JP2024061016A - Metal film deposition equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】マスク構造体を用いた場合であっても、押圧時の電解質膜の損傷を抑えることができる金属皮膜の成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置1は、めっき液Lの液圧により、電解質膜13でマスク構造体60を押圧する押圧機構を備えている。マスク構造体60は、所定のパターンに応じた貫通部分68が形成されたスクリーンマスク62と、スクリーンマスク62の周縁62aを、基材B側で支持する枠体61と、を備える。枠体61には、電解質膜13に接触する開口縁61aに沿って、枠体61の材料よりも軟質の弾性材料からなる内側被覆部66Aが形成されている。【選択図】図3A[Problem] To provide a metal coating forming device that can suppress damage to an electrolyte membrane when pressed, even when a mask structure is used. [Solution] A film forming device 1 is provided with a pressing mechanism that presses a mask structure 60 with an electrolyte membrane 13 by the liquid pressure of a plating solution L. The mask structure 60 includes a screen mask 62 having through-holes 68 formed according to a predetermined pattern, and a frame 61 that supports a peripheral edge 62a of the screen mask 62 on the substrate B side. An inner covering portion 66A made of an elastic material softer than the material of the frame 61 is formed on the frame 61 along an opening edge 61a that contacts the electrolyte membrane 13. [Selected Figure] Figure 3A
Description
本発明は、基材の表面に所定のパターンで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 device that forms a metal film in a predetermined pattern 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成膜装置が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1には、成膜装置は、めっき液を収容する収容体を備えている。収容体には、開口部が形成されており、開口部は、電解質膜で封止されている。成膜装置は、めっき液の液圧により電解質膜で基材を押圧する押圧機構をさらに備えている。 Conventionally, there have been proposed film-forming devices that deposit metal on the surface of a substrate to form a metal film (for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, the film-forming device includes a container that contains a plating solution. An opening is formed in the container, and the opening is sealed with an electrolyte membrane. The film-forming device further includes a pressing mechanism that presses the electrolyte membrane against the substrate by the hydraulic pressure of the plating solution.
ここで、基材の表面の所定のパターンの金属製の下地層が形成されている場合には、電解質膜の液圧で基材を押圧しながら、陽極と基材との間に電圧を印加する。これにより、下地層の上に所定のパターンの金属皮膜を成膜することができる。ただし、基材に所定のパターンの下地層が形成されていない場合には、たとえば、特許文献2に示すマスキング材を利用することも想定される。 Here, if a metallic underlayer of a predetermined pattern is formed on the surface of the substrate, a voltage is applied between the anode and the substrate while the substrate is pressed by the liquid pressure of the electrolyte membrane. This allows a metal coating of a predetermined pattern to be formed on the underlayer. However, if no underlayer of a predetermined pattern is formed on the substrate, it is also conceivable to use a masking material such as that shown in Patent Document 2.
ここで、マスキング材として、スクリーンマスクを有したマスク構造体を用いて成膜する場合、マスク構造体は、基材と電解質膜との間に挟み込まれる。この状態で、基材とスクリーンマスクの密着性を確保すべく、めっき液の液圧が作用した電解質膜で、マスク構造体が押圧される。しかしながら、スクリーンマスクの周縁を支持する枠体は、基材側で支持されているため、枠体の開口縁に、電解質膜が押し付けられて、電解質膜が損傷するおそれがある。 Here, when a film is formed using a mask structure having a screen mask as a masking material, the mask structure is sandwiched between the substrate and the electrolyte membrane. In this state, in order to ensure close contact between the substrate and the screen mask, the mask structure is pressed by the electrolyte membrane acting on by the hydraulic pressure of the plating solution. However, since the frame supporting the periphery of the screen mask is supported on the substrate side, the electrolyte membrane is pressed against the opening edge of the frame, which may damage the electrolyte membrane.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、マスク構造体を用いた場合であっても、押圧時の電解質膜の損傷を抑えることができる金属皮膜の成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these points, and aims to provide a metal film forming device that can suppress damage to the electrolyte membrane when pressed, even when a mask structure is used.
前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜装置は、電解質膜と基材との間にマスク構造体を挟み込んだ状態で、電解めっきにより、所定のパターンの金属皮膜を基材に成膜する成膜装置である。前記成膜装置は、めっき液の液圧により、前記電解質膜で前記マスク構造体を押圧する押圧機構を備えている。前記マスク構造体は、前記所定のパターンに応じた貫通部分が形成されたスクリーンマスクと、前記スクリーンマスクの周縁を、前記基材側で支持する枠体と、を備えている。前記枠体には、前記電解質膜に接触する開口縁に沿って、前記枠体の材料よりも軟質の弾性材料からなる内側被覆部が形成されている。 In view of the above problems, the metal film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus that forms a metal film of a predetermined pattern on a substrate by electrolytic plating with a mask structure sandwiched between an electrolyte membrane and the substrate. The film forming apparatus includes a pressing mechanism that presses the mask structure with the electrolyte membrane by the hydraulic pressure of a plating solution. The mask structure includes a screen mask having a through portion formed according to the predetermined pattern, and a frame that supports the periphery of the screen mask on the substrate side. The frame has an inner covering portion made of an elastic material softer than the material of the frame formed along an opening edge that contacts the electrolyte membrane.
