JP2002158191A - 微細空間への金属充填装置および金属充填方法 - Google Patents
微細空間への金属充填装置および金属充填方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン基板等にあけた高アスペクト比の微
細孔への金属充填を可能にする。 【解決手段】 微細孔２を持つ例えばシリコン基板１
を、真空圧に減圧した真空チャンバー１１内で溶融金属
槽２３に挿入し、シリコン基板１が溶融金属３とほぼ同
じ温度に達した後、真空チャンバー１１内を例えば大気
圧以上に加圧して、溶融金属３を微細孔２に充填する。
高アスペクト比の微細孔に対しても金属充填が可能とな
り、鬆（す）などの空隙の生じない金属充填を行なうこ
とができる。貫通電極のための貫通した微細孔に金属充
填を行なう場合は、空隙のない良好な貫通電極を作成す
ることが出来る。
細孔への金属充填を可能にする。 【解決手段】 微細孔２を持つ例えばシリコン基板１
を、真空圧に減圧した真空チャンバー１１内で溶融金属
槽２３に挿入し、シリコン基板１が溶融金属３とほぼ同
じ温度に達した後、真空チャンバー１１内を例えば大気
圧以上に加圧して、溶融金属３を微細孔２に充填する。
高アスペクト比の微細孔に対しても金属充填が可能とな
り、鬆（す）などの空隙の生じない金属充填を行なうこ
とができる。貫通電極のための貫通した微細孔に金属充
填を行なう場合は、空隙のない良好な貫通電極を作成す
ることが出来る。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】この発明は、微細空間、例え
ばワークに形成された微細孔や微細隙間などへの金属充
填方法と金属充填装置に関し、特にシリコン基板等にあ
けた高アスペクト比の微細孔に金属を充填する微細孔へ
の金属充填装置と金属充填方法に関する。
ばワークに形成された微細孔や微細隙間などへの金属充
填方法と金属充填装置に関し、特にシリコン基板等にあ
けた高アスペクト比の微細孔に金属を充填する微細孔へ
の金属充填装置と金属充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被加工物（以下、ワークという）
に形成された微細空間へ金属充填する場合として、例え
ばシリコンＩＣチップ等の製造工程でシリコン基板に貫
通電極（ビアホール電極）を形成する場合、シリコン基
板に貫通電極用の貫通孔をあけ、このシリコン基板を、
導体用の金属を溶融させた溶融金属（メッキ液）に挿入
して、貫通孔内に溶融金属を充填するメッキ法が一般的
である。
に形成された微細空間へ金属充填する場合として、例え
ばシリコンＩＣチップ等の製造工程でシリコン基板に貫
通電極（ビアホール電極）を形成する場合、シリコン基
板に貫通電極用の貫通孔をあけ、このシリコン基板を、
導体用の金属を溶融させた溶融金属（メッキ液）に挿入
して、貫通孔内に溶融金属を充填するメッキ法が一般的
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、貫通孔が高い
アスペクト比（孔深さ／開口部直径）の微細孔である場
合、溶融金属が微細孔の奥深くまで進入できないため
に、例えば、図７に示すようにシリコン基板１の微細孔
２の入口付近に溶融金属３が集中して成長して内部に空
隙が生じたり、図８に示すように微細孔２内の溶融金属
３に鬆（す）４が出来たりする等、空隙のない均一な金
属充填を行なうことが出来ないため、良好な貫通電極を
作成することは困難であった。
アスペクト比（孔深さ／開口部直径）の微細孔である場
合、溶融金属が微細孔の奥深くまで進入できないため
に、例えば、図７に示すようにシリコン基板１の微細孔
２の入口付近に溶融金属３が集中して成長して内部に空
