体の電解液を大気に入替える際に、収容体の内部で電解液と大気とが混在することがあり、液タンクに戻す電解液に大気が含まれることがある。このように、液タンク内の電解液に大気が含まれたとしても、電解液に含まれる気体(例えば大気)を分離した電解液が収容体に供給されるので、気泡に起因した金属皮膜の外観不良を抑制することができる。 According to this aspect, the solid electrolyte membrane is separated from the substrate after the electrolytic solution inside the container is replaced with the atmosphere. Therefore, when the container is separated from the base, the solid electrolyte membrane is not deformed by the weight of the electrolyte. By the way, when replacing the electrolytic solution in the container with the air, the electrolytic solution and the air may be mixed inside the container, and the electrolytic solution returned to the liquid tank may contain the air. In this way, even if the electrolyte in the liquid tank contains air, the electrolyte is supplied to the container after separating the gas contained in the electrolyte (for example, air). Poor appearance can be suppressed.
本発明によれば、金属皮膜の外観不良の発生を抑制し、成膜品質を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation|occurrence|production of the appearance defect of a metal film can be suppressed and the film-forming quality can be improved.
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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A metal film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below 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に示す成膜装置1Aの模式的断面図であり、電解液Lが注入された状態を示すものである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a metal
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、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。この他にも、成膜装置1Aは、図1に示すように、必要に応じて、基材Bを載置する基台20と、直動アクチュエータ(昇降装置)70と、をさらに備えていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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皮膜(図示せず)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。
The
基材Bは陰極として機能するものである。基材Bの材料は、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特に限定されるものではなく、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、ニッケル、銀、または鉄などの金属層が被覆されていてもよい。 The base material B functions as a cathode. The material of the base material B is not particularly limited as long as it functions as a cathode (that is, a surface having conductivity), and may be made of metal materials such as aluminum and iron, and may be made of resin, ceramics, or the like. The surface may be coated with a metal layer such as copper, nickel, silver, or iron.
基台20は、基材Bが固体電解質膜13に対向するように、収容体15の下方において基材Bを保持する。基台20は絶縁性の材料から形成されてもよい。この場合、基材Bは、基台20の内部を延びる負極側導線14aと直接接続されており、この負極側導線14aを介して電源部14の負極に電気的に接続されている。また、基台20は導電性の材料(例えば金属製)から形成されてもよい。この場合、電源部14の負極は、負極側導線14aを介して基台20に接続される。これにより、基材Bは、基台20及び負極側導線14aを介して、電源部14の負極に電気的に接続される。
The
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、金属皮膜の金属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、または、鉄などを挙げることができる。本実施形態では、電源部14を用いて電圧を印加することにより陽極11が溶解するが、たとえば、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、多孔質体でもよいが、無孔質体であることがより好ましい。無孔質体の陽極11を用いることにより、基材Bに成膜される金属皮膜は、陽極11の表面の状態を受け難くなる。
The
陽極11は、例えば絶縁性の材料から形成された収容体15に取付けられている。この場合、陽極11は、正極側導線14bを介して電源部14の正極に電気的に接続されている。また、陽極11と基材Bとの電圧の印加により、金属皮膜を成膜できるのであれば、収容体15の少なくとも一部が、導電性の材料(例えば金属)から形成されてもよく、この場合、収容体15及び正極側導線14bを介して、電源部14と陽極11とが電気的に接続していてもよい。
The
電解液Lは、上述したように成膜すべき金属皮膜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、銀、または鉄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、金属がニッケルの場合には、電解液Lとしては、たとえば、硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、コハク酸ニッケル、硫酸ニッケル、またはピロリン酸ニッケルなどの水溶液を挙げることができる。また、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 electrolytic solution L is a solution containing the metal of the metal film to be formed as described above in the form of ions, and examples of the metal include copper, nickel, gold, silver, and iron. can. The electrolytic solution L is an aqueous solution obtained by dissolving (ionizing) these metals with an acid such as nitric acid, phosphoric acid, succinic acid, nickel sulfate, or pyrophosphoric acid. For example, when the metal is nickel, the electrolytic solution L can be, for example, an aqueous solution of nickel nitrate, nickel phosphate, nickel succinate, nickel sulfate, nickel pyrophosphate, or the like. Further, for example, when the metal is copper, the electrolytic solution L can be an aqueous solution containing copper sulfate, copper pyrophosphate, or the like.
