[发明专利]成膜用金属溶液和金属膜形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于形成镍膜的成膜用金属溶液，和使用该成膜用金属溶液形成金属膜的金属膜形成方法。更具体地，本发明涉及适合于通过使固体电解质膜与基材相接触来在基材的表面上形成金属膜的成膜用金属溶液，和使用该成膜用金属溶液形成金属膜的金属膜形成方法。

背景技术

在制造电子电路基材等的过程中，通常在基材的表面上形成有镍膜以形成镍电路图案。已提出的形成此类金属膜的技术包括通过诸如无电解电镀之类的电镀而在由硅(Si)等制成的半导体基材的表面上形成金属膜的技术(例如，参见日本专利申请公报No.2010-037622(JP2010-037622A))和通过诸如溅镀之类的物理气相沉积(PVD)来形成金属膜的技术。

但是，诸如无电解电镀之类的电镀形成了对在电镀之后对基材进行水洗的需求和对水洗带来的废液进行处理的需求。当通过诸如溅镀之类的PVD在基材的表面上形成膜时，在所形成的金属膜中产生内部应力。这对膜厚的增加施加了限制。特别地，当采用溅镀时，膜仅可在高真空下形成。

鉴于这一点，例如，提出了如图4所示的成膜装置(例如，参见WO2013/125643)，该成膜装置至少包括阳极11、固体电解质膜13和电源部(未示出)。阳极11由多孔材料制成。固体电解质膜13配置在阳极11与用作阴极的基材B之间，使得包含金属离子的水溶液与固体电解质膜13的阳极11侧部分相接触。电源部在阳极11与基材B之间施加电压。

该成膜装置的外罩15具有储器19，包含金属离子的水溶液被储存在该储器中。阳极11和固体电解质膜13配置成使得储存在储器19中的包含金属离子的水溶液可以经由阳极11被供给到固体电解质膜13。

对于上述成膜装置，由金属制成的金属膜F形成在基材B的表面上。具体地，当电源部在阳极11与基材B之间施加电压时金属膜F形成在基材B的表面上，使得金属从固体电解质膜13中包含的金属离子在基材B的表面上析出。

但是，当采用WO2013/125643中记载的技术时，固体电解质膜13与基材B之间可能产生氢气，并且这样产生的氢气可能蓄积在固体电解质膜13与基材B之间。蓄积的氢气如图4所示呈气泡形式存在于固体电解质膜13与已在压力下与固体电解质膜13相接触的基材B之间。因而，在形成有氢气气泡的位置会妨碍金属析出。结果，在金属膜F中形成了金属未析出的未析出部(空隙)，并且这些空隙使金属膜F不均匀。

发明内容

本发明提供了一种用以抑制在安置成彼此相接触的固体电解质膜和基材之间产生氢气的成膜用金属溶液，和使用该成膜用金属溶液形成金属膜的金属膜形成方法。

作为认真研究的结果，本发明人推定当金属在离子状态下溶解在其中的溶剂为水时，由于水的自离子化而存在的氢离子(自由氢)在金属在用作阴极的基材的表面上析出时被还原，从而产生氢气。基于该推定，本发明人已获得使用氢离子浓度比水低的溶剂使得能比在使用水作为溶剂的情况下更可靠地抑制氢气的产生的新发现。

本发明是基于本发明人获得的这种新发现。本发明的第一方面涉及一种用于在成膜时向固体电解质膜供给金属离子的成膜用金属溶液，在成膜时，所述固体电解质膜配置在阳极与作为阴极的基材之间，并且所述固体电解质膜与所述基材相接触且电压被施加在所述阳极与所述基材之间以从所述固体电解质膜中包含的金属离子在所述基材的表面上析出金属，从而在所述基材的表面上形成所述金属的金属膜。所述成膜用金属溶液包含溶剂和在离子状态下溶解在所述溶剂中的金属。所述成膜用金属溶液的氢离子浓度在25℃下处于0至10^-7.85mol/L的范围内。

根据本发明的第一方面，通过将成膜用金属溶液的氢离子浓度维持在上述范围内来降低从固体电解质膜的阳极侧移动到阴极侧的氢离子(质子)的总量。因此，能抑制在安置成彼此相接触的固体电解质膜和基材之间产生氢气。

0mol/L的氢离子浓度意味着成膜用金属溶液不包含氢离子，且氢离子浓度的上限值10^-7.85mol/L(在25℃下)低于在水的自离子化时取得的10^-7mol/L的氢离子浓度。作为本发明人进行的实验的结果，已发现当氢离子浓度超过10^-7.85mol/L(在25℃下)时，由于氢气的产生而未形成均匀的金属膜。

在本发明中，当被用作溶质的金属盐不包含氢时，成膜用金属溶液的氢离子浓度等于溶剂的氢离子浓度。由于大部分用来形成膜的金属的金属盐不包含氢，所以成膜用金属溶液的氢离子浓度等于溶剂的氢离子浓度。