(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極となる基材との間において前記陽極の表面に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を基材に接触させると共に、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、前記固体電解質膜を前記基材に接触した状態で該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出することにより、前記金属からなる金属被膜を前記基材の表面に成膜する金属被膜の成膜方法であって、
前記金属被膜を成膜する際に、前記基材の表面のうち前記金属被膜が成膜される成膜領域に対応した前記陽極の表面を加圧することにより、前記固体電解質膜で前記基材の成膜領域を均一に加圧しながら、前記固体電解質膜で加圧された成膜領域の表面に前記金属被膜を成膜するものであり、
前記金属被膜の成膜時に、前記固体電解質膜と前記基材とを接触状態から非接触状態にすることにより前記金属被膜の成膜を中断し、該成膜の中断後、前記接触状態とは異なる接触状態となるように前記固体電解質膜と前記基材の接触状態を変更し、該変更した接触状態で前記金属被膜の成膜を再開することを特徴とする金属被膜の成膜方法。
【請求項２】
前記金属被膜の成膜を再開する際に、前記固体電解質膜と前記基材とを相対的に回転移動させることにより、前記固体電解質膜と前記基材の接触状態を変更することを特徴とする請求項１に記載の金属被膜の成膜方法。
【請求項３】
前記陽極として、前記金属イオンを含む溶液が透過し、かつ前記固体電解質膜に前記金属イオンを供給する、多孔質体を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の金属被膜の成膜方法。
【請求項４】
陽極と、前記陽極と陰極となる基材との間において前記陽極の表面に配置された固体電解質膜と、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備えており、前記固体電解質膜を前記基材に接触した状態で前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出させることにより、前記金属からなる金属被膜を成膜する金属被膜の成膜装置であって、
前記成膜装置は、前記固体電解質膜と前記基材との接触状態を非接触状態にした後に前記接触状態とは異なる接触状態に変更する変更機構と、
前記陽極に接触するとともに、該陽極を介して前記固体電解質膜で前記基材の表面を加圧する接触加圧部と、を備えており、
該接触加圧部は、前記基材の表面のうち前記金属被膜が成膜される成膜領域を前記固体電解質膜で均一に加圧するように、該成膜領域に対応した前記陽極の表面を加圧することを特徴とする金属被膜の成膜装置。
【請求項５】
前記変更機構は、前記固体電解質膜と前記基材とを相対的に回転移動させることにより、前記固体電解質膜と前記基材との接触状態を異なるものに変更する機構であることを特徴とする請求項４に記載の金属被膜の成膜装置。
【請求項６】
前記陽極は、前記金属イオンを含む溶液が透過し、かつ前記固体電解質膜に前記金属イオンを供給する、多孔質体からなることを特徴とする請求項４または５に記載の金属被膜の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属被膜の成膜装置および成膜方法に係り、特に、基材の表面に均一に薄い金属被膜を成膜することができる金属被膜の成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子回路基材などを製造する際には、金属回路パターンを形成すべく、基材の表面に金属被膜が成膜される。たとえば、このような金属被膜の成膜技術として、Ｓｉなどの半導体基材の表面に、無電解めっき処理などのめっき処理により金属被膜を成膜したり（例えば、特許文献１参照）、スパッタリングなどのＰＶＤ法により金属被膜を成膜したりする成膜技術が提案されている。
【０００３】
しかしながら、無電解めっき処理などのめっき処理を行なった場合には、めっき処理後の水洗が必要であり、水洗された廃液を処理する必要があった。また、スパッタリングなどのＰＶＤ法により基材表面に成膜を行った場合には、被覆された金属被膜に内部応力が生じるため、膜厚を厚膜化するには制限があり、特に、スパッタリングの場合には、高真空化でしか、成膜できない場合があった。