本発明によれば、まず、電解質膜と基材との間にマスク構造体を挟み込み、押圧機構により、めっき液の液圧が作用した電解質膜で、マスク構造体を押圧する。スクリーンマスクの周縁は、基材側において枠体に支持されているため、スクリーンマスクを、基材の表面に密着させることができる。電解質膜の押圧により、スクリーンマスクの貫通部分に、めっき液により膨潤した電解質膜から染み出した染み出し液(めっき液)が充填される。貫通部分は、所定のパターンに応じた形状であるため、基材の表面に、電解めっきにより所定のパターンの金属皮膜を成膜することができる。 According to the present invention, first, the mask structure is sandwiched between the electrolyte membrane and the substrate, and the electrolyte membrane acting on the hydraulic pressure of the plating solution is pressed against the mask structure by the pressing mechanism. The periphery of the screen mask is supported by a frame on the substrate side, so that the screen mask can be closely attached to the surface of the substrate. Pressing the electrolyte membrane fills the penetrations in the screen mask with the seepage liquid (plating solution) that seeps out from the electrolyte membrane swollen by the plating solution. The penetrations are shaped according to a predetermined pattern, so that a metal film of a predetermined pattern can be formed on the surface of the substrate by electrolytic plating.
ここで、スクリーンマスクの周縁を支持する枠体は、基材側で支持されているため、めっき液の液圧により、電解質膜が枠体の開口縁に向かって押し付けられる。このような場合であっても、枠体の開口縁に沿って、枠体の材質よりも軟質の弾性材料からなる内側被覆部が形成されているので、内側被覆部が弾性変形し、電解質膜が損傷することを回避することができる。なお、枠体は、内側被覆部よりも硬質であるため、枠体が電解質膜により押し付けられても、枠体の形状は変形し難く、基材に対するスクリーンマスクの密着性を保持することができる。 Here, the frame that supports the periphery of the screen mask is supported on the substrate side, so the electrolyte membrane is pressed against the opening edge of the frame by the hydraulic pressure of the plating solution. Even in such a case, an inner covering made of an elastic material softer than the material of the frame is formed along the opening edge of the frame, so that the inner covering can be prevented from elastically deforming and damaging the electrolyte membrane. Furthermore, since the frame is harder than the inner covering, even if the frame is pressed against the electrolyte membrane, the shape of the frame is less likely to deform, and the screen mask can maintain its adhesion to the substrate.
たとえば、前記電解質膜に対向する前記枠体の外周縁に沿って、前記軟質の弾性材料からなる外側被覆部がさらに形成されていてもよい。 For example, an outer covering portion made of the soft elastic material may be further formed along the outer peripheral edge of the frame body facing the electrolyte membrane.
成膜時に、めっき液の液圧により、電解質膜が枠体の外周縁に向かって押し付けられることがある。このような場合であっても、電解質膜に対向する枠体の外周縁に沿って、枠体の材料よりも軟質の弾性材料からなる外側被覆部が形成されているので、外側被覆部が弾性変形し、電解質膜が損傷することを回避することができる。 During film formation, the electrolyte membrane may be pressed toward the outer edge of the frame by the hydraulic pressure of the plating solution. Even in such a case, an outer coating made of an elastic material softer than the material of the frame is formed along the outer edge of the frame facing the electrolyte membrane, so that the outer coating can be prevented from elastically deforming and damaging the electrolyte membrane.
たとえば、前記開口縁と前記外周縁との間に形成され、前記電解質膜に対向する対向面は、前記内側被覆部と前記外側被覆部とが連続するように、前記軟質の弾性材料で被覆されていてもよい。 For example, the surface formed between the opening edge and the outer periphery and facing the electrolyte membrane may be coated with the soft elastic material so that the inner coating portion and the outer coating portion are continuous.
この例によれば、電解質膜が枠体に向かって押し付ける力を、軟質の弾性材料全体で分散することができる。これにより、電解質膜に局所的に応力が作用することを抑えることができる。 In this example, the force with which the electrolyte membrane presses against the frame can be dispersed across the entire soft elastic material. This makes it possible to prevent stress from acting locally on the electrolyte membrane.
