JP6699604B2 - Method for forming metal film - Google Patents

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Description

本発明は、固体電解質膜を用いて、基板の表面に、金属溶液の金属からなる金属皮膜を成膜する金属皮膜の成膜方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a metal film, which forms a metal film made of a metal of a metal solution on the surface of a substrate using a solid electrolyte membrane.

従来から、陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、固体電解質膜に基板を接触させた状態で、陽極と陰極に電圧を印加することにより、基板の表面に金属皮膜を成膜する方法が、利用されている。   Conventionally, the surface of the substrate is applied by applying a voltage to the anode and the cathode in a state where the substrate is in contact with the solid electrolyte membrane between the anode and the substrate which is disposed above the anode and corresponds to the cathode. A method of forming a metal film on a substrate is used.

このような技術として、たとえば、特許文献1には、陽極の下方に固体電解質膜を介して基板を配置して、陽極と基板との間に電圧を印加することにより、基板の表面に金属皮膜を成膜する成膜方法が開示されている。この成膜方法では、陽極とその下方に配置される固体電解質膜の双方に金属溶液が接触するように、金属イオンを含む金属溶液を収容する溶液収容部を備えた成膜装置を用いている。   As such a technique, for example, in Patent Document 1, a substrate is disposed below an anode via a solid electrolyte membrane, and a voltage is applied between the anode and the substrate, whereby a metal film is formed on the surface of the substrate. A film forming method for forming a film is disclosed. In this film-forming method, a film-forming apparatus provided with a solution container for containing a metal solution containing metal ions is used so that the metal solution comes into contact with both the anode and the solid electrolyte membrane disposed therebelow. .

成膜時には、陽極と基板との間に電圧を印加すると、溶液収容部に収容された金属溶液に含まれる金属イオンが、固体電解質膜内を、陽極から基板に向かう方向に移動し、基板の表面で還元される。これにより、基板の表面に金属皮膜を成膜することができる。   During film formation, when a voltage is applied between the anode and the substrate, the metal ions contained in the metal solution contained in the solution container move in the solid electrolyte membrane in the direction from the anode to the substrate, Reduced on the surface. Thereby, a metal film can be formed on the surface of the substrate.

特開2014−051701号公報JP, 2014-051701, A

しかしながら、特許文献1に示す成膜方法では、金属皮膜の成膜後、固体電解質膜を交換する際、陽極の下方に固体電解質膜が配置されているため、これらの間に存在する金属溶液が、溶液収容部から流下して漏洩してしまう。   However, in the film forming method disclosed in Patent Document 1, when the solid electrolyte film is replaced after the metal film is formed, the solid electrolyte film is arranged below the anode. , It flows down from the solution container and leaks.

このような点を鑑みると、たとえば、図5に示すように、陽極11の上方に固体電解質膜13を配置し、陽極11とともに金属溶液Lを収容するチャンバ(溶液収容部)15を設ければ、固体電解質膜13の取り外しに拘わらず、チャンバ15に金属溶液Lを収容した状態を保持することができる。   In view of such a point, for example, as shown in FIG. 5, if the solid electrolyte membrane 13 is arranged above the anode 11 and a chamber (solution accommodating portion) 15 for accommodating the metal solution L is provided together with the anode 11. Despite the removal of the solid electrolyte membrane 13, it is possible to maintain the state in which the metal solution L is contained in the chamber 15.

しかしながら、このような構造を採用すると、たとえば、図5に示すように、固体電解質膜13が金属溶液Lの表面張力により下方に凹んでしまい、固体電解質膜13の上方から基板Bを接触させたとしても、基板Bと固体電解質膜13との間に隙間Sが形成されてしまう。この状態で、陽極11と基板Bとの間に電源部14により電圧を印加し、基板Bの表面に金属皮膜を成膜しようとしても、隙間Sが形成された基板Bの表面の部分には、空気が噛み込んでいるため、金属イオンの流れを阻害してしまう。この結果、金属皮膜が成膜できず、金属皮膜を均一に成膜することができないことがある。   However, if such a structure is adopted, for example, as shown in FIG. 5, the solid electrolyte membrane 13 is recessed downward due to the surface tension of the metal solution L, and the substrate B is contacted from above the solid electrolyte membrane 13. However, a gap S is formed between the substrate B and the solid electrolyte membrane 13. In this state, even if a voltage is applied between the anode 11 and the substrate B by the power supply unit 14 to form a metal film on the surface of the substrate B, the portion of the surface of the substrate B where the gap S is formed is not formed. Since air is trapped, it obstructs the flow of metal ions. As a result, the metal film may not be formed and the metal film may not be formed uniformly.