【０００４】
このような点を鑑みて、例えば、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に配置される固体電解質膜と、陽極と陰極との間に電圧を印加する電源部とを用いた、金属被膜の成膜方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
ここで、固体電解質膜は、予め基材の表面にその前駆体を含む溶液をスピンコートして硬化させたものであり、この固体電解質膜に被覆すべき金属イオンを含浸させる。そして、陽極に対峙させ、かつ、陰極に電気的に導電するように基材を配置し、陽極と陰極にとの間に電圧を印加することにより、固体電解質膜の内部に含浸された金属イオンを陰極側に析出させる。これにより、金属イオンの金属からなる金属被膜を成膜することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０３７６２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１９３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の技術を用いた場合には、固体電解質膜を基材に隙間なく接触させて成膜を行うので、固体電解質膜と基材（金属被膜）との間に、副生成物としてガス（水素ガス）が生成され、これが成膜途中に圧縮状態で金属被膜中に残存する。この残存したガスが、金属被膜にボイドまたはピンホールなどの欠陥を生成する要因となる。
【０００８】
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ボイドまたはピンホールなどの欠陥が生成され難い金属被膜を成膜することができる金属被膜の成膜装置およびその成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような点を鑑みて、本発明に係る金属被膜の成膜方法は、陽極と、陰極となる基材と、の間において前記陽極の表面に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を基材に接触させると共に、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、前記固体電解質膜を前記基材に接触した状態で該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出することにより、前記金属からなる金属被膜を前記基材の表面に成膜する金属被膜の成膜方法であって、前記金属被膜の成膜時に、前記固体電解質膜と前記基材とを接触状態から非接触状態にすることにより前記金属被膜の成膜を中断し、該成膜の中断後、前記接触状態とは異なる接触状態となるように前記固体電解質膜と前記基材の接触状態を変更し、該変更した接触状態で前記金属被膜の成膜を再開することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、陽極の表面に固体電解質膜を配置し、前記固体電解質膜を前記基材に接触させる。この状態で、陽極と基材との間に、電圧を印加し、固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出することにより、金属被膜を前記基材の表面に成膜することができる。
【００１１】
この際に、金属被膜の成膜時に、固体電解質膜と基材とを接触状態から非接触状態にすることにより金属被膜の成膜を中断するので、成膜時に副生成物として生成されたガス（加圧状態のガス）を成膜された金属被膜から脱気する（ガス抜きする）ことができる。
【００１２】
次に、成膜の中断後、接触状態とは異なる接触状態となるように固体電解質膜と基材の接触状態を変更し、変更した接触状態で金属被膜の成膜を再開する。このように、異なる接触状態となるように固体電解質膜と基材の接触状態を変更することで、成膜再開時に同じ個所に副生成物としてのガスが生成され難い。これにより、固体電解質膜と基材の接触状態を変更して成膜を再開することで、ピンホールなどの欠陥が生成されることを抑えることができる。
【００１３】
基材に金属被膜が成膜される成膜領域に、固体電解質膜が接触し、この成膜領域の所望の範囲に金属被膜を成膜することができるのであれば、固体電解質膜と基材の接触状態を変更する際には、固体電解質膜と基材を相対的に直線移動させてもよい。
【００１４】
