用于形成金屬膜的膜形成系統(tǒng)和膜形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于形成金屬膜的膜形成系統(tǒng)和膜形成方法，更具體地，本發(fā)明涉及 能夠在基板的表面上均勻地形成薄金屬膜的膜形成系統(tǒng)和膜形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般而言，當(dāng)制造電子電路基板等時(shí)，在基板的表面上形成金屬膜以便形成金屬 電路圖案。例如，作為用于形成此類金屬膜的膜形成技術(shù)，已經(jīng)提出了一種用于通過諸如無 電鍍的鍍敷(plating)在諸如Si的半導(dǎo)體基板的表面上形成金屬膜（參見例如公開號為 2010-037622的日本專利申請(JP 2010-037622 A))，或者通過諸如濺射的PVD法形成金屬 膜的膜形成技術(shù)。
[0003] 然而，在執(zhí)行諸如無電鍍的鍍敷時(shí)，需要在水中清洗被鍍敷的基板，因此需要處理 在水清洗過程中使用的廢液。當(dāng)通過諸如濺射的PVD法在基板的表面上形成膜時(shí)，在涂覆的 金屬膜中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，因此對增加膜厚度有限制，特別是在濺射的情況下，存在僅允許在 高真空下形成膜的情況。
[0004] 鑒于這一點(diǎn)，已有人提出例如用于形成金屬膜的膜形成方法(參見例如公開號為 2012-219362的日本專利申請(JP 2012-219362 A))。該膜形成方法使用陽極、陰極、固體電 解質(zhì)膜和電源單元。固體電解質(zhì)膜被設(shè)置在陽極與陰極之間。電源單元在陽極與陰極之間 施加電壓。
[0005] 固體電解質(zhì)膜通過提前在基板的表面上旋涂包含固體電解質(zhì)膜前體的溶液并且 固化該溶液而形成。要涂覆的金屬離子浸透在固體電解質(zhì)膜中?；灞辉O(shè)置為與陽極相對， 以便與陰極實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通。通過在陽極與陰極之間施加電壓，使浸透在固體電解質(zhì)膜內(nèi)的金 屬離子在陰極側(cè)沉淀。這樣可以形成由金屬離子的金屬制成的金屬膜。
[0006] 然而，當(dāng)使用JP 2012-219362 A中描述的技術(shù)時(shí)，在使固體電解質(zhì)膜與基板無任 何間隙地接觸的同時(shí)形成膜，因此在固體電解質(zhì)膜與基板(金屬膜)之間產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的 氣體(氫氣），并且該氣體在膜形成過程中以壓縮的狀態(tài)殘留在金屬膜中。殘留的氣體變?yōu)?在金屬膜中產(chǎn)生諸如空隙和針孔的缺陷的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種用于形成金屬膜的膜形成系統(tǒng)和膜形成方法，該系統(tǒng)和方法能夠 形成難以產(chǎn)生諸如空隙和針孔的缺陷的金屬膜。
[0008] 本發(fā)明的第一方面提供一種用于形成金屬膜的膜形成方法。所述膜形成方法包 括:在陽極與基板之間設(shè)置位于所述陽極的表面上的固體電解質(zhì)膜，所述基板用作陰極;使 所述固體電解質(zhì)膜與所述基板接觸;通過以下方式在所述基板的表面上形成金屬膜:在所 述固體電解質(zhì)膜接觸所述基板的第一接觸狀態(tài)下，通過在所述陽極與所述基板之間施加電 壓，使金屬從金屬離子沉淀到所述基板的所述表面上，所述金屬離子被包含在所述固體電 解質(zhì)膜內(nèi)部，所述金屬膜由所述金屬制成;在所述金屬膜的形成期間，通過將所述固體電解 質(zhì)膜與所述基板之間的相對位置從所述第一接觸狀態(tài)變更為所述固體電解質(zhì)膜不接觸所 述基板的非接觸狀態(tài)，暫停所述金屬膜的形成;在暫停所述形成之后，將所述固體電解質(zhì)膜 與所述基板之間的所述相對位置變更為不同于所述第一接觸狀態(tài)的第二接觸狀態(tài)；以及在 所述第二接觸狀態(tài)下，重新開始所述金屬膜的形成。
[0009] 根據(jù)第一方面，固體電解質(zhì)膜被設(shè)置在陽極的表面上，并且使固體電解質(zhì)膜接觸 基板。在該第一接觸狀態(tài)下，通過以下方式在基板的表面上形成金屬膜:通過在陽極與基板 之間施加電壓，使金屬從被包含在固體電解質(zhì)膜內(nèi)部的金屬離子沉淀到基板的表面上。
[0010] 此時(shí)，在金屬膜的形成期間，通過將固體電解質(zhì)膜與基板之間的相對位置從第一 接觸狀態(tài)變更為非接觸狀態(tài)，暫停金屬膜的形成，因此可以從所形成的金屬膜中除去在膜 形成期間作為副產(chǎn)品產(chǎn)生的氣體(處于加壓狀態(tài)下的氣體)（去氣）。
[0011]隨后，在暫停形成之后，將固體電解質(zhì)膜與基板之間的相對位置變更為不同于第 一接觸狀態(tài)的第二接觸狀態(tài)，并且在第二接觸狀態(tài)下，重新開始金屬膜的形成。這樣，通過 將固體電解質(zhì)膜與基板之間的相對位置變更為不同的接觸狀態(tài)，難以在重新開始膜形成之 后，在相同部分處產(chǎn)生氣體（即，副產(chǎn)品）。這樣，通過變更固體電解質(zhì)膜與基板之間的相對 位置來重新開始膜形成，因此可以抑制諸如針孔的缺陷產(chǎn)生。