隙が生じたり、図８に示すように微細孔２内の溶融金属
３に鬆（す）４が出来たりする等、空隙のない均一な金
属充填を行なうことが出来ないため、良好な貫通電極を
作成することは困難であった。
【０００４】ところで、例えば、シリコンＩＣチップを
積層する高密度３次元実装を行なおうとすると、一枚の
シリコン基板の表裏に形成された配線パターンを繋ぐた
めの貫通電極を形成する必要が生じる場合があるが、こ
の貫通電極を上記従来の方法で形成しようとすると、シ
リコン基板にあける貫通孔が深く高アスペクト比の微細
孔となるので、上述の通り、この微細孔にメッキ法で金
属を充填して貫通電極を形成することは困難である。
積層する高密度３次元実装を行なおうとすると、一枚の
シリコン基板の表裏に形成された配線パターンを繋ぐた
めの貫通電極を形成する必要が生じる場合があるが、こ
の貫通電極を上記従来の方法で形成しようとすると、シ
リコン基板にあける貫通孔が深く高アスペクト比の微細
孔となるので、上述の通り、この微細孔にメッキ法で金
属を充填して貫通電極を形成することは困難である。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、シリコン基板等のワーク中に形成された微細空間、
例えば微細孔に金属を空隙なしに充填することを可能に
する金属充填装置および方法を提供することを目的とす
る。
で、シリコン基板等のワーク中に形成された微細空間、
例えば微細孔に金属を空隙なしに充填することを可能に
する金属充填装置および方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１の微細空間への金属充填装置の発明は、真空チャン
バーと、前記真空チャンバー内を真空圧に減圧するため
の減圧手段と、前記真空チャンバー内に配置された溶融
金属槽と、前記溶融金属槽内の金属を加熱溶融するため
のヒータと、金属を充填しようとする微細空間を持つワ
ークをクランプして前記真空チャンバー内の溶融金属槽
内に挿入するためのワーク固定用アームと、ワークを溶
融金属槽内に挿入した後に真空チャンバー内を大気圧以
上に加圧するための加圧手段とを備えたことを特徴とす
る。
項１の微細空間への金属充填装置の発明は、真空チャン
バーと、前記真空チャンバー内を真空圧に減圧するため
の減圧手段と、前記真空チャンバー内に配置された溶融
金属槽と、前記溶融金属槽内の金属を加熱溶融するため
のヒータと、金属を充填しようとする微細空間を持つワ
ークをクランプして前記真空チャンバー内の溶融金属槽
内に挿入するためのワーク固定用アームと、ワークを溶
融金属槽内に挿入した後に真空チャンバー内を大気圧以
上に加圧するための加圧手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００７】請求項２は、請求項１の微細空間への金属
充填装置において、真空チャンバーの上面部にヒンジ式
の開閉蓋を設け、ワーク固定用アームの軸部を前記開閉
蓋を貫通する態様でスライド可能に支持するアーム支持
部を、前記開閉蓋に設けたことを特徴とする。
充填装置において、真空チャンバーの上面部にヒンジ式
の開閉蓋を設け、ワーク固定用アームの軸部を前記開閉
蓋を貫通する態様でスライド可能に支持するアーム支持
部を、前記開閉蓋に設けたことを特徴とする。
【０００８】請求項３は、ワークに形成された微細空間
に金属を充填する方法であって、まず、金属を充填しよ
うとするワークの雰囲気圧を減圧し、次いで減圧状態を
保ったまま、前記ワークを溶融金属に挿入し、次いで前
記溶融金属の雰囲気圧を加圧して、ワークの金属挿入前
後における雰囲気圧差により前記微細空間に溶融金属を
充填し、次いでワークを溶融金属槽から引き上げて冷や
すことを特徴とする。
に金属を充填する方法であって、まず、金属を充填しよ