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において金属イオンが還元され、金属イオン由来の金属が析出すること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
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、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が形成されている。陽極11の周縁を囲うように配置された、収容体15の内側面には、陽極11が取付けられている。また、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、例えばシール材(図示せず)を介して固体電解質膜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て非接触状態にあり、これらの間の収容空間15dには電解液Lが充填される。このように、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。
As shown in FIG. 1, an
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及び排出流路15cは、収容空間15dに連通する孔であり、収容空間15dを挟んで形成されている。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、供給流路15bの上流側に(たとえば、電解液Lを収容する液タンクTに)加熱装置(図示せず)を有してもよく、この加熱装置により加熱された電解液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。
Further, the
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、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により昇降する場合を説明する。図1及び図2に示すように、直動アクチュエータ70は、収容体15の上部に設けられている。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、基台20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。また、収容体15を昇降させる装置としては、油圧式または空気式のシリンダなどであってもよい。
The direct-acting
また、成膜装置1Aは、液タンクTと、液供給管50と、液排出管52と、ポンプ(供給装置)Pと、気液分離器30と、気液入替え装置80と、制御装置90と、を備える。
The
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。図1に示すように、液タンクTには電解液Lが収容されている。液供給管50は、液タンクT及び収容体15を接続している。具体的には、液供給管50の一端は、電解液Lが貯蔵された液タンクTに流体接続されており、液供給管50の他端は、収容体15の供給流路15bに流体接続されている。
Next, a mechanism for circulating the electrolytic solution L in the
また、液供給管50には三方弁60が設けられている。三方弁60は、電解液Lの流れ方向を切り換えるものである。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を通じて液タンクTから収容体15へ向かう電解液Lの流れ、液戻り管56を通じて収容体15から液タンクTへ向かう電解液Lの流れを止めることができる。つまり、電解液Lが液タンクTから収容体15へ向かうように三方弁60が切り換えられたとき、電解液Lは、液供給管50の内部を液タンクTから収容体15に通流する。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。このため、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、その電解液Lが、後述する気液分離器30及び三方弁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/逆回転可能に構成されたものである。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、詳細は後述するが、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が供給される。
A three-
図1に示すように、成膜装置1Aの気液分離器30は、液供給管50においてポンプPと収容体15との間に設けられ、電解液Lに含まれる気体(気泡)を、電解液Lから分離するものである。気液分離器30は、液相成分を放出する液体放出口32と、気相成分を放出する気体放出口34と、を含む。気液分離器30により気体が分離された電解液Lは、液体放出口32及び液供給管50を介して収容体15に導入される。気液分離器30により電解液Lから分離された気体は、気体放出口34を介して、例えば大気中に放出されてよい。気液分離器30は、たとえば、表面張力方式で動作するものであってもよいし、旋回流を利用した遠心力分離方式で動作するものであってもよい。気液分離器30の構成自体は公知であるので、その詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 1, the gas-