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、固体電解質膜の上から基板を接触させた場合であっても、基板の表面に金属皮膜を均一に成膜することができる金属皮膜の成膜方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to uniformly form a metal film on the surface of the substrate even when the substrate is contacted from above the solid electrolyte membrane. It is to provide a method for forming a metal film that can be formed.

前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜方法は、陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、前記基板の表面が接触するように固体電解質膜を配置し、かつ、前記固体電解質膜と前記陽極とに接触するように、これらの間に金属イオンを含む金属溶液を配置した状態で、前記陽極と前記基板との間に、電圧を印加することにより、前記金属溶液の金属からなる金属皮膜を前記基板の表面に成膜する金属皮膜の成膜方法である。   In view of the above problems, the method for forming a metal film according to the present invention is a solid electrolyte such that an anode and a substrate disposed above the anode and corresponding to a cathode are in contact with the surface of the substrate. A voltage is applied between the anode and the substrate in a state where the membrane is placed and a metal solution containing metal ions is placed between them so as to contact the solid electrolyte membrane and the anode. By doing so, a metal film forming method for forming a metal film made of the metal of the metal solution on the surface of the substrate.

前記成膜方法では、前記陽極と前記陽極の上方に配置された前記固体電解質膜に前記金属溶液が接触するように、前記金属溶液を収容する溶液収容部を用いて、前記金属皮膜を成膜する。   In the film forming method, the metal film is formed by using a solution storage unit that stores the metal solution so that the metal solution contacts the anode and the solid electrolyte membrane disposed above the anode. To do.

前記成膜方法は、前記陽極と前記基板との間に前記固体電解質膜を配置して、前記溶液収容部の金属溶液が収容される収容空間を前記固体電解質膜で密閉するとともに、前記溶液収容部に前記金属溶液を供給する液供給工程と、前記液供給工程後、前記溶液収容部に収容された金属溶液を加圧することにより、前記固体電解質膜の中央から前記固体電解質膜が上側に隆起するように、前記固体電解質膜を凸形状に変形させる膜変形工程と、前記膜変形工程後、凸形状に変形した前記固体電解質膜に、前記固体電解質膜の上方から、前記基板の表面を押圧する押圧工程と、前記押圧工程後、前記陽極と前記基板との間に電圧を印加することにより、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を少なくとも含む。   In the film forming method, the solid electrolyte membrane is arranged between the anode and the substrate, and the accommodation space in which the metal solution of the solution accommodating portion is accommodated is sealed with the solid electrolyte membrane, and the solution accommodation is performed. Liquid supply step of supplying the metal solution to the portion, and after the liquid supply step, by pressurizing the metal solution stored in the solution storage portion, the solid electrolyte membrane bulges upward from the center of the solid electrolyte membrane. As described above, a membrane deforming step of deforming the solid electrolyte membrane into a convex shape, and the solid electrolyte membrane deformed into a convex shape after the membrane deforming step presses the surface of the substrate from above the solid electrolyte membrane. And a film forming step of forming the metal film by applying a voltage between the anode and the substrate after the pressing step.

本発明に係る金属皮膜の成膜方法によれば、凸形状に変形した固体電解質膜に、固体電解質膜の上方から、基板の表面を押圧した状態で、基板の表面に金属皮膜を成膜することができるので、基板の表面に金属皮膜を均一に成膜することができる。   According to the method for forming a metal film according to the present invention, a metal film is formed on the surface of a substrate while pressing the surface of the substrate from above the solid electrolyte film, on the solid electrolyte film deformed into a convex shape. Therefore, the metal film can be uniformly formed on the surface of the substrate.

本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of forming a metal film according to the first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for explaining the method of forming the metal membrane concerning a 1st embodiment. 本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。It is a typical sectional view for explaining the method of forming the metal membrane concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for explaining the film forming method of the metal film concerning a 2nd embodiment. 本発明の第1実施形態の比較となる金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for forming a metal film, which is a comparison with the first embodiment of the present invention.