たとえば、成膜装置は、前記基材を載置する載置台を備える。前記載置台には、前記基材を収容する第1凹部と、前記第1凹部に前記基材を収容した状態で、前記マスク構造体を収容する第2凹部と、が形成されている。前記載置台には、前記第2凹部の開口縁に沿って、前記軟質の弾性材料からなる縁被覆部が形成されていてもよい。 For example, the film forming apparatus includes a mounting table on which the substrate is placed. The mounting table is formed with a first recess for accommodating the substrate and a second recess for accommodating the mask structure with the substrate accommodated in the first recess. The mounting table may be formed with an edge covering portion made of the soft elastic material along the opening edge of the second recess.
成膜時に、めっき液の液圧により、電解質膜が載置台の第2凹部の開口縁に向かって、押し付けられることがある。このような場合であっても、載置台には、第2凹部の開口縁に沿って、縁被覆部が形成されているので、電解質膜が損傷することを回避することができる。 During film formation, the electrolyte membrane may be pressed against the edge of the opening of the second recess in the mounting table due to the liquid pressure of the plating solution. Even in such a case, the mounting table has an edge covering portion formed along the edge of the opening of the second recess, so that damage to the electrolyte membrane can be prevented.
たとえば、前記スクリーンマスクは、格子状に開口部が形成されたメッシュ部分と、前記メッシュ部分の前記基材側において、前記メッシュ部分に固着され、前記貫通部分を形成したマスク部分を有し、前記マスク部分は、前記電解質膜の押圧により弾性変形してもよい。 For example, the screen mask may have a mesh portion with openings formed in a lattice pattern, and a mask portion that is fixed to the mesh portion on the substrate side of the mesh portion and forms the through-holes, and the mask portion may be elastically deformed by pressure from the electrolyte membrane.
この例によれば、成膜時に、めっき液の液圧により、電解質膜で、マスク部分が押圧される。この電解質膜の押圧により、マスク部分が弾性変形するため、基材に対するマスク部分の密着性を保持することができる。 In this example, during film formation, the electrolyte membrane presses against the masked portion due to the liquid pressure of the plating solution. This pressure from the electrolyte membrane causes the masked portion to elastically deform, so that the masked portion can maintain its adhesion to the substrate.
本発明によれば、マスク構造体を用いた場合であっても、押圧時の電解質膜の損傷を抑えることができる。 According to the present invention, even when a mask structure is used, damage to the electrolyte membrane when pressed can be suppressed.
まず、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置1について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の一例を示す模式的断面図である。 First, a metal film forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a metal film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、成膜装置1は、電解質膜13と基材Bとの間にマスク構造体60を挟み込んだ状態で、電解めっきにより、所定のパターンPの金属皮膜Fを基材Bに成膜する成膜装置である。具体的には、成膜装置1は、陽極11と、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14と、を備える。
As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 is a film forming apparatus that forms a metal film F of a predetermined pattern P on the substrate B by electrolytic plating with a
成膜装置1は、陽極11およびめっき液Lを収容した収容体15と、基材Bを載置する載置台40と、マスク構造体60と、を備える。成膜時に、マスク構造体60は、基材Bとともに載置台40に載置される。電解質膜13は、マスク構造体60と陽極11との間に配置される。
The film forming apparatus 1 includes a
成膜装置1は、収容体15を昇降させる直動アクチュエータ70を備えている。本実施形態では、説明の便宜上、陽極11の下方に電解質膜13を配置し、さらにその下方にマスク構造体60および基材Bを配置することを前提としている。しかしながら、基材Bの表面に金属皮膜F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い。
The film forming apparatus 1 is equipped with a
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(即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い。基材Bは、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料からなってもよい。金属皮膜Fから配線パターンを形成する際には、基材Bは、樹脂等の絶縁性基板の表面に、銅などの下地層が形成された基材を用いる。この場合には、金属皮膜Fの成膜後、金属皮膜Fが成膜された部分以外の下地層をエッチング等で除去する。これにより、絶縁性基板の表面に、金属皮膜Fによる配線パターンを形成することができる。 The substrate B functions as a cathode. There are no particular limitations on the material of the substrate B, so long as it functions as a cathode (i.e., a surface having electrical conductivity). The substrate B may be made of a metal material such as aluminum or copper. When forming a wiring pattern from the metal coating F, the substrate B is a substrate in which a base layer such as copper is formed on the surface of an insulating substrate such as a resin. In this case, after the metal coating F is formed, the base layer other than the portion on which the metal coating F is formed is removed by etching or the like. This allows a wiring pattern made of the metal coating F to be formed on the surface of the insulating substrate.