しかしながら、より好ましい態様としては、前記金属被膜の成膜を再開する際に、前記固体電解質膜と前記基材とを相対的に回転移動させることにより、前記固体電解質膜と前記基材の接触状態を変更する。
【００１５】
この態様によれば、固体電解質膜と基材とを相対的に回転移動させることにより、両者の接触状態を変更するとともに、基材の表面にすでに成膜された金属被膜に完全に一致させて、その上からさらに成膜することができる。たとえば、成膜領域が円状である場合には、円状の成膜領域の中心を回転中心として、固体電解質膜と基材とを相対的に回転移動させてよい。また、成膜領域が正方形状であれば、その中心を回転軸として９０°、１８０°、または２７０°回転させればよい。さらに、成膜領域が長方形であれば、その中心を回転軸として１８０°回転させればよい。
【００１６】
ここで、金属被膜を成膜するごとに固体電解質膜を金属イオンを含む溶液に含浸させてもよく、この場合には、陽極は、無孔質体を用いることができる。しかしながら、より好ましい態様としては、前記陽極として、前記金属イオンを含む溶液が透過し、かつ前記固体電解質膜に前記金属イオンを供給する、多孔質体を用いる。
【００１７】
この態様によれば、多孔質体からなる陽極を用いることにより、金属イオンを含む溶液をその内部に透過させることができ、透過した溶液を、固体電解質膜に供給することができる。これにより、成膜時において、多孔質体である陽極を介して、金属イオンを含む溶液を随時供給することができる。供給された金属イオンを含む溶液は、陽極内部を透過して、陽極に隣接する固体電解質膜に接触し、固体電解質膜内に金属イオンが含浸される。
【００１８】
また、陽極で固体電解質膜を加圧することができ、これにより成膜時に、金属イオンを陽極から固体電解質膜に供給するとともに、この固体電解質膜で基材を加圧しながら成膜することができる。
【００１９】
このような結果、固体電解質膜内の金属イオンは、成膜時に析出すると共に、陽極側から供給されることになる。よって、析出させることができる金属量に制限を受けることがなく、所望の膜厚の金属被膜を、複数の基材の表面に連続して成膜することができる。
【００２０】
また、陽極に多孔質体を用い、固体電解質膜を介して陽極で基材を加圧した場合、陽極が多孔質の表面であるので、基材の表面に作用する圧力にバラつきが生じてしまい、このバラつきにより、成膜される金属被膜にピンホールなどの欠陥が生成され易い。しかしながら、上述した如く、このような態様であったとして、固体電解質膜と基材との接触状態を変更して金属被膜の成膜を再開するので、これらの界面における圧力のバラつきの状態も変化する。これにより、金属被膜の膜厚が均一となるばかりでなく、固体電解質膜と基材との接触不良が緩和されピンホールなどの欠陥の生成も抑制することができる。
【００２１】
さらに好ましい態様としては、前記金属被膜を成膜する際に、前記基材の表面のうち前記金属被膜が成膜される成膜領域に対応した前記陽極の表面を加圧することにより、前記固体電解質膜で前記基材の成膜領域を均一に加圧する。
【００２２】
このような結果、金属被膜を成膜する際に、基材の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に対応した陽極の表面（すなわち成膜領域に一致した陽極の表面）を加圧することができる。これにより、固体電解質膜で基材の成膜領域を均一に加圧することができるので、固体電解質膜を基材の成膜領域に均一に倣わせた状態で金属被膜を基材に成膜することができる。このような結果、バラつきの少ない均一な膜厚かつ均質な金属被膜を基材の成膜領域となる表面に成膜することができる。
【００２３】
ここで、固体電解質膜で基材の成膜領域を均一に加圧すれば、成膜時に副生成物のガスが圧縮状態で溜り易いが、上述した如く、この態様においも、成膜途中で固体電解質膜と基材とを接触状態から非接触状態にするので、副生成物のガスを金属被膜の表面から抜くことができる。
【００２４】
本発明として、上述した成膜方法を好適に実施することができる金属被膜の成膜装置も開示する。本発明に係る成膜装置は、陽極と、前記陽極と陰極となる基材との間において前記陽極の表面に配置された固体電解質膜と、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を少なくとも備えており、前記固体電解質膜を前記基材に接触した状態で前記陽極と前記基材との間に電圧を印加し、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出させることにより、前記金属からなる金属被膜を成膜する金属被膜の成膜装置であって、前記成膜装置には、前記固体電解質膜と前記基材との接触状態を非接触状態した後に前記接触状態とは異なる接触状態に変更する変更機構を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、成膜時に、陽極に固体電解質膜が配置された状態で、固体電解質膜を基材に接触させる。この状態で、陽極と陰極となる基材との間に電源部により電圧を印加することにより、該固体電解質膜の内部に含有された金属イオンから金属を前記基材の表面に析出することができる。この結果、金属イオンの金属からなる金属被膜を基材の表面に成膜することができる。