うとするワークの雰囲気圧を減圧し、次いで減圧状態を
保ったまま、前記ワークを溶融金属に挿入し、次いで前
記溶融金属の雰囲気圧を加圧して、ワークの金属挿入前
後における雰囲気圧差により前記微細空間に溶融金属を
充填し、次いでワークを溶融金属槽から引き上げて冷や
すことを特徴とする。
【０００９】請求項４は、請求項３において、ワークに
形成された前記微細空間が、微細孔若しくは空隙であ
り、前記ワークを真空チャンバー内に収容し、次いで真
空チャンバー内を真空圧に減圧し、次いで前記ワークを
真空チャンバー内の溶融金属槽に挿入し、ワークが溶融
金属と同じ温度に達した後真空チャンバー内を大気圧以
上に加圧し、次いでワークを溶融金属槽から引き上げ、
空冷することを特徴とする。
形成された前記微細空間が、微細孔若しくは空隙であ
り、前記ワークを真空チャンバー内に収容し、次いで真
空チャンバー内を真空圧に減圧し、次いで前記ワークを
真空チャンバー内の溶融金属槽に挿入し、ワークが溶融
金属と同じ温度に達した後真空チャンバー内を大気圧以
上に加圧し、次いでワークを溶融金属槽から引き上げ、
空冷することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の金属充填装置１０の要部の一部切り欠き正面図であ
る。同図において、１１は真空チャンバーである。真空
チャンバー１１は、底部の開口１１ａに接続され途中に
真空開閉用バルブ１２を持つ吸引管１３を介して真空ポ
ンプ装置１４に接続されている。真空チャンバー１１の
上部には、シャッター１５で開閉可能な開口部１６で連
通するバッファ用真空チャンバー１７が設けられてい
る。このバッファ用真空チャンバー１７も前記真空ポン
プ装置１４に、真空粗引き用バルブ１８ａを持つ真空粗
引き用吸引管１８を介して接続されている。なお、シャ
ッター１５を外部からの操作で開閉するためのシャッタ
ー開閉機構は図示を省略した。また、真空チャンバー１
１およびバッファ用真空チャンバー１７はそれぞれ、内
部を大気圧以上に加圧する加圧手段としての図示せぬ窒
素ボンベに、窒素導入用バルブ１９ａ、２０ａを持つ窒
素導入管１９、２０を介して接続されている。真空チャ
ンバー１１は、この金属充填装置１０を作動させる電源
や制御・操作部を設けた筐体２１の上に設けられてい
る。
〜図６を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の金属充填装置１０の要部の一部切り欠き正面図であ
る。同図において、１１は真空チャンバーである。真空
チャンバー１１は、底部の開口１１ａに接続され途中に
真空開閉用バルブ１２を持つ吸引管１３を介して真空ポ
ンプ装置１４に接続されている。真空チャンバー１１の
上部には、シャッター１５で開閉可能な開口部１６で連
通するバッファ用真空チャンバー１７が設けられてい
る。このバッファ用真空チャンバー１７も前記真空ポン
プ装置１４に、真空粗引き用バルブ１８ａを持つ真空粗
引き用吸引管１８を介して接続されている。なお、シャ
ッター１５を外部からの操作で開閉するためのシャッタ
ー開閉機構は図示を省略した。また、真空チャンバー１
１およびバッファ用真空チャンバー１７はそれぞれ、内
部を大気圧以上に加圧する加圧手段としての図示せぬ窒
素ボンベに、窒素導入用バルブ１９ａ、２０ａを持つ窒
素導入管１９、２０を介して接続されている。真空チャ
ンバー１１は、この金属充填装置１０を作動させる電源
や制御・操作部を設けた筐体２１の上に設けられてい
る。
【００１１】前記真空チャンバー１１内に溶融金属槽２
３が配置され、その外面部に溶融金属槽２３内の金属を
加熱溶融させるためのヒータ２４が設けられている。溶
融金属を３で示す。金属を充填しようとする微細孔を持
つワーク１を把持するワーク固定用アーム２７、長い軸