陽極11は、一例として、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)の陽極である。陽極11は、ブロック状または平板状の形状を有する。陽極11の材料としては、例えば、銅などを挙げることができる。陽極11は、電源14の電圧の印加で溶解する。ただし、めっき液Lの金属イオンのみで成膜する場合、陽極11は、めっき液Lに対して不溶性の陽極である。陽極11は、電源14の正極に電気的に接続されている。電源14の負極は、載置台40を介して基材Bに電気的に接続されている。
The
めっき液Lは、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る。その金属の一例として、銅、ニッケル、金、銀、または鉄などを挙げることができる。めっき液Lは、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの酸で溶解(イオン化)した溶液である。該溶液の溶媒としては、一例として、水やアルコールなどが挙げられる。たとえば金属が銅の場合には、めっき液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 plating solution L is a solution that contains the metal of the metal film to be formed in an ionic state. Examples of such metals include copper, nickel, gold, silver, and iron. The plating solution L is a solution in which these metals are dissolved (ionized) with an acid such as nitric acid, phosphoric acid, succinic acid, sulfuric acid, or pyrophosphoric acid. Examples of the solvent for the solution include water and alcohol. For example, when the metal is copper, the plating solution L can be an aqueous solution containing copper sulfate, copper pyrophosphate, or the like.
電解質膜13は、めっき液Lに接触させることにより、めっき液Lとともに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る。電解質膜13は、可撓性を有した膜である。電源14により電圧を印加したときに、めっき液Lの金属イオンが、基材B側に移動することができるものであれば、電解質膜13の材料は特に限定されない。電解質膜13の材料としては、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などのイオン交換機能を有した樹脂等を挙げることができる。電解質膜の膜厚は、20μmから200μmの範囲にあることが好ましい。より好ましくは、その膜厚は、20μmから60μmの範囲にある。
The
収容体15は、めっき液Lに対して不溶性の材料からなる。収容体15には、めっき液を収容する収容空間15aが形成されている。収容体15の収容空間15aには、陽極11が配置されている。収容空間15aの基材Bの側には、開口部15dが形成されている。収容体15の開口部15dは、電解質膜13で覆われている。具体的には、電解質膜13の周縁は、収容体15と枠体17とで挟持されている。これにより、収容空間15a内のめっき液Lを、電解質膜13で封止することができる。
The
図1および図4に示すように、直動アクチュエータ70は、電解質膜13とマスク構造体60が接離自在となるように、収容体15を昇降させる。本実施形態では、載置台40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。直動アクチュエータ70は、電動式のアクチュエータであり、ボールねじ等(図示せず)によって、モータの回転運動を直動運動に変換する。ただし、電動式のアクチュエータの代わりに、油圧式または空気式のアクチュエータを用いてもよい。
As shown in Figures 1 and 4, the
収容体15には、めっき液Lを収容空間15aに供給する供給流路15bが形成されている。さらに、収容体15には、めっき液Lを収容空間15aから排出する排出流路15cが形成されている。供給流路15bおよび排出流路15cは、収容空間15aに連通する孔である。供給流路15bと排出流路15cとは、収容空間15aを挟んで形成されている。供給流路15bは、液供給管50に接続されている。排出流路15cは、液排出管52に流体的に接続されている。
The
成膜装置1は、液タンク90と、液供給管50と、液排出管52と、ポンプ80と、をさらに備える。図1に示すように、液タンク90には、めっき液Lが収容されている。液供給管50は、液タンク90と収容体15とを接続している。液供給管50には、ポンプ80が設けられている。ポンプ80は、液タンク90から収容体15へめっき液Lを供給する。液排出管52は、液タンク90と収容体15とを接続している。液排出管52には、圧力調整弁54が設けられている。圧力調整弁54は、収容空間15aのめっき液Lの圧力(液圧)を所定の圧力に調整する。
The film forming apparatus 1 further includes a
本実施形態では、ポンプ80を駆動させることにより、液タンク90から液供給管50内にめっき液Lが吸引される。吸引されためっき液Lは、供給流路15bから収容空間15aに圧送される。収容空間15aのめっき液Lは、排出流路15cを介して液タンク90へ戻される。このようにして、めっき液Lは、成膜装置1内を循環する。
In this embodiment, by driving the
さらに、ポンプ80の駆動を持続することにより、収容空間15aのめっき液Lの液圧を、圧力調整弁54で、所定の圧力に維持することができる。ポンプ80は、めっき液Lの液圧が作用した電解質膜13で、マスク構造体60を押圧するものである。したがって、ポンプ80は、本発明でいう「押圧機構」に相当する。ただし、電解質膜13でマスク構造体60を押圧することができるのであれば、押圧機構は特に限定されるものではない。ポンプ80の代わりに、めっき液を射出するピストンとシリンダで構成される射出機構であってもよい。