【００２６】
この際に、変更機構により、金属被膜の成膜時に、固体電解質膜と基材とを接触状態から非接触状態して金属被膜の成膜を中断し、成膜の中断後、接触状態とは異なる接触状態となるように固体電解質膜と基材の接触状態を変更し、変更した接触状態で金属被膜の成膜を再開することができる。
【００２７】
このよう結果、上述した如く、成膜時に副生成物として生成されたガス（加圧状態のガス）を成膜された金属被膜から脱気する（ガス抜きする）ことができるとともに、成膜再開時に同じ個所に副生成物としてのガスが生成され難い。
【００２８】
また、基材に金属被膜が成膜される成膜領域に、固体電解質膜が接触し、この成膜領域の所望の範囲に金属被膜を成膜することができるのであれば、固体電解質膜と基材の接触状態を変更する機構は、限定されるものではない。たとえば、固体電解質膜と基材を相対的に直線移動させることにより、固体電解質膜と前記基材との接触状態を異なるものに変更する機構などを挙げることができる。
【００２９】
しかしながら、より好ましい態様としては、前記変更機構は、前記固体電解質膜と前記基材とを相対的に回転移動させることにより、前記固体電解質膜と前記基材との接触状態を異なるものに変更する機構である。
【００３０】
この態様によれば、固体電解質膜と基材とを相対的に回転移動させることにより、両者の接触状態を変更するとともに、基材の表面にすでに成膜された金属被膜に完全に一致させて、その上からさらに成膜することができる。
【００３１】
さらに好ましい態様としては、前記陽極は、前記金属イオンを含む溶液が透過し、かつ前記固体電解質膜に前記金属イオンを供給する、多孔質体からなる。この態様によれば、この多孔質体からなる陽極は、金属イオンを含む溶液を内部に透過させることができ、透過した溶液（の金属イオン）を、前記固体電解質膜に供給することができる。これにより、成膜時において、多孔質体である陽極を介して、金属イオンを含む溶液を随時供給することができる。供給された金属イオンを含む溶液は、陽極内部を透過して、陽極に隣接する固体電解質膜に接触し、固体電解質膜内に金属イオンが含浸される。
【００３２】
このような結果、固体電解質膜内の金属イオンは、成膜時に析出すると共に、陽極側から供給されることになる。よって、析出させることができる金属量に制限を受けることがなく、所望の膜厚の金属被膜を、複数の基材の表面に連続して成膜することができる。
【００３３】
また、上述した如く、多孔質体からなる陽極を用いた場合には、固体電解質膜と基材との間の面圧にバラつきが生じやすいところ、固体電解質膜と基材との接触状態を変更して金属被膜の成膜を再開するので、これらの界面における圧力のバラつきの状態も変化する。これにより、金属被膜の膜厚が均一となるばかりでなく、ピンホールなどの欠陥の生成も抑制することができる。
【００３４】
さらに好ましい態様としては、前記成膜装置は、前記陽極に接触するとともに、該陽極を介して前記固体電解質膜で前記基材の表面を加圧する接触加圧部を備えており、該接触加圧部は、前記基材の表面のうち前記金属被膜が成膜される成膜領域を均一に加圧するように、該成膜領域に対応した前記陽極の表面を前記基材に加圧する。
【００３５】
この態様によれば、金属被膜を成膜する際に、接触加圧部により基材の表面のうち金属被膜が成膜される成膜領域に対応した陽極の表面（すなわち成膜領域に一致した陽極の表面）を加圧することができる。これにより、固体電解質膜で基材の成膜領域を均一に加圧することができるので、固体電解質膜を基材の成膜領域に均一に倣わせた状態で金属被膜を基材に成膜することができる。このような結果、バラつきの少ない均一な膜厚かつ均質な金属被膜を基材の成膜領域となる表面に成膜することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ボイドまたはピンホールなどの欠陥が生成され難い金属被膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金属被膜の成膜装置の模式的概念図。