図1に示すように、液排出管52は、液タンクT及び収容体15を接続している。具体的には、液排出管52の一端は、収容体15の排出流路15cに流体接続されており、液排出管52の他端は、液タンクTに流体接続されている。電解液Lは、液排出管52の内部を収容体15から液タンクTに通流する。
As shown in FIG. 1, the
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、電解液Lの液圧が所定の圧力以下に維持される。このような循環機構により、金属イオンの濃度が所定の濃度に調整された電解液Lを、供給流路15bから収容空間15dに供給するとともに、収容空間15dで成膜時に使用された電解液Lを、排出流路15cを介して液タンクTへ戻すことができる。
A
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。このリリーフ弁62については後述する。
A
気液入替え装置80は、収容体15に収容された電解液Lを液タンクTに戻すとともに、収容体15に大気を導入する。気液入替え装置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。液戻り管56の一端は、収容体15の供給流路15bに流体接続されており、液戻り管56の他端は、液タンクTに流体接続されている。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 gas-
気液入替え装置80は、ポンプPと、三方弁60と、リリーフ弁62と、を備える。本実施形態では、ポンプPが気液入替え装置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の内部を収容体15から液タンクTに通流する。つまり、ポンプPが逆回転することにより、収容体15の収容空間15d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。このとき、ポンプPが逆回転を続けることにより、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、気液入替え装置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を大気に入替えるものである。なお、本実施形態では、気液入替え装置80の一例を説明した。たとえば、気液入替え装置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、液排出管52を通じて液タンクTに戻すものでもよい。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と大気の入替えが完了する。
The gas-
制御装置90は、直動アクチュエータ70及び気液入替え装置80(即ちポンプP及び三方弁60)の動作を制御する。成膜装置1Aは、液排出管52に設けられた第1圧力センサ92、液戻り管56に設けられた第2圧力センサ93、直動アクチュエータ70に設けられたストロークセンサ(図示せず)を含んでよい。第1圧力センサ92は、液排出管52の内部圧力を検出し、第1圧力信号線95を介して、検出した圧力信号を制御装置90へ送信する。また、第2圧力センサ93は、液戻り管56の内部圧力を検出し、第2圧力信号線96を介して、検出した圧力信号を制御装置90へ送信する。また、ストロークセンサ(図示せず)は、ガイド71に対するロッド72のストローク量を検出し、ストローク信号線94を介して、検出したストローク信号を制御装置90へ送信する。なお、制御装置90に入力される信号は一例であり、上述した信号の他に、たとえばポンプPの回転数や回転方向に関する信号が入力されてもよい。
The
制御装置90は、上述した信号を受信し、成膜装置1Aの構成要素(たとえば、ポンプP、電源部14、三方弁60、直動アクチュエータ70)の動作を制御する。図3を参照しながら、制御装置90を用いた成膜装置1Aの制御について説明する。
The
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)。この際、収容体15に取付けられた陽極11に対して基材Bのアライメントが調整され、基材Bの温度調整が行われてもよい。次いで、固体電解質膜13の対向面13aを基材Bの表面B1に接触させる工程が実施される(図2参照)。この工程において、制御装置90は、ストローク信号線94を介して、直動アクチュエータ70に対し、ロッド72を伸長させる駆動信号を送信する(S110)。この結果、ガイド71に対しロッド72が下方へ移動し、収容体15が下降する。そして、固体電解質膜13が上方から基材Bに接触する。制御装置90は、ストローク信号線94を介して、直動アクチュエータ70からロッド72のストローク量に関するストローク信号を受信している。制御装置90は、当該ストローク信号が所定の値に達したとき、固体電解質膜13が基材Bに接触したと判断し、収容体15の下降を停止する。
The