Furthermore, by continuing to drive the
載置台40は、一例として、導電性の材料(例えば金属)から形成されている。載置台40には、第1凹部41と、第2凹部42と、が形成されている。第1凹部41は、基材Bを収容する凹部である。第2凹部は、第1凹部41に基材Bを収容した状態で、マスク構造体60を収容する凹部である。
The mounting table 40 is formed of a conductive material (e.g., metal), for example. The mounting table 40 has a
図2は、図1に示す成膜装置1のマスク構造体60の模式的斜視図と、金属皮膜Fが成膜された基材Bの模式的斜視図である。図3Aは、図2に示すA-A線に沿った部分的な拡大断面図であり、図3Bは、図3AのC部の拡大断面図である。
Figure 2 is a schematic perspective view of the
マスク構造体60は、枠体61と、スクリーンマスク62と、を備えている。スクリーンマスク62は、金属皮膜Fの所定のパターンPに応じた貫通部分68が形成されている。スクリーンマスク62は、メッシュ部分64とマスク部分65を備えている。
The
メッシュ部分64は、格子状に複数の開口部64c、64c、…が形成されている。具体的には、図3Bに示すように、メッシュ部分64は、配向された複数の線材64a、64bが交差するように織り込まれた網目状の部分である。複数の線材64a、64a同士は間隔を空けて配列されており、これらに交差する複数の線材64b、64b同士は間隔を空けて配列されている。これにより、メッシュ部分64には、格子状に複数の開口部64c、64c、…が形成される。めっき液Lに対して耐食性を有するものであれば、線材64a、64bの材料は特に限定されるものではない。線材64a、64bの材料として、たとえば、ステンレス鋼など金属材料、またはポリエステルなどの樹脂材料などを挙げることができる。
The
マスク部分65は、メッシュ部分64の基材B側において、メッシュ部分64に固着されている。マスク部分65には、所定のパターンPに応じた貫通部分68が形成されている。マスク部分65は、電解質膜13からの押圧により、成膜時に基材Bに密着する部分である。基材Bに密着することができるのであれば、マスク部分65の材料は特に限定されるものではない。マスク部分65は、電解質膜13からの押圧により、圧縮弾性変形することが好ましい。たとえば、マスク部分65の材料として、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニル樹脂、ポリイミド樹脂、または、ポリエステル樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。所定のパターンPを有したスクリーンマスク62は、乳剤を用いた一般的なシルクスクリーンの製造技術で、製造可能である。したがって、スクリーンマスク62の製造方法の詳細な説明は、省略する。
The
枠体61は、スクリーンマスク62の周縁62aを、枠体61に対して基材B側(載置台40側)で支持している。具体的には、スクリーンマスク62の周縁62aは、枠体61に固着されている。本実施形態では、スクリーンマスク62は、矩形状の外形を有している。したがって、枠体61は、矩形の額縁状の形状を有する。マスク構造体60の形状を保持できるものであれば、枠体61の材料は特に限定されるものではない。たとえば、枠体61の材料として、ステンレス鋼などの金属材料、または熱可塑性樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。枠体61は、たとえば、金属板を打ち抜き加工により形成されたものであり、1mmから3mm程度の厚さを有する。なお、図3A等では、説明の便宜上、枠体61の厚さを、実際の厚さよりも厚く描いている。
The
枠体61の表面には、被覆部66が形成されている。被覆部66の材料は、枠体61の材料よりも軟質の弾性材料からなる。被覆部66は、内側被覆部66Aと、外側被覆部66Bと、平面被覆部66Cと、を備えている。
A covering
図3Aおよび図5Aに示すように、内側被覆部66Aは、電解質膜13に接触する枠体61の開口縁61aに沿って形成されている。内側被覆部66Aは、枠体61の開口縁61aを覆っている。ここで、枠体61の開口縁61aは、電解質膜13に対向する対向面61cと、枠体61の内部空間69を形成する内周面61dとにより、形成された稜線(エッジ部)である。内側被覆部66Aは、開口縁61aから内周面61dに沿って延在した延在部66Dを有している。
As shown in Figures 3A and 5A, the
外側被覆部66Bは、電解質膜13に対向する枠体61の外周縁61bに沿って形成されている。外側被覆部66Bは、枠体61の外周縁61bを覆っている。ここで、枠体61の外周縁61bは、電解質膜13に対向する対向面61cと、枠体61の外周面61eとにより、形成された稜線(エッジ部)である。外側被覆部66Bは、外周縁61bから外周面61eに沿って延在した延在部66Eを有している。
The
平面被覆部66Cは、開口縁61aと外周縁61bとの間に表面(対向面)61cに形成されている。平面被覆部66Cは、対向面61cを覆っている。平面被覆部66Cにより、内側被覆部66Aと外側被覆部66Bとが連続した1つの部分となる。本実施形態では、図3Aに示すように、被覆部66は、スクリーンマスク62の周縁62aが固着された表面を除く部分に、形成されている。
The
被覆部66の材料は、枠体61の材料よりも軟質の弾性材料からなる。電解質膜13の損傷を回避することができるものあれば、被覆部66の材料は特に限定されるものではない。被覆部66は、電解質膜13からの押圧により、圧縮弾性変形することが好ましい。たとえば、被覆部66の材料として、シリコーンゴム(PMDS)またはエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのゴム材料を挙げることができる。ゴム材料の硬度は、ショアA硬度で、HS100以下であることが好ましく、HS50以下であることがさらに好ましい。なお、「軟質の弾性材料」とは、たとえば、所定の規格の硬度計で測定して、相対的に硬度が低い材料であり、引張試験により、ヤング率が低い材料である。被覆部66の厚さは、枠体61の厚さよりも薄い。具体的には、被覆部66の厚さは、枠体61の厚さに対して、1/5から1/10程度の範囲にあることが好ましい。