【図２】図１に示す金属被膜の成膜装置による成膜方法を説明するための模式的断面図。
【図３】図２に示す成膜装置を用いて金属被膜を成膜する方法を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は、金属被膜の成膜を説明するための図、（ｂ）は、（ａ）に示す基材と成膜装置の接触状態から非接触状態にしたときの状態を示した図、（ｃ）は、接触状態を変更するために基材と固体電解質膜とを相対的に回転移動させた状態を示した図、（ｄ）は、（ａ）に示す接触状態とは異なる接触状態での金属被膜の成膜を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に本発明の実施形態に係る金属被膜の成膜方法を好適に実施することができる成膜装置について説明する。
【００３９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る金属被膜の成膜装置の模式的概念図である。図２は、図１に示す金属被膜の成膜装置による成膜方法を説明するための模式的断面図である。
【００４０】
図１に示すように、本発明に係る成膜装置１Ａは、金属イオンから金属を析出させて、該析出した金属からなる金属被膜を基材Ｂの表面に成膜する装置である。ここで、基材Ｂは、アルミニウムなどの金属材料からなる基材、または樹脂またはシリコン基材の処理表面に金属下地層が形成されている基材を用いる。
【００４１】
成膜装置１Ａは、金属製の陽極１１と、陽極１１と陰極となる基材Ｂとの間において陽極１１の表面に配置された固体電解質膜１３と、陽極１１と陰極となる基材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。
【００４２】
陽極１１は、金属イオンを含む溶液（以下、金属イオン溶液という）Ｌを陽極１１に供給するハウジング（金属イオン供給部）１５内に収容されている。ハウジング１５には上下方向に貫通した貫通部が形成され、その内部空間に陽極１１が収容されている。固体電解質膜１３には、陽極１１の下面を覆うように凹部が形成されており、固体電解質膜１３は、陽極１１の下部を収容した状態で、ハウジング１５の貫通部の下側開口を覆っている。
【００４３】
さらに、ハウジング１５の貫通部において、陽極１１の上面に接触し、陽極１１を加圧するための接触加圧部（金属パンチ）１９が配置されている。接触加圧部１９は、陽極１１を介して固体電解質膜１３で基材Ｂの表面を加圧するものである。具体的には、接触加圧部１９は、基材Ｂの表面のうち金属被膜Ｆが成膜される成膜領域Ｅを均一に加圧するように、成膜領域Ｅに対応した陽極１１の表面を加圧する。
【００４４】
本実施形態では、陽極１１の下面が基材Ｂの成膜領域Ｅに一致した大きさとなっており、陽極１１の上面と下面は同じ大きさである。したがって、後述する加圧手段１６の推力により接触加圧部１９で陽極１１の上面（全面）を加圧すると、陽極１１の下面（全面）で固体電解質膜１３を介して基材Ｂの成膜領域（全領域）Ｅを均一に加圧することができる。
【００４５】
さらに、ハウジング１５の一方側には、金属イオン溶液Ｌが収納された溶液タンク１７が、供給管１７ａを介して接続されており、その他方側には、使用後の廃液を回収する廃液タンク１８が、廃液管１８ａを介して接続されている。
【００４６】
ここで、供給管１７ａは、ハウジング１５の、金属イオン溶液Ｌの供給流路１５ａに接続されており、廃液管１８ａは、ハウジング１５の、金属イオン溶液Ｌの排出流路１５ｂに接続されている。図２に示すように、ハウジング１５の供給流路１５ａと排出流路１５ｂとを繋ぐ流路には、多孔質からなる陽極１１が配置されている。
【００４７】
このように構成することにより、溶液タンク１７に収納された金属イオン溶液Ｌが、供給管１７ａを介してハウジング１５の内部に供給される。ハウジング１５内では、金属イオン溶液Ｌが供給流路１５ａを通過し、供給流路１５ａから陽極１１内に金属イオン溶液Ｌが流れる。陽極１１内を通過した金属イオン溶液Ｌは、排出流路１５ｂを流れ、廃液管１８ａを介して廃液タンク１８に送ることができる。
【００４８】
さらに、接触加圧部１９には、加圧手段１６が接続されている。加圧手段１６は、陽極１１を基材Ｂに向かって移動させることにより、固体電解質膜１３を基材Ｂの成膜領域Ｅに加圧するものである。例えば、加圧手段１６としては、油圧式または空気式のシリンダなどを挙げることができる。さらに、加圧手段１６には、回転駆動機構が設けられており、回転駆動機構を動作させることにより、固体電解質膜１３を含むハウジング１５全体を回転させることができる。