部２８の先端にワーククランプ２９を設けた構造であ
り、ワーク固定用アーム２７の軸部２８は、バッファ用
真空チャンバー１７の上面部に設けたヒンジ式の開閉蓋
３０に設けたアーム支持部３１に、開閉蓋３０を貫通す
る態様でスライド可能に支持されている。また、開閉蓋
３０に大気導入バルブ３２およびリリーフポート３３が
設けられている。
３が配置され、その外面部に溶融金属槽２３内の金属を
加熱溶融させるためのヒータ２４が設けられている。溶
融金属を３で示す。金属を充填しようとする微細孔を持
つワーク１を把持するワーク固定用アーム２７、長い軸
部２８の先端にワーククランプ２９を設けた構造であ
り、ワーク固定用アーム２７の軸部２８は、バッファ用
真空チャンバー１７の上面部に設けたヒンジ式の開閉蓋
３０に設けたアーム支持部３１に、開閉蓋３０を貫通す
る態様でスライド可能に支持されている。また、開閉蓋
３０に大気導入バルブ３２およびリリーフポート３３が
設けられている。
【００１２】上記の金属充填装置１０で例えばシリコン
基板等にあけた微細孔に金属を充填する手順を、図２
（イ）、（ロ）、（ハ）も参照して説明する。真空チャ
ンバー１１が直接大気と連通しないように、シャッター
１５を閉ざした状態で開閉蓋３０を開く。図１の２点鎖
線のように開閉蓋３０を開いた状態で、微細孔２を持つ
例えばシリコン基板（ワーク）１をワーク固定用アーム
２７のワーククランプ２８で把持する。この段階ではワ
ーク固定用アーム２７の軸部２８を開閉蓋３０の表面か
ら大きく突出させて、ワーククランプ２９を開閉蓋３０
の内面に近接させておく。次いで、開閉蓋３０を矢印の
ように回転させて閉ざし、ボルト３４で締め付けて密閉
する。次いで、バッファ用真空チャンバー１７内部を真
空ポンプ装置１４により真空粗引き用吸引管１８を介し
て真空粗引きする。次いで、シャッター１５を開く。次
いで、真空開閉用バルブ１２を開き、真空ポンプ装置１
４を作動させて、真空チャンバー１１およびバッファ用
真空チャンバー１７の内部を吸引管１３を介して真空吸
引し、真空圧１０−２〜１０−３Pa（パスカル）程度ま
で減圧する（この段階を図２（イ）に示される）。な
お、真空圧は真空圧力センサ３６で検出する。
基板等にあけた微細孔に金属を充填する手順を、図２
（イ）、（ロ）、（ハ）も参照して説明する。真空チャ
ンバー１１が直接大気と連通しないように、シャッター
１５を閉ざした状態で開閉蓋３０を開く。図１の２点鎖
線のように開閉蓋３０を開いた状態で、微細孔２を持つ
例えばシリコン基板（ワーク）１をワーク固定用アーム
２７のワーククランプ２８で把持する。この段階ではワ
ーク固定用アーム２７の軸部２８を開閉蓋３０の表面か
ら大きく突出させて、ワーククランプ２９を開閉蓋３０
の内面に近接させておく。次いで、開閉蓋３０を矢印の
ように回転させて閉ざし、ボルト３４で締め付けて密閉
する。次いで、バッファ用真空チャンバー１７内部を真
空ポンプ装置１４により真空粗引き用吸引管１８を介し
て真空粗引きする。次いで、シャッター１５を開く。次
いで、真空開閉用バルブ１２を開き、真空ポンプ装置１
４を作動させて、真空チャンバー１１およびバッファ用
真空チャンバー１７の内部を吸引管１３を介して真空吸
引し、真空圧１０−２〜１０−３Pa（パスカル）程度ま
で減圧する（この段階を図２（イ）に示される）。な
お、真空圧は真空圧力センサ３６で検出する。
【００１３】次いで、ヒータ２４で加熱して溶融金属槽
２３内の金属を溶融させ、溶融金属３内にシリコン基板
１を挿入する。充填する金属としては、インジウム、
錫、あるいは金−錫の共晶半田など比較的蒸気圧の低い
金属を用いるとよいが、特にそれらに限定されない。挿
入後、シリコン基板１が溶融金属３と同じ温度に達する
まで十分待つ。その後、窒素導入用バルブ１９ａ、２０