次いで、陽極11と固体電解質膜13との間に、電解液Lを収容する工程が実施される(図2参照)。この工程では、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を切り換えるため、弁信号線98を介して三方弁60に対し、所定の弁切換信号を送信する(S120)。次いで、制御装置90は、ポンプPが正回転するように、ポンプ信号線99を介してポンプPに対し、所定の駆動信号を送信する(S130)。これにより、ポンプPにより液タンクTから吸引された電解液Lが、気液分離器30及び三方弁60を介して、収容体15に供給される。
Next, a step of accommodating the electrolytic solution L between the
次いで、制御装置90は、収容体15の収容空間15dにおける電解液Lの圧力(液圧)が所定の圧力以上であるか否かを判断する(S140)。具体的には、制御装置90は、第1圧力信号線95を介して、液排出管52の内部の液圧を受信し、当該液圧が所定の圧力以上であるか否かを判断する。制御装置90により、上記液圧が所定の圧力以上ではないと判断された場合(S140のNO)、制御装置90は、ポンプPの正回転を継続する制御を行う。他方、制御装置90により、上記液圧が所定の圧力以上であると判断された場合(S140のYES)、制御装置90は、ポンプ信号線99を介してポンプPに対し、駆動を停止する駆動停止信号を送信する(S150)。これにより、ポンプPの正回転が停止され、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、弁信号線98を介して三方弁60に対し、当該三方弁60を閉鎖する信号を送信する(S160)。この結果、圧力調整弁58及び三方弁60により、収容空間15dの内部が密閉状態にされ、電解液Lの液圧が所定の圧力以下に維持される。
Next, the
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、次に、制御装置90は、電圧信号線97を介して電源部14に対し、陽極11と基材Bとの間に電圧を印加する命令を実施する(S170)。これにより、固体電解質膜13に含有された金属イオンは、固体電解質膜13に接触した基材Bの表面に移動して基材B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に金属皮膜が成膜される。この際、収容空間15dには、電解液Lが収容されているので、金属イオンを固体電解質膜13に常時供給することができる。
In this way, in a state in which the base material B is pressed by the
次いで、制御装置90は、自身に内蔵されたタイマー機能を用いて、電源部14による電圧印加の経過時間が所定の時間を経過したか否かを判断する(S180)。制御装置90により、電圧印加の経過時間が所定の時間を経過していないと判断された場合(S180のNO)、制御装置90は、電源部14による電圧印加を継続する制御を行う。基材Bの表面B1に対する金属皮膜の膜厚が十分ではないと判断されるためである。他方、制御装置90により、電圧印加の経過時間が所定の時間を経過していると判断された場合(S180のYES)、制御装置90は、電圧信号線97を介して電源部14に対し、電源部14による電圧印加を終了する命令を実施する(S190)。基材Bの表面B1に対する金属皮膜の膜厚が十分であると判断されるためである。
Next, the
次いで、制御装置90は、気液入替え装置80の動作を制御することにより収容体15の内部を電解液Lから大気に入替え(S200、S210、S220)、その後、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)。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を切り換えるため、弁信号線98を介して三方弁60に対し、所定の弁切換信号を送信する(S200)。次いで、制御装置90は、ポンプPが逆回転するように、ポンプ信号線99を介してポンプPに対し、所定の駆動信号を送信する(S210)。これにより、ポンプPにより収容体15から吸引された電解液Lが、三方弁60を介して、液タンクTに供給される。このとき、ポンプPが逆回転を続けることにより収容体15の収容空間15dの圧力が低下する(例えば負圧になる)ので、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
次いで、制御装置90は、収容体15の収容空間15dにおける入替え(即ち電解液Lから大気への入替え)が完了したか否かを判断する(S220)。具体的には、制御装置90は、第2圧力信号線96を介して、液戻り管56の内部圧力を受信し、当該内部圧力が大気圧となったか否かを判断する。制御装置90により、上記内部圧力が大気圧になっていない(即ち、負圧である)と判断された場合(S220のNO)、制御装置90は、ポンプPの逆回転を継続する制御を行う。他方、制御装置90により、上記内部圧力が大気圧になったと判断された場合(S220のYES)、制御装置90は、ストローク信号線94を介して、直動アクチュエータ70に対し、ロッド72を戻すための駆動信号を送信する(S230)。この結果、ガイド71に対しロッド72が上方へ移動し、収容体15が上昇する。そして、固体電解質膜13が基材Bから離間する。制御装置90は、ストローク信号線94を介して受信した、ロッド72のストローク量が所定の値に達したとき、固体電解質膜13が基材Bから離間したと判断し、収容体15の上昇を停止する。