【００４９】
また、成膜装置１Ａは、基材Ｂを固定し、陽極１１に対して基材Ｂのアライメントを調整する基台２１を備えており、基台２１にも、回転駆動機構が設けられており、回転駆動機構を動作させることにより、基台２１に載置された基材Ｂを回転させることができる。
【００５０】
ここで、固体電解質膜１３と基材Ｂとの接触状態を非接触状態した後に接触状態とは異なる接触状態に変更する変更機構が、上述した加圧手段１６と、加圧手段１６および基台２１に設けられた回転駆動機構に相当する。すなわち、本実施形態では、加圧手段により、固体電解質膜１３と基材Ｂとを接触状態または非接触状態のいずれかの状態にすることができる。さらに、回転駆動機構を起動させることにより、固体電解質膜１３と基材Ｂとを相対的に回転移動させ、この結果、固体電解質膜１３と基材Ｂとの接触状態を異なるものに変更することができる。
【００５１】
陽極１１は、金属イオン溶液Ｌが透過し、かつ固体電解質膜に金属イオンを供給する、多孔質体からなる。このような多孔質体としては、（１）金属イオン溶液Ｌに対して耐食性を有し、（２）陽極として作用可能な導電率を有し、（３）金属イオン溶液Ｌを透過することができ、（４）後述する接触加圧部１９を介して加圧手段１６により加圧することができるものであれば、特に限定されるものではなく、たとえば、発泡チタンなど、めっき金属イオンよりもイオン化傾向が低く（あるいは、電極電位が高く）、開気孔の連続気泡体からなる発泡金属体などを挙げることができる。
【００５２】
また、上述した（３）の条件を満たすものであれば、特に限定されるものではないが、発泡金属体を用いる場合には、気孔率５０〜９５体積％程度、孔径５０〜６００μｍ程度、厚さ０．１〜５０ｍｍ程度のものが好ましい。
【００５３】
金属イオン溶液Ｌは、たとえば、銅、ニッケル、銀などのイオンを含む水溶液などを挙げることができる。たとえば、銅イオンの場合には、硫酸銅、ピロリン酸銅などを含む溶液を挙げることができる。そして、固体電解質膜１３は、固体電解質からなる膜、フィルム等を挙げることができる。
【００５４】
固体電解質膜１３は、上述した金属イオン溶液Ｌに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸することができ、電圧を印加したときに基材Ｂの表面において金属イオン由来の金属が析出するとこができるのであれば、特に限定されるものではない。固体電解質膜の材質としては、たとえばデュポン社製のナフィオン（登録商標）などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、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。
【００５５】
以下に本実施形態にかかる成膜方法について説明する。図３は、図２に示す成膜装置を用いて金属被膜を成膜する方法を説明するための模式的断面図であり、（ａ）は、金属被膜の成膜を説明するための図、（ｂ）は、（ａ）に示す基材と成膜装置の接触状態から非接触状態にしたときの状態を示した図、（ｃ）は、接触状態を変更するために基材と固体電解質膜とを相対的に回転移動させた状態を示した図、（ｄ）は、（ａ）に示す接触状態とは異なる接触状態での金属被膜の成膜を説明するための図である。
【００５６】
まず、図３（ａ）に示すように、基台２１に基材Ｂを配置し、陽極１１に対して基材Ｂのアライメントを調整し基材Ｂの温度調整を行う。次に、多孔質体からなる陽極１１の表面に固体電解質膜１３を配置し、固体電解質膜１３を基材Ｂに接触させる。
【００５７】
次に、加圧手段１６を用いて、陽極１１を基材Ｂに向かって移動させることにより、固体電解質膜１３を基材Ｂの成膜領域Ｅに加圧する。これにより、陽極１１を介して固体電解質膜１３を加圧することができるので、固体電解質膜１３を成膜領域Ｅの基材Ｂの表面に均一に倣わせることができる。すなわち、陽極１１をバックアップ材として固体電解質膜１３を基材に接触（加圧）しながら、より均一な膜厚の金属被膜Ｆを成膜することができる。
【００５８】
次に、電源部１４を用いて、陽極１１と陰極となる基材Ｂとの間に電圧を印加し、固体電解質膜１３の内部に含有された金属イオンから金属を基材Ｂの表面に析出させる。陽極１１は、金属製の接触加圧部１９と直接的に接触しているので、接触加圧部１９と導通している。したがって、電源部１４により、陽極１１と基材Ｂとの間に電圧を印加することができる。