ａを開き、真空チャンバー１１およびバッファ用真空チ
ャンバー１７内に窒素ボンベからの窒素を導入して、内
部を２〜５×１０５Pa（２〜５kgf/cm2)程度まで加圧す
る。この加圧により、図３に模式的に示すように、溶融
金属３が微細孔２内に充填される（この段階が図２
（ロ）に示される）。
２３内の金属を溶融させ、溶融金属３内にシリコン基板
１を挿入する。充填する金属としては、インジウム、
錫、あるいは金−錫の共晶半田など比較的蒸気圧の低い
金属を用いるとよいが、特にそれらに限定されない。挿
入後、シリコン基板１が溶融金属３と同じ温度に達する
まで十分待つ。その後、窒素導入用バルブ１９ａ、２０
ａを開き、真空チャンバー１１およびバッファ用真空チ
ャンバー１７内に窒素ボンベからの窒素を導入して、内
部を２〜５×１０５Pa（２〜５kgf/cm2)程度まで加圧す
る。この加圧により、図３に模式的に示すように、溶融
金属３が微細孔２内に充填される（この段階が図２
（ロ）に示される）。
【００１４】その後、シリコン基板１を溶融金属槽２３
から引き上げ（この段階を図２（ハ）に示す）、真空チ
ャンバー１１の外に取り出して、室温にて空冷する。こ
れにより、シリコン基板１の微細孔２への金属充填作業
が終了する。
から引き上げ（この段階を図２（ハ）に示す）、真空チ
ャンバー１１の外に取り出して、室温にて空冷する。こ
れにより、シリコン基板１の微細孔２への金属充填作業
が終了する。
【００１５】上述の金属充填装置１０を用いて以下の各
ワークの微細孔に金属を充填した実施例を図４〜図６に
示す。図４〜図６は金属を充填した微細孔部分の断面の
顕微鏡写真をスケッチしたものである。図４に示した実
施例は、シリコン基板１に形成した直径１５μｍ、深さ
３６０μｍ（アスペクト比２４）の微細孔２への錫３の
充填である。微細孔２は、光電解研磨法によりシリコン
基板上に形成した。図示の通り、錫３が微細孔２に空隙
なく充填されている。なお、特に図示していないが、貫
通孔の内面にはシリコン酸化膜が形成されている。
ワークの微細孔に金属を充填した実施例を図４〜図６に
示す。図４〜図６は金属を充填した微細孔部分の断面の
顕微鏡写真をスケッチしたものである。図４に示した実
施例は、シリコン基板１に形成した直径１５μｍ、深さ
３６０μｍ（アスペクト比２４）の微細孔２への錫３の
充填である。微細孔２は、光電解研磨法によりシリコン
基板上に形成した。図示の通り、錫３が微細孔２に空隙
なく充填されている。なお、特に図示していないが、貫
通孔の内面にはシリコン酸化膜が形成されている。
【００１６】図５に示した実施例は、シリコン基板１に
形成した直径４０μｍ、深さ１００μｍ（アスペクト比
２．５）の微細孔２への錫３の充填である。微細孔２は
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Ractive
Ion Etching）によりシリコン基板上に形成した。図示
の通り、錫３が微細孔２に空隙なく充填されている。
形成した直径４０μｍ、深さ１００μｍ（アスペクト比
２．５）の微細孔２への錫３の充填である。微細孔２は
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Ractive
Ion Etching）によりシリコン基板上に形成した。図示
の通り、錫３が微細孔２に空隙なく充填されている。
【００１７】図６に示した実施例は、ガラス棒１に形成
した直径０．１ｍｍ、深さ３５ｍｍ（アスペクト比３５
０）の微細孔２への錫３の充填である。図示の通り、錫
３が微細孔２に空隙なく充填されている。
した直径０．１ｍｍ、深さ３５ｍｍ（アスペクト比３５
０）の微細孔２への錫３の充填である。図示の通り、錫
３が微細孔２に空隙なく充填されている。
【００１８】上記の各実施例のように、本発明によって