The material of the covering
図4から図6を参照して、成膜装置1を用いた成膜方法について、説明する。まず、図6に示すように配置工程S1を行う。この工程では、基材Bとマスク構造体60を載置台40に配置する。具体的には、載置台40の第1凹部41に、基材Bを収容し、その後、第2凹部42に、マスク構造体60を収容する。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。
With reference to Figures 4 to 6, a film formation method using the film formation apparatus 1 will be described. First, as shown in Figure 6, the placement step S1 is performed. In this step, the substrate B and the
次に、押圧工程S2を行う。この工程では、まず、直動アクチュエータ70を駆動させ、図1の状態から図4に示す状態まで、マスク構造体60に向かって、収容体15を下降させる。次に、ポンプ80を駆動させる。これにより、収容体15の収容空間15aにめっき液Lが供給される。液排出管52には圧力調整弁54が設けられているため、収容空間15aのめっき液Lの液圧は、所定の圧力に維持される。この結果、図4に示すように、電解質膜13が液圧により、枠体61の内部空間69に向かって変形し、電解質膜13と基材Bとの間にマスク構造体60を挟み込むことができる。さらに、めっき液Lの液圧が作用した電解質膜13で、マスク構造体60を押圧することができる。
Next, the pressing step S2 is performed. In this step, first, the
ここで、図4および図5Aに示すように、スクリーンマスク62の周縁62aは、基材B側において枠体61に支持されているので、スクリーンマスク62を、基材Bの表面に密着させることができる。マスク部分65がゴム材料で形成されている場合、めっき液Lの液圧によって、マスク部分65が圧縮弾性変形し、マスク部分65と基材Bと間の密着性が向上する。
As shown in Figures 4 and 5A, the
さらに、電解質膜13の押圧が持続されると、図5Aおよび図5Bに示すように、スクリーンマスク62に形成された貫通部分68に、めっき液Lにより膨潤した電解質膜13から染み出した染み出し液(めっき液)Laが充填される。
Furthermore, when the pressure on the
図5Aに示すように、スクリーンマスク62の周縁62aは、枠体61に対して基材B側で支持されている。この支持によって、めっき液Lの液圧が電解質膜13に作用すると、電解質膜13が、枠体61の開口縁61aと枠体61の外周縁61bに向かって押し付けられる。
As shown in FIG. 5A, the
枠体61の開口縁61aに沿って、枠体61の材料よりも軟質の弾性材料からなる内側被覆部66Aが形成されている。さらに、電解質膜13に対向する枠体61の外周縁61bに沿って、枠体61の材料よりも軟質の弾性材料からなる外側被覆部66Bが形成されている。これにより、内側被覆部66Aが弾性変形するとともに、外側被覆部66Bが弾性変形し、電解質膜13が損傷することを回避することができる。
An
特に、図5Aとは異なり、枠体61の対向面61cが、載置台40の対向面40aよりも、電解質膜13側に突出している場合、枠体61の外周縁61bで電解質膜13が損傷し易い。第2凹部42の側面42aと枠体61の外周面61eとの間に隙間が形成されている場合にも、枠体61の外周縁61bで電解質膜13が損傷し易い。
In particular, unlike FIG. 5A, if the opposing
しかしながら、本実施形態の如く、枠体61に外側被覆部66Bを設けることにより、外側被覆部66Bが弾性変形し、電解質膜13が損傷することを回避することができる。さらに、第2凹部42の側面42aと枠体61の外周面61eとの間に隙間が形成されている場合、外側被覆部66Bが、シール材として機能し、この隙間にめっき液Lが侵入することを防止することができる。
However, in this embodiment, by providing the
また、平面被覆部66Cにより、内側被覆部66Aと外側被覆部66Bとが連続するように、電解質膜に対して対向面61cが形成され、対向面61cは、軟質の弾性材料で被覆されている。これにより、電解質膜13が枠体61に向かって押し付ける力を、軟質の弾性材料全体で分散することができる。この結果、電解質膜13に局所的に応力が作用することを抑えることができる。
The
なお、枠体61は、内側被覆部66Aよりも硬質である。したがって、枠体61が電解質膜13により押し付けられても、枠体61の形状は変形し難く、基材Bに対するスクリーンマスク62の密着性を保持することができる。
The
次に、成膜工程S3を行う。この工程では、押圧工程S2における電解質膜13による押圧状態を維持し、金属皮膜Fの成膜を行う。具体的には、陽極11と、基材Bとの間に電圧を印加する。これにより、電解質膜13の内部に含有された金属イオンが、染み出し液Laを介して、基材Bの表面に移動し、金属イオンは基材Bの表面で還元される。貫通部分68に充填された染み出し液Laは、電解質膜13により貫通部分68の内部に密封されているので、基材Bの表面に、所定のパターンの金属皮膜Fを成膜することができる(図2参照)。さらに、電解質膜13の押圧により、染み出し液Laは、均一に加圧されるので、均質な金属皮膜Fを成膜することができる。なお、金属皮膜Fにより配線を製造する際には、絶縁性の基材Bの表面に形成された導電性の下地層をエッチングすればよい。
Next, the film formation step S3 is performed. In this step, the pressing state by the
<変形例>