【００５９】
この際、陽極１１内部に、金属イオン溶液Ｌを流しながら金属被膜Ｆの成膜を行う。このような結果、多孔質体からなる陽極１１を用いることにより、金属イオン溶液Ｌをその内部に透過させることができ、金属イオン溶液Ｌを金属イオンとともに、固体電解質膜１３に供給することができる。これにより、成膜時において、多孔質体である陽極１１内部に、金属イオン溶液Ｌを随時安定して供給することができる。供給された金属イオン溶液Ｌは、陽極１１内部を透過して、陽極１１に隣接する固体電解質膜１３に接触し、固体電解質膜１３内に金属イオンが含浸される。
【００６０】
そして、陽極１１と、陰極となる基材Ｂと、の間に電圧を印加することにより、陽極側から供給された金属イオンは、固体電解質膜１３内の金属イオンは陽極１１側から基材Ｂ側に移動し、固体電解質膜１３の内部に含有された金属イオンから金属が基材Ｂの表面に析出される。これにより、金属被膜Ｆを基材Ｂの表面に成膜することができる。
【００６１】
さらに、金属被膜Ｆを成膜する際に、基材Ｂの表面のうち金属被膜Ｆが成膜される成膜領域に対応した陽極１１の表面を接触加圧部１９で加圧することにより、固体電解質膜１３で基材Ｂの成膜領域を均一に加圧することができる。
【００６２】
このような結果、金属被膜を成膜する際に、接触加圧部１９により基材Ｂの表面のうち金属被膜Ｆが成膜される成膜領域に対応した陽極１１の表面（すなわち成膜領域に一致した陽極の表面）を加圧することができる。
【００６３】
これにより、固体電解質膜１３で基材Ｂの成膜領域を均一に加圧することができるので、固体電解質膜１３を基材Ｂの成膜領域に均一に倣わせた状態で金属被膜を基材に成膜することができる。このような結果、バラつきの少ない均一な膜厚かつ均質な金属被膜を基材の成膜領域となる表面に成膜することができる。
【００６４】
ここで、図３（ａ）の状態で金属被膜Ｆの成膜を続けると、固体電解質膜１３で基材Ｂの成膜領域を均一に加圧されるので、成膜時に副生成物の水素ガスが金属被膜Ｆの内部に圧縮状態で溜り易い。
【００６５】
そこで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、金属被膜Ｆの成膜時に、固体電解質膜１３と基材Ｂとを接触状態から非接触状態にすることにより金属被膜Ｆの成膜を中断する。具体的には、加圧手段１６を上方に駆動することにより、固体電解質膜１３と基材Ｂとを接触状態から非接触状態にする。これにより、成膜時に副生成物として生成されたガス（加圧状態のガス）を成膜された金属被膜から脱気する（ガス抜きする）ことができる。
【００６６】
次に、成膜の中断後、接触状態とは異なる接触状態となるように固体電解質膜１３と基材Ｂの接触状態を変更し、変更した接触状態で金属被膜の成膜を再開する。具体的には、図３（ｃ）に示すように、上述した回転駆動機構を用いて、固体電解質膜１３と基材Ｂとを相対的に回転移動させる。
【００６７】
その後、図３（ｄ）に示すように、加圧手段１６により固体電解質膜１３と基材Ｂを接触させる。この結果、図３（ａ）の状態とは異なり、固体電解質膜１３と基材Ｂとの接触状態は変更されることになる。この状態で、図３（ａ）の説明でしたように、すでに成膜された金属被膜Ｆの表面にさらに金属被膜を成膜する。
【００６８】
このように、図３（ａ）に示す接触状態とは異なる接触状態となるように固体電解質膜１３と基材Ｂの接触状態を変更することで、成膜再開時に同じ個所に副生成物としてのガスが生成され難く、さらには、成膜時の固体電解質膜１３と基材Ｂとの面圧の状態も変化する。このように、固体電解質膜と基材の接触状態を変更して成膜を再開することで、ピンホールなどの欠陥が生成されることを抑えることができる。
【００６９】
固体電解質膜１３と基材Ｂとを相対的に回転移動させることにより、両者の接触状態を変更するとともに、基材Ｂの表面にすでに成膜された金属被膜Ｆに完全に一致させて、その上からさらに成膜することができる。
【００７０】
本実施形態では、陽極１１に多孔質体を用い、固体電解質膜１３を介して陽極１１で基材Ｂを加圧している。このため、図３（ａ）に示す状態で成膜を続けると、陽極１１が多孔状の表面であるので、基材Ｂの表面に作用する圧力にバラつきが生じてしまい、このバラつきにより、成膜される金属被膜にピンホールなどの欠陥が生成され易い。
【００７１】