Next, the
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。
Finally, the
以下、本実施形態に係る成膜装置1Aの作用、効果について説明する。
Actions and effects of the
上述したように、本実施形態に係る成膜装置1Aにおいて、金属イオンを含む電解液Lは、液タンクTから収容体15へ液供給管50を通流し、収容体15から液タンクTへ液排出管52を通流する。そして、成膜装置1Aは、液供給管50においてポンプPと収容体15との間に設けられ、電解液Lに含まれる気体を、電解液Lから分離する気液分離器30を有する。このため、液タンクTと収容体15との間を電解液Lが流れるときに液供給管50及び液排出管52に存在する空気などの気体が当該電解液Lに混入した場合であっても、電解液Lが収容体15に供給される前に、気体(気泡)を電解液Lから分離することができる。よって、電解液Lに気体が混入され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、成膜された金属皮膜にピットやピンホール等が発生することを回避できる。したがって、金属皮膜の外観不良が抑制され、成膜品質を向上させることができる。
As described above, in the
また、制御装置90は、収容体15の内部を電解液Lから大気に入替えた後、固体電解質膜13を基材Bから離間させる。このため、収容体15が基台20に対し離間(たとえば上昇)した場合には、電解液Lの重量による固体電解質膜13の変形は生じない。ところで、収容体15の内部の電解液Lを大気に入替える際に、収容体15の内部で電解液Lと大気とが混在することがあり、液タンクTに戻す電解液Lに大気が含まれることがある。このように、本実施形態に係る成膜装置1Aによれば、液タンクT内の電解液Lに大気が含まれたとしても、電解液Lに含まれる気体(例えば大気)を分離した電解液Lが収容体15に供給されるので、気泡に起因した金属皮膜の外観不良を抑制することができる。
Further, the
<第2実施形態>
図4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5は、図4に示す成膜装置1Bの模式的断面図であり、電解液が注入された状態を示すものである。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、気液分離器30の気体放出口34の接続先が異なる。また、本実施形態に係る成膜装置1Bは、陽極11の種類、及び電解液Lに含有されている金属イオンの種類が限定されている点で、第1実施形態に係る成膜装置1Aと相違している。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. 4 is a schematic cross-sectional view of a metal
図4及び図5に示すように、気液分離器30は、電解液Lから分離された気体を放出する気体放出口34を有する。気体放出口34は、液タンクTに収容された電解液Lに気体が供給されるように、液タンクTに接続されている。具体的には、気体放出口34は、気体供給管54を介して、液タンクTに接続されている。気体供給管54の一端は、気液分離器30の気体放出口34に流体接続されており、気体供給管54の他端は、液タンクTに流体接続されている。電解液Lから分離された気体は、気体供給管54を介して気体放出口34から液タンクTに通流する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the gas-
本実施形態に係る成膜装置1Bの陽極11は、基材Bの表面B1に成膜される金属皮膜と同じ金属からなる可溶性の陽極である。つまり、陽極11は、電解液Lに対し可溶性の材料からなる。陽極11の材料としては、例えば、銅、ニッケル、亜鉛、スズを挙げることができる。たとえば、陽極11が無酸素銅から成る溶解性陽極である場合、陽極11の溶解により1価の銅イオンが収容体15内部の電解液Lに導入されることがある。また、当該成膜装置1Bにおいて、基材Bの表面B1に成膜される金属皮膜の金属は、2価以上の金属イオンとなる金属である。その金属としては、銅、ニッケル、スズ、亜鉛を挙げることができる。
The
上述したように、本実施形態に係る成膜装置1Bにおいて、基材Bの表面B1に成膜される金属皮膜の金属は2価以上の金属イオンとなる金属であり、陽極11は、金属皮膜と同じ金属からなる可溶性の陽極である。また、気液分離器30の気体放出口34は、気体供給管54を介して、液タンクTに流体接続されている。
As described above, in the