以下に、図1〜4を参照して、本発明の第1および第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明する。   Hereinafter, a method for forming a metal film according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

1.金属皮膜の成膜装置1について
まず、図1を参照しながら金属皮膜の成膜装置1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図であり、後述する押圧工程S3の直前の状態を示した図である。
1. Metal Film Forming Apparatus 1 First, the metal film forming apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the method for forming a metal film according to the first embodiment of the present invention, and is a view showing a state immediately before a pressing step S3 described later.

図1に示すように、本実施形態に係る成膜装置1は、金属イオンから金属を析出させて、析出した金属からなる金属皮膜を基板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、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、または、一方向に電流が流れる半導体基板(ダイオード)などを挙げることができる。   As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 according to the present embodiment is an apparatus for depositing a metal from metal ions and forming a metal coating film of the deposited metal on the surface of the substrate B. Here, the substrate B includes a substrate made of a metal material such as aluminum, a substrate in which a metal underlayer is formed on a processed surface of a resin or a silicon substrate, or a semiconductor substrate (diode) in which a current flows in one direction. be able to.

成膜装置1は、金属製の陽極11と、陽極11の上方に配置され、陰極となる基板Bとの間に配置された固体電解質膜13と、陽極11と基板B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。   The film forming apparatus 1 includes a metal anode 11, a solid electrolyte membrane 13 arranged between the anode 11 and a substrate B serving as a cathode, and a voltage applied between the anode 11 and the substrate B. And a power supply unit 14 for applying the voltage.

陽極11は、チャンバ(溶液収容部)15を介して電源部14の正極に電気的に接続されており、陰極となる基板Bは、たとえば導電性材料からなる押え用治具17を介して、電源部14の負極に電気的に接続されている。チャンバ15は、後述する金属溶液Lに対して不溶性の材料からなる。押え用治具17は、基板Bを保持可能な構造になっている。   The anode 11 is electrically connected to the positive electrode of the power supply unit 14 via a chamber (solution storage unit) 15, and the substrate B serving as the cathode is, for example, via a holding jig 17 made of a conductive material, It is electrically connected to the negative electrode of the power supply unit 14. The chamber 15 is made of a material insoluble in the metal solution L described later. The holding jig 17 has a structure capable of holding the substrate B.

陽極11は、金属溶液Lに対して不溶性を有した酸化ルテニウム、白金、酸化イリジウムなどを挙げることができ、これらの金属が銅板などに被覆された陽極であってもよい。本実施形態では、陽極11は、金属皮膜の金属と同じ金属(金属溶液Lの金属イオンの金属)からなる可溶性の陽極であってもよい。   Examples of the anode 11 include ruthenium oxide, platinum, and iridium oxide which are insoluble in the metal solution L, and may be an anode in which these metals are coated on a copper plate or the like. In the present embodiment, the anode 11 may be a soluble anode made of the same metal as the metal of the metal film (metal of the metal ion of the metal solution L).

固体電解質膜13は、上述した金属溶液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基板Bの表面において金属イオン由来の金属を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。   The solid electrolyte membrane 13 can be impregnated with metal ions inside by contacting the metal solution L described above, and a metal derived from metal ions can be deposited on the surface of the substrate B when a voltage is applied. If so, it is not particularly limited. As the material of the solid electrolyte membrane, for example, fluorine-based resin such as Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, hydrocarbon-based resin, polyamic acid resin, ion exchange such as selemion (CMV, CMD, CMF series) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. The resin which has a function can be mentioned.

本実施形態では、チャンバ(溶液収容部)15は、金属溶液Lを収容するものであり、その内部には、金属溶液Lを収容する収容空間Gが形成されている。金属溶液Lは、たとえば、銅、ニッケル、銀などのイオンを含む電解液などを挙げることができ、金属溶液Lには、金属皮膜となる金属が、イオンの状態で存在する。   In the present embodiment, the chamber (solution storage unit) 15 stores the metal solution L, and the storage space G for storing the metal solution L is formed inside thereof. The metal solution L can be, for example, an electrolytic solution containing ions of copper, nickel, silver, or the like. In the metal solution L, a metal to be a metal film exists in an ionic state.