[0012] 只要固體電解質(zhì)膜接觸基板上的其中形成金屬膜的膜形成區(qū)域，并且允許金屬膜 在膜形成區(qū)域的所希望的范圍內(nèi)形成，固體電解質(zhì)膜和基板便可在變更固體電解質(zhì)膜與基 板之間的相對位置時(shí)相對地直線移動。
[0013] 在上述第一方面中，在重新開始所述金屬膜的形成時(shí)，可通過相對地旋轉(zhuǎn)移動所 述固體電解質(zhì)膜和所述基板來變更所述固體電解質(zhì)膜與所述基板之間的所述相對位置。
[0014] 根據(jù)此方面，可通過相對地旋轉(zhuǎn)移動固體電解質(zhì)膜和基板來變更固體電解質(zhì)膜與 基板之間的相對位置，并且在基板的表面上已經(jīng)形成的金屬膜上進(jìn)一步形成金屬膜以與已 經(jīng)形成的金屬膜相重合。例如，當(dāng)膜形成區(qū)域具有圓形形狀時(shí)，固體電解質(zhì)膜和基板可繞著 被設(shè)定為圓形膜形成區(qū)域的中心的旋轉(zhuǎn)中心相對地旋轉(zhuǎn)移動。當(dāng)膜形成區(qū)域具有正方形形 狀時(shí)，固體電解質(zhì)膜和基板只需繞著被設(shè)定為正方形膜形成區(qū)域的中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°、 180°或270°。當(dāng)膜形成區(qū)域具有矩形形狀時(shí)，固體電解質(zhì)膜和基板只需繞著被設(shè)定為矩形 膜形成區(qū)域的中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°。
[0015] 固體電解質(zhì)膜可在每次形成金屬膜時(shí)被包含金屬離子的溶液浸漬。在這種情況 下，可使用無孔材料作為陽極。然而，在上述第一方面中，可使用多孔材料作為所述陽極，并 且所述多孔材料可允許包含所述金屬離子的溶液滲透過所述多孔材料并將所述金屬離子 供給到所述固體電解質(zhì)膜。
[0016] 根據(jù)此方面，通過使用由多孔材料制成的陽極，可以使包含金屬離子的溶液滲透 過陽極的內(nèi)部，因此可以將滲透過的溶液供給到固體電解質(zhì)膜。由此，在膜形成期間，可以 隨時(shí)通過由多孔材料制成的陽極供給包含金屬離子的溶液。所供給的包含金屬離子的溶液 滲透過陽極的內(nèi)部并且接觸與陽極相鄰的固體電解質(zhì)膜，金屬離子浸漬到固體電解質(zhì)膜 內(nèi)。
[0017] 可以用陽極對固體電解質(zhì)膜加壓。由此，在膜形成期間，可以將金屬離子從陽極供 給到固體電解質(zhì)膜，并且在用固體電解質(zhì)膜對基板加壓的同時(shí)形成膜。
[0018] 結(jié)果，固體電解質(zhì)膜中的金屬離子在膜形成期間沉淀，并且從陽極側(cè)被供給。由 此，對被允許沉淀的金屬的量沒有限制，因此可以在多個(gè)基板的表面上連續(xù)形成具有所希 望的厚度的金屬膜。
[0019] 當(dāng)多孔材料被用作陽極并且通過固體電解質(zhì)膜利用陽極對基板加壓時(shí)，因?yàn)殛枠O 具有多孔表面，作用于基板的表面的壓力出現(xiàn)變化，從而由于這些變化，易于在將形成的金 屬膜中產(chǎn)生諸如針孔的缺陷。然而如上所述，即使在上述方面中，由于固體電解質(zhì)膜與基板 之間的相對位置發(fā)生變更，然后重新開始金屬膜的膜形成，因此這兩者之間的界面處的壓 力變化狀態(tài)也發(fā)生變更。這樣，不僅金屬膜的厚度變得均勻，固體電解質(zhì)膜與基板之間的不 良接觸也得到減輕，并且也抑制了諸如針孔的缺陷的產(chǎn)生。
[0020] 在上述方面中，所述膜形成方法可進(jìn)一步包括:在形成所述金屬膜時(shí)，通過對所述 陽極的表面加壓而利用所述固體電解質(zhì)膜對所述基板的膜形成區(qū)域均勻地加壓。所述陽極 的所述表面可與所述基板的所述表面內(nèi)的其中形成所述金屬膜的所述膜形成區(qū)域?qū)?yīng)。
[0021] 結(jié)果，在形成金屬膜時(shí)，可以對這樣的陽極表面加壓:該陽極表面與基板的表面內(nèi) 的其中形成金屬膜的膜形成區(qū)域?qū)?yīng)（即，與膜形成區(qū)域重合的陽極表面）。因此，可以利用 固體電解質(zhì)膜對基板的膜形成區(qū)域均勻地加壓，從而可以在使固體電解質(zhì)膜均勻地遵循 (follow)基板的膜形成區(qū)域的狀態(tài)下在基板上形成金屬膜。結(jié)果，可以在與基板的膜形成 區(qū)域?qū)?yīng)的表面上以較小的變化形成具有均勻厚度的均質(zhì)金屬膜。
[0022] 當(dāng)通過固體電解質(zhì)膜對基板的膜形成區(qū)域均勻地加壓時(shí)，作為副產(chǎn)品的氣體易于 在膜形成期間以壓縮的狀態(tài)集聚。如上所述，在此方面同樣地，在膜形成的過程中，固體電 解質(zhì)膜與基板之間的相對位置從第一接觸狀態(tài)變更為非接觸狀態(tài)，因此可以從金屬膜的表 面除去氣體，即，副產(chǎn)品。
[0023] 本發(fā)明的第二方面提供一種用于形成金屬膜的膜形成系統(tǒng)。所述