本実施形態に係る成膜装置1Bにおいて、たとえば陽極11が銅から成る溶解性陽極である場合、金属皮膜を成膜する際の陽極11の溶解により、1価の銅イオンが収容体15内部の電解液Lに導入され、当該1価の銅イオンが電解液Lとともに液タンクTに排出される場合がある。1価の銅イオンは、液タンクT内で、水酸化銅となることがある(Cu++H2O→CuOH+H+)。化学的に水酸化銅は不安定であるので、脱水して酸化銅(I)となり(2CuOH→2CuO+H2O)、液タンクT内に沈殿することがある。また、1価の銅イオン同士の電子の受け渡しにより、2価以上の金属イオン(2Cu+→Cu+Cu2+)となり、金属は、凝集して金属粉になり、液タンクT内に沈殿することがある。しかし、成膜装置1Bによれば、気液分離器30の気体放出口34を介して、液タンクTに酸素ガスを含む気体が供給されるので、不安定な1価の銅イオンから安定な2価以上の銅イオンに酸化させることができる(2Cu++1/2O2+2H+→2Cu2++H2O)。この結果、1価の銅イオンに起因した金属酸化物または金属粉などのスラッジの生成を回避できる。これにより、当該スラッジの収容体15への混入が回避され、均質な金属皮膜を成膜することができる。また、金属皮膜の成膜により電解液Lに含有される銅イオンが消費された場合であっても、陽極11の溶解により、電解液Lに銅イオンを補充することができる。よって、電解液Lに銅イオンの補充をしつつ、均質な金属皮膜を成膜することができる。
In the
本発明を以下の実施例により説明する。 The 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]
As a substrate for forming a film on the surface, a glass epoxy substrate (FR-4) was prepared by impregnating a layer of glass fiber cloth with an epoxy resin. A copper foil is formed on the surface of this glass epoxy substrate.
次に、図4及び図5に示す第2実施形態に係る成膜装置1Bを用いて銅皮膜を成膜した。電解液には、「1M CuSO4+0.2M H2SO4」の硫酸銅水溶液を用い、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70℃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18A/dm2、成膜面積100cm2、累積成膜時間151秒で、銅皮膜を成膜した。また、気液分離器としては、旋回流を利用した遠心力分離方式で動作する一般的なものを使用した。
Next, a copper film was formed using the
[実施例2]
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、陽極に含リン銅を用い、電解液の温度42℃、電流密度7A/dm2、累積成膜時間388秒の成膜条件下で、図1及び図2に示す第1実施形態に係る成膜装置1Aを用いて成膜した点である。
[Example 2]
A copper film was formed in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 is that phosphorous copper is used for the anode, and the conditions shown in FIGS. The difference is that the film is formed using the
[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、気液分離器を有さない成膜装置を用いて銅皮膜を成膜した点である。
[Comparative Example 1]
A copper film was formed in the same manner as in Example 1. A different point from Example 1 is that the copper film was formed using a film forming apparatus having no gas-liquid separator.
<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、成膜面積(100cm2)に対する金属皮膜の外観不良面積の割合を測定した。外観不良面積は、金属皮膜に形成されたピット及びピンホールの面積を測定することで算出した。この結果を表1(実施例1、実施例2、比較例)に示す。
<Confirmation of film formation state>
The ratio of the appearance defect area of the metal film to the film formation area (100 cm 2 ) was measured for the substrate on which the film was formed as described above. The area of defective appearance was calculated by measuring the areas of pits and pinholes formed in the metal film. The results are shown in Table 1 (Example 1, Example 2, Comparative Example).