金属溶液Lを収容する収容空間Gには、陽極11が配置されており、チャンバ15の上方には、陽極11の表面の大きさと同じまたはそれよりも大きい開口部15aが形成されている。開口部15aには、固体電解質膜13がこれを覆うように配置される。具体的には、固体電解質膜13は、後述する加圧装置19により加圧される金属溶液Lの液圧が作用した状態で、開口部15aを封止できる程度に、チャンバ15に取付けられている。   The anode 11 is arranged in the accommodation space G for accommodating the metal solution L, and an opening 15a having the same size as or larger than the surface of the anode 11 is formed above the chamber 15. The solid electrolyte membrane 13 is arranged in the opening 15a so as to cover it. Specifically, the solid electrolyte membrane 13 is attached to the chamber 15 to such an extent that the opening 15a can be sealed under the action of the liquid pressure of the metal solution L pressurized by the pressure device 19 described later. There is.

本実施形態では、成膜装置1は、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧する加圧装置19を備えている。加圧装置19には、ポンプ、ピストンなどを挙げることができる。加圧装置19により、チャンバ15内に金属溶液Lを供給するばかりでなく、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧することにより、固体電解質膜13の中央から固体電解質膜13が上側に隆起するように、固体電解質膜13を凸形状に変形させることができる。   In the present embodiment, the film forming apparatus 1 includes a pressurizing device 19 that pressurizes the metal solution L contained in the chamber 15. The pressurizing device 19 may include a pump, a piston, and the like. The pressurizing device 19 not only supplies the metal solution L into the chamber 15 but also pressurizes the metal solution L contained in the chamber 15, so that the solid electrolyte membrane 13 rises upward from the center of the solid electrolyte membrane 13. As described above, the solid electrolyte membrane 13 can be deformed into a convex shape.

このようにして、陽極11と、陽極11の上方に配置され、陰極に相当する基板Bとの間に、基板Bの表面が接触するように固体電解質膜13を配置し、固体電解質膜13と陽極11とに接触するように、これらの間に金属溶液Lを配置することができる。そして、基板Bを固体電解質膜13に押圧し、陽極11と基板Bとの間に、電圧を印加し、金属溶液Lの金属からなる金属皮膜を基板Bの表面に成膜することができる。以下に、金属皮膜の成膜方法を、簡単に説明する。   In this way, the solid electrolyte membrane 13 is arranged between the anode 11 and the substrate B arranged above the anode 11 and corresponding to the cathode so that the surface of the substrate B is in contact with the solid electrolyte membrane 13. The metal solution L can be disposed between them so as to come into contact with the anode 11. Then, the substrate B can be pressed against the solid electrolyte membrane 13, a voltage can be applied between the anode 11 and the substrate B, and a metal film made of the metal of the metal solution L can be formed on the surface of the substrate B. The method for forming the metal film will be briefly described below.

2.金属皮膜の成膜方法について
以下に、本実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を、図2を参照して以下に説明する。図2は、本実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。この成膜方法では、まず、図2に示すように、液供給工程S1を行う。液供給工程S1では、陽極11と基板Bとの間に固体電解質膜13を配置し、チャンバ15に金属溶液Lを供給する。
2. Regarding Method of Forming Metal Film: Hereinafter, a method of forming a metal film according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flow chart for explaining the metal film forming method according to the present embodiment. In this film forming method, first, as shown in FIG. 2, a liquid supply step S1 is performed. In the liquid supply step S1, the solid electrolyte membrane 13 is arranged between the anode 11 and the substrate B, and the metal solution L is supplied to the chamber 15.

具体的には、固体電解質膜13でチャンバ15の開口部15aを覆い、かつ、固体電解質膜13で開口部15aを封止するように配置する。これにより、チャンバ15の金属溶液Lが収容される収容空間Gを固体電解質膜13で密閉することができる。なお、本実施形態では、固体電解質膜13の配置後、金属溶液Lの供給を行ったが、この順序が逆であってもよく、これらを同時に行ってもよい。   Specifically, the opening 15a of the chamber 15 is covered with the solid electrolyte membrane 13, and the opening 15a is sealed with the solid electrolyte membrane 13. Thereby, the accommodation space G of the chamber 15 in which the metal solution L is accommodated can be sealed with the solid electrolyte membrane 13. In the present embodiment, the metal solution L is supplied after the solid electrolyte membrane 13 is arranged, but the order may be reversed, or these may be carried out simultaneously.