高アスペクト比の微細孔に対しても金属充填が可能であ
り、鬆（す）などの空隙の生じない金属充填が可能であ
る。なお、各実施例では、貫通していない微細孔に金属
を充填する例を示したが、貫通孔であれば、さらに金属
充填は容易である。したがって、シリコン基板等に貫通
電極を形成する際に、空隙のない貫通電極を製作するこ
とが出来る。
高アスペクト比の微細孔に対しても金属充填が可能であ
り、鬆（す）などの空隙の生じない金属充填が可能であ
る。なお、各実施例では、貫通していない微細孔に金属
を充填する例を示したが、貫通孔であれば、さらに金属
充填は容易である。したがって、シリコン基板等に貫通
電極を形成する際に、空隙のない貫通電極を製作するこ
とが出来る。
【００１９】上記の金属充填装置１０では、溶融金属槽
２３を配置する真空チャンバー１１だけでなく、シャッ
ター１５で開閉可能な開口部１６を介して真空チャンバ
ー１１に連通するバッファ用真空チャンバー１７を設け
ているので、真空チャンバー１１を直接外気に曝さず
に、上述の金属充填作業に行なうことができ、したがっ
て、溶融金属槽２３内の溶融金属３が外気に触れて酸化
することを確実に防止できる。
２３を配置する真空チャンバー１１だけでなく、シャッ
ター１５で開閉可能な開口部１６を介して真空チャンバ
ー１１に連通するバッファ用真空チャンバー１７を設け
ているので、真空チャンバー１１を直接外気に曝さず
に、上述の金属充填作業に行なうことができ、したがっ
て、溶融金属槽２３内の溶融金属３が外気に触れて酸化
することを確実に防止できる。
【００２０】以上説明した実施例では、シリコン基板や
ガラスにあけた微細孔に金属充填をしているが、その他
のワーク材料としてセラミックや、テフロン（登録商
標）（フッ素樹脂）、ポリイミド等の比較的耐熱性に優
れ金属溶融温度では溶けない樹脂等が採用できる。因み
に、錫の溶融温度は約２３０℃、インジウムの溶融温度
は約１５７℃、金―錫の溶融温度は金属の比率に比率に
より異なるが、このように金属の溶融温度で容易に溶け
ることのない材質であれば、本発明の適用が可能とな
る。さらに、本発明は金属挿入前後の雰囲気圧差により
微細空間に金属充填をするものであるから、圧力差の存
在が重要であり、前後雰囲気圧の絶対値は実施例に限定
されることはない。また、本発明における、ワークに形
成された微細空間とは、図示されているような、断面で
見て一方向へ真っ直ぐに延びるシリコン中の微細孔には
限定されない。例えば、孔が途中で屈曲している場合に
も適用できる。例えば、板状ワークとしてシリコン基板
を２枚以上積層した多層基板において、孔がワークの内
部表面に沿って途中で屈曲（断面から見て）するパター
ンもあるが、このような場合でも本発明によれば屈曲孔
への金属充填が可能となる。またさらに、孔の断面輪郭
が樹枝状に枝分かれしている場合にも、樹枝状先端部へ
の金属充填が可能である。なおまたさらに、本発明によ
れば、隙間への金属充填も可能となる。例えば、複合材
あるいは単一部材の組み合わせよる構造体よりなるワー
クにおいて、これらワーク中に形成された微細な隙間
（ギャップ）に金属充填をする場合に適用可能である。
ガラスにあけた微細孔に金属充填をしているが、その他
のワーク材料としてセラミックや、テフロン（登録商
標）（フッ素樹脂）、ポリイミド等の比較的耐熱性に優
れ金属溶融温度では溶けない樹脂等が採用できる。因み
に、錫の溶融温度は約２３０℃、インジウムの溶融温度
は約１５７℃、金―錫の溶融温度は金属の比率に比率に
より異なるが、このように金属の溶融温度で容易に溶け
ることのない材質であれば、本発明の適用が可能とな
る。さらに、本発明は金属挿入前後の雰囲気圧差により
微細空間に金属充填をするものであるから、圧力差の存
在が重要であり、前後雰囲気圧の絶対値は実施例に限定