(結果および考察)
ここで、成膜面積に対する金属皮膜の外観不良面積の割合が10%以上である場合、外観不良であると判断し、その10%未満である場合、良好であると判断した。上記10%は、許容される外観状態の閾値として使用されているものである。表1から明らかなように、実施例1、2では、外観不良面積の割合が0%であり、金属皮膜においてピット及びピンホールが確認されていない。実施例1では、電解液に含有された気体が気液分離器により分離され、当該気体を含まない電解液を収容体に供給できていると考えられる。また、金属皮膜を成膜する際に生じた1価の銅イオンが収容体から液タンクに排出されていると考えられるが、液タンクの電解液に気体を供給することにより、1価の銅イオンを2価の銅イオンに戻すことができていると考えられる。これにより、金属粉などのスラッジの生成が回避され、当該スラッジが電解液とともに収容体に供給されることを回避できていると考えられる。このようにして、実施例1では、金属皮膜におけるピット及びピンホールの発生を抑制できていると考えられる。また、実施例2では、電解液に含有された気体が気液分離器により分離され、当該気体を含まない電解液を収容体に供給できていると考えられる。このようにして、実施例2では、金属皮膜におけるピット及びピンホールの発生を抑制できていると考えられる。
(Results and Discussion)
Here, when the ratio of the appearance-defective area of the metal film to the film-forming area was 10% or more, the appearance was determined to be poor, and when it was less than 10%, the appearance was determined to be good. The 10% is what is used as the threshold for acceptable appearance. As is clear from Table 1, in Examples 1 and 2, the proportion of the area with defective appearance was 0%, and pits and pinholes were not confirmed in the metal film. In Example 1, it is considered that the gas contained in the electrolytic solution is separated by the gas-liquid separator, and the electrolytic solution containing no such gas can be supplied to the container. In addition, it is thought that the monovalent copper ions generated during the formation of the metal film are discharged from the container into the liquid tank. It is considered that the ions can be returned to divalent copper ions. It is believed that this avoids the generation of sludge such as metal powder, thereby preventing the sludge from being supplied to the container together with the electrolytic solution. Thus, in Example 1, it is considered that the generation of pits and pinholes in the metal film can be suppressed. Moreover, in Example 2, it is considered that the gas contained in the electrolytic solution is separated by the gas-liquid separator, and the electrolytic solution containing no such gas can be supplied to the container. Thus, in Example 2, it is considered that the generation of pits and pinholes in the metal film can be suppressed.
これに対し、比較例では、外観不良面積の割合が25%であり、上記閾値を超えるピット及びピンホールが金属皮膜において確認された。比較例では、気体を含有した状態の電解液が収容体に供給されたと考えられる。また、金属皮膜を成膜する際に生じた1価の銅イオンが収容体から液タンクに排出されていると考えられるが、この1価の銅イオンを2価の銅イオンに戻すことができず、金属粉などのスラッジが電解液とともに収容体に供給されたと考えられる。このため、比較例では、外観不良面積が増えていると考えられる。 On the other hand, in the comparative example, the proportion of the appearance defect area was 25%, and pits and pinholes exceeding the above threshold were confirmed in the metal film. In the comparative example, it is considered that the electrolytic solution containing gas was supplied to the container. In addition, it is thought that the monovalent copper ions generated during the formation of the metal film are discharged from the container into the liquid tank, but it is possible to convert the monovalent copper ions back to divalent copper ions. Instead, it is thought that sludge such as metal powder was supplied to the container together with the electrolyte. For this reason, it is considered that the area of defective appearance is increased in the comparative example.