次に、加圧装置19を用いて、タンク(図示せず)から、チャンバ15の収容空間Gに、金属溶液Lを供給する。具体的には、収容空間Gの空気をチャンバ15の排気口(図示せず)から排出しながら、収容空間Gに金属溶液Lを充填する。   Next, the pressure device 19 is used to supply the metal solution L from the tank (not shown) to the accommodation space G of the chamber 15. Specifically, the storage space G is filled with the metal solution L while the air in the storage space G is discharged from the exhaust port (not shown) of the chamber 15.

次に、膜変形工程S2を行う。膜変形工程S2では、液供給工程S1の後、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧装置19で加圧することにより、固体電解質膜13の中央から固体電解質膜13が上側に隆起するように、固体電解質膜13を凸形状に変形させる。具体的には、固体電解質膜13を、金属溶液Lの液圧で上側に膨らませる。金属溶液Lの液圧は、固体電解質膜13が大きく伸び、破損しないために、100kPa以下であることが好ましい。なお、液圧は、図1に示す圧力計18で測定することができる。   Next, the film deformation step S2 is performed. In the membrane deforming step S2, after the liquid supplying step S1, the metal solution L contained in the chamber 15 is pressurized by the pressurizing device 19 so that the solid electrolyte membrane 13 rises upward from the center of the solid electrolyte membrane 13. Then, the solid electrolyte membrane 13 is deformed into a convex shape. Specifically, the solid electrolyte membrane 13 is swollen upward by the liquid pressure of the metal solution L. The liquid pressure of the metal solution L is preferably 100 kPa or less so that the solid electrolyte membrane 13 is greatly expanded and is not damaged. The liquid pressure can be measured by the pressure gauge 18 shown in FIG.

次に、押圧工程S3を行う。押圧工程S3では、膜変形工程S2の後、凸形状に変形した固体電解質膜13に、固体電解質膜13の上方から、基板Bの表面を押圧する。具体的には、昇降装置(図示せず)に取付けられた押え用治具17を介して、固体電解質膜13の上方から下方に向かって、基板Bの表面を固体電解質膜13に押圧する。   Next, the pressing step S3 is performed. In the pressing step S3, after the film deforming step S2, the surface of the substrate B is pressed against the solid electrolyte membrane 13 deformed into a convex shape from above the solid electrolyte membrane 13. Specifically, the surface of the substrate B is pressed against the solid electrolyte membrane 13 from above to below the solid electrolyte membrane 13 via a holding jig 17 attached to a lifting device (not shown).

これにより、基板Bの中央が凸形状の固体電解質膜13の中央に接触し、押圧力の増加に伴い、基板Bの中央から縁部が、固体電解質膜13の中央から縁部に徐々に接触する。この結果、基板Bの中央からその縁部に向かって、これらの間に存在する空気を押出しながら、基板Bの表面を固体電解質膜13に接触させることができるので、固体電解質膜13と基板Bとの間の空気の噛み込みを抑えることができる。   As a result, the center of the substrate B comes into contact with the center of the convex solid electrolyte membrane 13, and as the pressing force increases, the edge from the center of the substrate B gradually comes into contact with the edge from the center of the solid electrolyte membrane 13. To do. As a result, the surface of the substrate B can be brought into contact with the solid electrolyte membrane 13 while pushing out the air existing between them from the center of the substrate B toward the edge of the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B. It is possible to suppress the trapping of air between and.

また、固体電解質膜13にシワがある場合には、固体電解質膜13に形成されたシワが伸ばされて、基板Bの表面を固体電解質膜13に均一に接触させることができる。なお、基板Bの表面が固体電解質膜13に完全に接触した後、さらに、成膜条件となる圧力で、基板Bの表面を固体電解質膜13にさらに押圧してもよい。   When the solid electrolyte membrane 13 has wrinkles, the wrinkles formed on the solid electrolyte membrane 13 are stretched so that the surface of the substrate B can be brought into uniform contact with the solid electrolyte membrane 13. In addition, after the surface of the substrate B is completely in contact with the solid electrolyte membrane 13, the surface of the substrate B may be further pressed against the solid electrolyte membrane 13 with a pressure that is a film forming condition.