されることはない。また、本発明における、ワークに形
成された微細空間とは、図示されているような、断面で
見て一方向へ真っ直ぐに延びるシリコン中の微細孔には
限定されない。例えば、孔が途中で屈曲している場合に
も適用できる。例えば、板状ワークとしてシリコン基板
を２枚以上積層した多層基板において、孔がワークの内
部表面に沿って途中で屈曲（断面から見て）するパター
ンもあるが、このような場合でも本発明によれば屈曲孔
への金属充填が可能となる。またさらに、孔の断面輪郭
が樹枝状に枝分かれしている場合にも、樹枝状先端部へ
の金属充填が可能である。なおまたさらに、本発明によ
れば、隙間への金属充填も可能となる。例えば、複合材
あるいは単一部材の組み合わせよる構造体よりなるワー
クにおいて、これらワーク中に形成された微細な隙間
（ギャップ）に金属充填をする場合に適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、各種ワーク内の様々な
断面の微細空間に金属を充填することができる。特に、
微細孔を持つシリコン基板やガラス材等を、真空圧に減
圧した真空チャンバー内で溶融金属槽に挿入し、これら
が溶融金属とほぼ同じ温度に達した後真空チャンバー内
を大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細孔に充填する
ので、高アスペクト比の微細孔に対しても、かつ、貫通
している微細孔は勿論、貫通していない微細孔へも金属
充填が可能であり、鬆（す）などの空隙の生じない金属
充填を行なうことができる。貫通した微細孔に金属を充
填して貫通電極を形成する場合には、空隙のない良好な
貫通電極を作成することが出来る。
断面の微細空間に金属を充填することができる。特に、
微細孔を持つシリコン基板やガラス材等を、真空圧に減
圧した真空チャンバー内で溶融金属槽に挿入し、これら
が溶融金属とほぼ同じ温度に達した後真空チャンバー内
を大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細孔に充填する
ので、高アスペクト比の微細孔に対しても、かつ、貫通
している微細孔は勿論、貫通していない微細孔へも金属
充填が可能であり、鬆（す）などの空隙の生じない金属
充填を行なうことができる。貫通した微細孔に金属を充
填して貫通電極を形成する場合には、空隙のない良好な
貫通電極を作成することが出来る。
【図１】本発明の一実施形態の微細空間への金属充填装
置の要部の一部切り欠き正面図である。
置の要部の一部切り欠き正面図である。
【図２】図１の金属充填装置でシリコン基板の微細孔へ
の金属充填を行なう工程を説明する図であり、（イ）、
（ロ）、（ハ）の順で行なわれる。
の金属充填を行なう工程を説明する図であり、（イ）、
（ロ）、（ハ）の順で行なわれる。
【図３】図２の（ロ）の工程において微細孔に溶融金属
が充填される状況を説明する模式図であり、（イ）は真
空チャンバー内を加圧する前、（ロ）は加圧した後を示
す。
が充填される状況を説明する模式図であり、（イ）は真
空チャンバー内を加圧する前、（ロ）は加圧した後を示
す。
【図４】本発明方法によりシリコン基板の微細孔に錫を
充填した実験結果を説明するもので、錫を充填した微細
孔部分の断面図である。
充填した実験結果を説明するもので、錫を充填した微細
孔部分の断面図である。
【図５】本発明方法によりシリコン基板の微細孔に錫を
充填した他の実験結果を説明するもので、錫を充填した
微細孔部分の断面図である。
充填した他の実験結果を説明するもので、錫を充填した
微細孔部分の断面図である。
【図６】本発明方法によりガラス棒の微細孔に錫を充填
した実験結果を説明するもので、錫を充填した微細孔部
分の断面図である。
した実験結果を説明するもので、錫を充填した微細孔部