図7Aから図7Cは、変形例1から変形例3に係る成膜装置のマスク構造体の部分的な断面図である。これらの変形例が、図3Aに示す実施形態と相違する点は、マスク構造体60の枠体61に被覆された被覆部の形態である。したがって、上述した実施形態と相違する点を説明し、同様の構成は、その詳細な説明を省略する。
<Modification>
7A to 7C are partial cross-sectional views of mask structures of film forming apparatuses according to Modifications 1 to 3. These modifications differ from the embodiment shown in Fig. 3A in the form of a covering portion covering a
たとえば、枠体61の外周縁61bに、電解質膜13が直接接触しない場合には、図7Aに示すように、枠体61に、内側被覆部66Aのみを形成してもよい。また、図7Bに示すように、枠体61に、内側被覆部66Aと外側被覆部66Bとが個別に形成されてもよい。図7Bの変形例2によれば、上述した押圧工程S2および成膜工程S3において、電解質膜13の押圧により、内側被覆部66Aと外側被覆部66Bとが独立して弾性変形し、電解質膜13の損傷を回避することができる。
For example, when the
図7Cでは、枠体61の全面に、被覆部66が形成されている。すなわち、変形例3では、枠体61とスクリーンマスク62の周縁62aとの間にも、枠体61の材料よりも、軟質の弾性材料の材料からなる底部被覆部66Fが形成されている。したがって、電解質膜13の押圧により、底部被覆部66Fが弾性変形するので、マスク構造体60と基材Bとの密着性を高めることができる。
In FIG. 7C, a covering
図8は、変形例4に係る成膜装置1の載置台40の部分的な拡大断面図である。変形例4では、載置台40には、第2凹部42の開口縁42bに沿って、枠体61の材料よりも、軟質の弾性材料からなる縁被覆部48が形成されている。これにより、成膜時に、めっき液Lの液圧により、電解質膜13が第2凹部42の開口縁42bに向かって押し付けられたとしても、縁被覆部48が弾性変形し、電解質膜13が損傷することを回避することができる。
Figure 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the mounting table 40 of the film forming apparatus 1 according to the fourth modification. In the fourth modification, the mounting table 40 has an
特に、載置台40の対向面40aが、枠体61の対向面61cよりも、電解質膜13側に突出している場合、第2凹部42の開口縁42bで電解質膜13が損傷し易い。したがって、縁被覆部48を設けることにより、電解質膜13の損傷を回避することができる。さらに、本実施形態では、縁被覆部48と、被覆部66とは、同じ弾性材料からなるので、縁被覆部48と外側被覆部66Bとの接触による摩耗を抑えることができる。
In particular, when the opposing
本発明を以下の実施例により説明する。 The present invention is illustrated by the following examples.
[実施例]
成膜用の基材として、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たガラスエポキシ基板を準備した。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。次に、図1に示す実施形態に係る成膜装置を用いて銅皮膜を成膜した。マスク構造体は、ステンレス鋼製の枠体に、ショアA硬度HS50のシリコーンゴムの被覆部が形成されている。めっき液には、株式会社JCU製の硫酸銅水溶液(Cu-BRITE-SED)を用い、陽極にはCu板を使用した。電解質膜に、デュポン社のナフィオン(登録商標)を用いた。電成膜条件としては、めっき液の温度を42℃として、めっき液の液圧1MPa、電流密度7A/dm2、累積押圧時間500秒で、銅皮膜を成膜した。
[Example]
A glass epoxy substrate was prepared as a substrate for film formation, in which a layer of glass fiber cloth was impregnated with epoxy resin. Copper foil was formed on the surface of this glass epoxy substrate. Next, a copper film was formed using the film formation apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1. The mask structure was a stainless steel frame with a silicone rubber coating having a Shore A hardness of HS50. A copper sulfate aqueous solution (Cu-BRITE-SED) manufactured by JCU Corporation was used as the plating solution, and a Cu plate was used as the anode. Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont was used as the electrolyte membrane. The electrochemical film formation conditions were as follows: the temperature of the plating solution was 42° C., the liquid pressure of the plating solution was 1 MPa, the current density was 7 A/dm 2 , and the cumulative pressing time was 500 seconds.