次に、成膜工程S4を行う。成膜工程S4では、押圧工程S3の後、陽極11と基板Bとの間に電圧を印加することにより、金属皮膜を成膜する。陽極11と基板Bとの間に電圧を印加すると、チャンバ15に収容された金属溶液Lの金属イオンが、固体電解質膜13内を、陽極11から基板Bに向かって流れ、基板Bの表面で、これが還元されて、金属が析出する。これにより、基板Bの表面に金属皮膜を成膜することができる。   Next, the film forming step S4 is performed. In the film forming step S4, a metal film is formed by applying a voltage between the anode 11 and the substrate B after the pressing step S3. When a voltage is applied between the anode 11 and the substrate B, the metal ions of the metal solution L housed in the chamber 15 flow through the solid electrolyte membrane 13 from the anode 11 toward the substrate B, and the surface of the substrate B , This is reduced and metal is deposited. Thereby, a metal film can be formed on the surface of the substrate B.

本実施形態によれば、押圧工程S3において、固体電解質膜13と基板Bとの間における空気の噛み込みを抑えつつ、基板Bの表面を固体電解質膜13に均一に接触させることができる。このため、固体電解質膜13を流れる金属イオンの動きが阻害されることなく、基板Bの表面に金属皮膜を均一に成膜することができる。   According to this embodiment, in the pressing step S3, the surface of the substrate B can be brought into uniform contact with the solid electrolyte membrane 13 while suppressing the entrapment of air between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B. Therefore, the metal film can be uniformly formed on the surface of the substrate B without hindering the movement of the metal ions flowing through the solid electrolyte membrane 13.

〔第2実施形態〕
以下に、本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図であり、図4は、第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。なお、図3は、図4に示す損傷判定工程S21における模式的断面図である。
[Second Embodiment]
The method for forming a metal film according to the second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the method for forming a metal film according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates the method for forming a metal film according to the second embodiment. FIG. Note that FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in the damage determination step S21 shown in FIG.

本実施形態に係る成膜方法が、第1実施形態に係る成膜方法と相違する点は、センサ16により、固体電解質膜13の膨らみを検知し、固体電解質膜13の損傷を判定する損傷判定工程S21がさらに追加された点が相違する。その他の工程は同じであるので、詳細な説明を省略する。   The film forming method according to the present embodiment is different from the film forming method according to the first embodiment in that the sensor 16 detects a bulge of the solid electrolyte membrane 13 and determines damage to the solid electrolyte membrane 13 Damage determination The difference is that step S21 is further added. Since the other steps are the same, detailed description will be omitted.

本実施形態では、成膜装置1は、固体電解質膜13の膨らみを検出するセンサ16を備えている。センサ16は、たとえば、赤外線またはレーザ光などの光線を利用することにより、固体電解質膜13が凸形状に変形した際の固体電解質膜13の膨らみを検出する、または、その膨らみ量を検出する。   In the present embodiment, the film forming apparatus 1 includes a sensor 16 that detects a bulge of the solid electrolyte membrane 13. The sensor 16 detects a bulge of the solid electrolyte membrane 13 when the solid electrolyte membrane 13 is deformed into a convex shape, or detects the amount of the bulge by using light rays such as infrared rays or laser light.

本実施形態の成膜方法では、膜変形工程S2の後、固体電解質膜13の損傷を判定する損傷判定工程S21を行う。具体的には、損傷判定工程S21では、センサ16により、膜変形工程S2後に、固体電解質膜13の膨らみを検出した場合、または、その膨らみ量が所定範囲である場合、固体電解質膜13に損傷が無いと判断して、押圧工程S3に進む。   In the film forming method of the present embodiment, after the membrane deforming step S2, a damage determining step S21 for determining damage to the solid electrolyte membrane 13 is performed. Specifically, in the damage determination step S21, if the sensor 16 detects a bulge of the solid electrolyte membrane 13 after the membrane deformation step S2, or if the bulge amount is within a predetermined range, the solid electrolyte membrane 13 is damaged. If it is determined that there is no pressure, the process proceeds to the pressing step S3.