分の断面図である。
【図７】従来の金属充填方法で微細孔に金属を充填した
時の充填不良状態を説明する図であり、シリコン基板の
金属を充填した微細孔部分の模式的な断面図である。
時の充填不良状態を説明する図であり、シリコン基板の
金属を充填した微細孔部分の模式的な断面図である。
【図８】従来の金属充填方法で微細孔に金属を充填した
時の、鬆が生じた充填不良状態を説明する図であり、シ
リコン基板の金属を充填した微細孔部分の模式的な断面
図である。
時の、鬆が生じた充填不良状態を説明する図であり、シ
リコン基板の金属を充填した微細孔部分の模式的な断面
図である。
２ 微細孔（微細空間） ３ 溶融金属 １０ 金属充填装置 １１ 真空チャンバー １１ａ 開口部 １２ 真空開閉用バルブ １３ 吸引管 １４ 真空ポンプ装置 １５ シャッター １６ 開口部 １７ バッファ用真空チャンバー １８ バッファ用吸引管理 １９、２０ 窒素導入管 １９ａ、２０ａ 窒素導入用バルブ ２３ 溶融金属槽 ２４ ヒータ ２７ ワーク固定用アーム ２８ 軸部 ２９ ワーククランプ ３１ アーム支持部 ３６ 真空圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 功 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 糸井 和久 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 Ｆターム(参考） 4M104 AA01 AA10 BB04 CC01 DD04 DD08 DD15 DD19 DD28 DD51 FF27 HH14 HH20 5F033 GG03 GG04 HH07 HH13 JJ01 JJ07 JJ13 KK01 PP26 QQ08 QQ09 QQ13 QQ37 RR22 RR24 TT07 XX03 XX04
Claims (4)
- 【請求項１】 真空チャンバーと、前記真空チャンバー
内を真空圧に減圧するための減圧手段と、前記真空チャ
ンバー内に配置された溶融金属槽と、前記溶融金属槽内
の金属を加熱溶融するためのヒータと、金属を充填しよ
うとする微細空間を持つワークをクランプして前記真空
チャンバー内の溶融金属槽内に挿入するためのワーク固
定用アームと、ワークを溶融金属槽内に挿入した後に真
空チャンバー内を大気圧以上に加圧するための加圧手段
とを備えたことを特徴とする微細空間への金属充填装
置。 - 【請求項２】 真空チャンバーの上面部にヒンジ式の開
閉蓋を設け、前記ワーク固定用アームの軸部を前記開閉
蓋を貫通する態様でスライド可能に支持するアーム支持
部を、前記開閉蓋に設けたことを特徴とする請求項１記
載の微細空間への金属充填装置。 - 【請求項３】 ワークに形成された微細空間に金属を充
填する方法であって、まず、金属を充填しようとするワ
ークの雰囲気圧を減圧し、次いで減圧状態を保ったま
ま、前記ワークを溶融金属に挿入し、次いで前記溶融金
属の雰囲気圧を加圧して、金属挿入前後における雰囲気
圧差により前記微細空間に溶融金属を充填し、次いでワ
ークを溶融金属槽から引き上げて冷やすことを特徴とす
る微細空間への金属充填方法。 - 【請求項４】 前記ワークに形成された前記微細空間
が、微細孔若しくは空隙であり、前記ワークを真空チャ
ンバー内に収容し、次いで真空チャンバー内を真空圧に
減圧し、次いで前記ワークを真空チャンバー内の溶融金
属槽に挿入し、ワークが溶融金属と同じ温度に達した後
真空チャンバー内を大気圧以上に加圧し、次いでワーク
を溶融金属槽から引き上げ、空冷することを特徴とする
請求項３記載の微細空間への金属充填方法。
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