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
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S150~S190参照)。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。これにより、金属皮膜の成膜前であっても成膜中であっても、電解液Lに含有された気体を分離することができる。
For example, in the above-described embodiment, the three-
1A、1B: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、20:基台、30:気液分離器、34:気体放出口、50:液供給管、52:液排出管、70:直動アクチュエータ(昇降装置)、80:気液入替え装置、90:制御装置、B:基材、B1:表面、L:電解液、P:ポンプ(供給装置)、T:液タンク 1A, 1B: film forming apparatus, 11: anode, 13: solid electrolyte membrane, 14: power supply unit, 15: container, 15a: opening, 20: base, 30: gas-liquid separator, 34: gas discharge port , 50: liquid supply pipe, 52: liquid discharge pipe, 70: linear actuator (lifting device), 80: gas-liquid replacement device, 90: control device, B: base material, B1: surface, L: electrolyte solution, P : pump (supply device), T: liquid tank
Claims (3)
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、
前記電解液を収容する液タンクと、
前記液タンク及び前記収容体を接続し、前記液タンクから前記収容体に前記電解液が通流する液供給管と、
前記液タンク及び前記収容体を接続し、前記収容体から前記液タンクに前記電解液が通流する液排出管と、
前記液供給管に設けられ、前記液タンクから前記収容体へ前記電解液を供給する供給装置と、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金属イオンを還元することで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、
前記成膜装置は、前記液供給管において前記供給装置と前記収容体との間に設けられ、前記電解液に含まれる気体を、前記電解液から分離する気液分離器を有する、ことを特徴とする金属皮膜の成膜装置。 an anode;
a solid electrolyte membrane disposed between the anode and the substrate;
a power supply section that applies a voltage between the anode and the base material using the base material as a cathode;
a container containing the anode and an electrolytic solution containing metal ions, and having an opening facing the base material covered with the solid electrolyte membrane;
a liquid tank containing the electrolyte;
a liquid supply pipe connecting the liquid tank and the containing body, through which the electrolytic solution flows from the liquid tank to the containing body;
a liquid discharge pipe connecting the liquid tank and the container, through which the electrolytic solution flows from the container to the liquid tank;
a supply device provided in the liquid supply pipe for supplying the electrolytic solution from the liquid tank to the container,
A voltage is applied between the anode and the substrate while the solid electrolyte membrane is in contact with the substrate to reduce metal ions contained in the solid electrolyte membrane, thereby forming a metal film. A film forming apparatus for forming a metal film on the surface of the base material,
The film forming apparatus has a gas-liquid separator that is provided between the supply device and the container in the liquid supply pipe and separates a gas contained in the electrolytic solution from the electrolytic solution. A film forming apparatus for forming a metal film.
前記陽極は、前記金属皮膜と同じ金属からなる可溶性の陽極であり、
前記気液分離器は、前記電解液から分離された前記気体を放出する気体放出口を有し、
前記気体放出口は、前記液タンクに収容された前記電解液に前記気体が供給されるように、前記液タンクに接続されている、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 of the metal film is a metal that becomes a metal ion having a valence of 2 or more,
The anode is a soluble anode made of the same metal as the metal film,
The gas-liquid separator has a gas release port for releasing the gas separated from the electrolyte,
2. The metal film forming apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge port is connected to the liquid tank so as to supply the gas to the electrolytic solution contained in the liquid tank. membrane device.
前記基材が前記固体電解質膜に対向するように、前記収容体の下方において前記基材を保持する基台と、
前記固体電解質膜と前記基材が接離自在となるように、前記収容体及び前記基台の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降装置と、
前記収容体に収容された前記電解液を前記液タンクに戻すとともに、前記収容体に大気を導入する気液入替え装置と、
前記昇降装置及び前記気液入替え装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記気液入替え装置の動作を制御することにより前記収容体の内部を電解液から大気に入替え、その後、前記昇降装置の動作を制御することにより前記固体電解質膜を前記基材から離間させる、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 film forming apparatus is
a base that holds the base material below the container so that the base material faces the solid electrolyte membrane;
an elevating device for elevating at least one of the container and the base so that the solid electrolyte membrane and the base material can be brought into contact with each other;
a gas-liquid exchange device that returns the electrolyte contained in the container to the liquid tank and introduces air into the container;
a control device that controls the operation of the lifting device and the gas-liquid replacement device;
The control device controls the operation of the gas-liquid exchange device to switch the inside of the container from the electrolytic solution to the air, and then controls the operation of the elevating device to move the solid electrolyte membrane to the substrate. 3. The apparatus for depositing a metal film according to claim 1 or 2, characterized in that it separates from the .
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