[比較例]
実施例と同じように銅皮膜を成膜した。実施例と異なる点は、マスク構造体は、ステンレス鋼製の枠体に、被覆部を設けていない点である。
[Comparative Example]
A copper film was formed in the same manner as in Example 1. The difference from Example 1 was that the mask structure had no covering portion provided on the stainless steel frame.
成膜後の実施例および比較例の成膜装置に係る電解質膜の状態を確認した。実施例に係る成膜装置の電解質膜には損傷はなかった。一方、比較例に係る成膜装置の電解質膜は損傷していた。 The state of the electrolyte membrane in the membrane forming apparatus of the embodiment and the comparative example after membrane formation was confirmed. There was no damage to the electrolyte membrane in the membrane forming apparatus of the embodiment. On the other hand, the electrolyte membrane in the membrane forming apparatus of the comparative example was damaged.
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形態に係る成膜装置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 embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the film forming apparatus according to the above embodiment, but includes all aspects included in the concept of the present invention and the scope of the claims. In addition, each configuration may be appropriately and selectively combined to achieve the above-mentioned problems and effects. For example, the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiment may be appropriately changed depending on the specific aspect of the present invention.
1:成膜装置、13:電解質膜、40:載置台、41:第1凹部、42:第2凹部、42b:開口縁、60:マスク構造体、61:枠体、62:スクリーンマスク、64:メッシュ部分、65:マスク部分、61a:開口縁、61b:外周縁、66A:内側被覆部、66B:外側被覆部、68:貫通部分、B:基材、F:金属皮膜、L:めっき液
Reference Signs List 1: film forming apparatus, 13: electrolyte membrane, 40: mounting table, 41: first recess, 42: second recess, 42b: opening edge, 60: mask structure, 61: frame, 62: screen mask, 64: mesh portion, 65: mask portion, 61a: opening edge, 61b: outer periphery, 66A: inner covering portion, 66B: outer covering portion, 68: through portion, B: substrate, F: metal coating, L: plating solution
Claims (5)
前記成膜装置は、めっき液の液圧により、前記電解質膜で前記マスク構造体を押圧する押圧機構を備えており、
前記マスク構造体は、
前記所定のパターンに応じた貫通部分が形成されたスクリーンマスクと、
前記スクリーンマスクの周縁を、前記基材側で支持する枠体と、を備え、
前記枠体には、前記電解質膜に接触する開口縁に沿って、前記枠体の材料よりも軟質の弾性材料からなる内側被覆部が形成されている、成膜装置。 A film formation apparatus for forming a metal film having a predetermined pattern on a substrate by electrolytic plating in a state in which a mask structure is sandwiched between an electrolyte membrane and a substrate, the film formation apparatus comprising:
the film forming apparatus includes a pressing mechanism that presses the mask structure with the electrolyte membrane by a hydraulic pressure of a plating solution,
The mask structure includes:
a screen mask having through-holes formed therein according to the predetermined pattern;
a frame supporting a periphery of the screen mask on the base material side,
In the membrane forming apparatus, an inner covering portion made of an elastic material softer than the material of the frame is formed on the frame along an opening edge that contacts the electrolyte membrane.
前記載置台には、前記基材を収容する第1凹部と、前記第1凹部に前記基材を収容した状態で、前記マスク構造体を収容する第2凹部と、が形成されており、
前記載置台には、前記第2凹部の開口縁に沿って、前記軟質の弾性材料からなる縁被覆部が形成されている、請求項1に記載の成膜装置。 A mounting table for mounting the base material is provided,
the mounting table is formed with a first recess for accommodating the base material, and a second recess for accommodating the mask structure with the base material accommodated in the first recess,
The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the mounting table has an edge covering portion formed of the soft elastic material along an opening edge of the second recess.
格子状に開口部が形成されたメッシュ部分と、
前記メッシュ部分の前記基材側において、前記メッシュ部分に固着され、前記貫通部分を形成したマスク部分を有し、
前記マスク部分は、前記電解質膜の押圧により弾性変形する、請求項1に記載の成膜装置。
The screen mask comprises:
A mesh portion having openings formed in a lattice pattern;
a mask portion fixed to the mesh portion on the base material side of the mesh portion and having the through-portion formed therein;
The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the mask portion is elastically deformed by pressure from the electrolyte membrane.
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