しかしながら、本実施形態では、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、固体電解質膜１３と基材Ｂとの接触状態を変更して金属被膜Ｆの成膜を再開するので、これらの界面における圧力のバラつきの状態も図３（ａ）の状態から変化する。これにより、金属被膜Ｆの膜厚が均一となるばかりでなく、ピンホールなどの欠陥の生成も抑制することができる。
【実施例】
【００７２】
本発明を以下の実施例により説明する。
［実施例１］
上述した図１に示す装置を用いて金属被膜を成膜した。表面に成膜する基材として、純アルミニウム基材（５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）を準備し、この表面にＮｉメッキ被膜を形成し、さらにニッケル被膜の表面に、Ａｕメッキ被膜を形成した。次に、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの発泡チタンからなる多孔質体（三菱マテリアル製）の表面に、成膜領域に相当する成膜用表面に白金めっきを厚さ３μｍ被覆した陽極を用いた。
【００７３】
固体電解質膜に、膜厚１７３μｍの電解質膜（デュポン社製：ナフィオンＮ１１７）を用いた。金属イオン溶液に、１ｍｏｌ／Ｌの硫酸銅溶液を準備し、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２、金属イオン溶液の流量１０ｍｌ／ｍｉｎ、陽極の上部より０．５ＭＰａで加圧しながら、成膜を行った。この際に、図１に示すような条件で１０秒間成膜（回転前の析出時間）後、固体電解質膜と基材とを接触状態から非接触状態にすることにより金属被膜の成膜を中断した。次に、上述した接触状態とは異なる接触状態となるように固体電解質膜と基材の接触状態を変更し（固体電解質膜側を１８０°回転させて固体電解質膜と基材とを接触させ）、変更した接触状態で金属被膜の成膜を再開した。回転後の成膜時間（回転後の析出時間）を９分５０秒とした。
【００７４】
［実施例２〜４］
実施例１と同じように金属被膜の成膜を行った。実施例２〜４が実施例１と相違する点は、回転前の析出時間と、回転後の析出時間を表１に示すようにした点である。
【００７５】
［比較例１］
実施例１と同じように金属被膜の成膜を行った。比較例１が実施例１と相違する点は、回転前の析出時間と、回転後の析出時間を表１に示すようにした点である。
【００７６】
＜被覆率とピンホールの有無の確認＞
実施例１〜４および比較例１において成膜された金属被膜の被覆率とピンホールの有無を確認した。この結果を表１に示す。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
（結果）
実施例１〜３の場合には、金属被膜の被覆率は１００％であり、ピンホールはほとんどなかった。また、実施例４の場合には、被覆率は実施例１〜３のものよりも若干低下し、ピンホールの数は、実施例１〜４のものよりも若干多かった。比較例１の金属被膜は、ピンホールが無数にあった。これは、実施例１〜４の場合には、成膜途中に金属被膜に生成されるガスを抜き、異なる接触状態で固体電解質膜と基材とを接触しながら成膜することができたからであると考えられる。
【００７９】
全成膜時間（析出時間）の１／２まで、すなわち、金属被膜の厚みが、目標厚みの１／２に到達する前に、固体電解質膜と基材との接触状態を変更すれば、被覆率が高くピンホールの少ない金属被膜を成膜することができると考えられる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００８１】
たとえば、本実施形態では、成膜領域が円状であったが、成膜領域が正方形状であれば、その中心を回転軸として固体電解質膜と基材とを９０°回転させればよく、成膜領域が長方形であれば、その中心を回転軸として１８０°回転させればよい。また、成膜領域が、対象でない形状である場合には、同じ構成の複数の成膜装置を順次用いて、成膜を行えばよい。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ：成膜装置、１１：陽極、１３：固体電解質膜、１４：電源部、１５：ハウジング、１５ａ：供給流路、１５ｂ：排出流路、１６：加圧手段、１７溶液タンク、１７ａ：供給管、１８：廃液タンク、１８ａ：廃液管、１９：接触加圧部、２１：基台、Ｆ：金属被膜、Ｌ：金属イオン溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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