一方、損傷判定工程S21において、固体電解質膜13の膨らみを検出できない、または、その膨らみ量が所定範囲よりも小さい場合、固体電解質膜13に損傷があると判定し、金属溶液Lが固体電解質膜13から漏洩していると推定できる。この場合には、加圧装置19による加圧を停止し、金属溶液Lの液圧を低下させ、固体電解質膜13を交換する。これにより、固体電解質膜13のさらなる損傷により、過多の金属溶液が漏れることを未然に防ぐことができる。   On the other hand, in the damage determination step S21, when the bulge of the solid electrolyte membrane 13 cannot be detected or the bulge amount is smaller than the predetermined range, it is determined that the solid electrolyte membrane 13 is damaged, and the metal solution L is solid electrolyte membrane. It can be estimated that it is leaking from 13. In this case, the pressurization by the pressurizing device 19 is stopped, the liquid pressure of the metal solution L is reduced, and the solid electrolyte membrane 13 is replaced. As a result, it is possible to prevent the excess metal solution from leaking due to further damage to the solid electrolyte membrane 13.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention. However, they are included in the present invention.

第2実施形態では、センサで固体電解質膜の膨らみ量を測定し、固体電解質膜の損傷を判定したが、センサで固体電解質膜の膨らみ量を測定し、この測定した膨らみ量から固体電解質膜の寿命を予測してもよい。   In the second embodiment, the sensor measures the amount of swelling of the solid electrolyte membrane and determines the damage to the solid electrolyte membrane. However, the sensor measures the amount of swelling of the solid electrolyte membrane, and the sensor measures the amount of swelling of the solid electrolyte membrane. Life may be predicted.

1:成膜装置、11:陽極、13:固体電解質膜、14:電源部、15チャンバ(溶液処理部)、19:加圧装置   1: film forming device, 11: anode, 13: solid electrolyte membrane, 14: power supply part, 15 chamber (solution processing part), 19: pressurizing device

Claims (1)

陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、前記基板の表面が接触するように固体電解質膜を配置し、かつ、前記固体電解質膜と前記陽極とに接触するように、これらの間に金属イオンを含む金属溶液を配置した状態で、前記陽極と前記基板との間に、電圧を印加することにより、前記金属溶液の金属からなる金属皮膜を前記基板の表面に成膜する金属皮膜の成膜方法であって、
前記成膜方法では、前記陽極と前記陽極の上方に配置された前記固体電解質膜に前記金属溶液が接触するように、前記金属溶液を収容する溶液収容部を用いて、前記金属皮膜を成膜するものであり、
前記成膜方法は、前記陽極と前記基板との間に前記固体電解質膜を配置して、前記溶液収容部の金属溶液が収容される収容空間を前記固体電解質膜で密閉するとともに、前記溶液収容部に前記金属溶液を供給する液供給工程と、
前記液供給工程後、前記溶液収容部に収容された金属溶液を加圧することにより、前記固体電解質膜の中央から前記固体電解質膜が上側に隆起するように、前記固体電解質膜を凸形状に変形させる膜変形工程と、
前記膜変形工程後、凸形状に変形した前記固体電解質膜に、前記固体電解質膜の上方から、前記基板の表面を押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記陽極と前記基板との間に電圧を印加することにより、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を少なくとも含むことを特徴とする金属皮膜の成膜方法。
A solid electrolyte membrane is arranged between the anode and a substrate which is arranged above the anode and corresponds to the cathode so that the surface of the substrate is in contact, and is in contact with the solid electrolyte membrane and the anode. As described above, in the state in which a metal solution containing metal ions is arranged between them, a voltage is applied between the anode and the substrate to form a metal coating of the metal of the metal solution on the surface of the substrate. A method of depositing a metal coating on
In the film forming method, the metal film is formed by using a solution storage unit that stores the metal solution so that the metal solution contacts the anode and the solid electrolyte membrane disposed above the anode. Is what
In the film forming method, the solid electrolyte membrane is arranged between the anode and the substrate, and the accommodation space in which the metal solution of the solution accommodating portion is accommodated is sealed with the solid electrolyte membrane, and the solution accommodation is performed. A liquid supply step of supplying the metal solution to the part,
After the liquid supply step, by pressing the metal solution stored in the solution storage unit, the solid electrolyte membrane is deformed into a convex shape so that the solid electrolyte membrane bulges upward from the center of the solid electrolyte membrane. A film deformation step to
After the membrane deforming step, to the solid electrolyte membrane deformed into a convex shape, from above the solid electrolyte membrane, a pressing step of pressing the surface of the substrate,
After the pressing step, at least a film forming step of forming the metal film by applying a voltage between the anode and the substrate is included.
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