JP2002368083A - 微細空間への金属充填方法および装置 - Google Patents
微細空間への金属充填方法および装置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
細孔への空隙等のない金属充填を可能にする。また、試
料に反りや割れが発生しないようにする。 【解決手段】 微細孔が形成されたシリコン基板１４を
試料固定用治具１２に固定し、これらを真空チャンバー
１１内に配置した後、真空チャンバー１１内を減圧し、
真空チャンバー１１内が所定の真空度に達した後、溶融
金属を溶融金属供給管１３ｂから供給してシリコン基板
１４の上面に流す。次いで真空チャンバー１１内を不活
性ガスで大気圧以上に加圧する。これにより、溶融金属
が微細孔内に真空吸入される。次いで真空チャンバーを
開放して、試料表面に残った溶融状態の金属を取り除
き、その後室温冷却する。高アスペクト比の微細孔に、
鬆（す）などを生じさせないで金属を充填できる。ま
た、溶融金属糟等に浸漬する方式と比べて、溶融金属の
熱容量が少ないから、試料に反りや割れが生じない。余
剰金属を最小限に抑制することができ、コスト低減を図
ることができる。
細孔への空隙等のない金属充填を可能にする。また、試
料に反りや割れが発生しないようにする。 【解決手段】 微細孔が形成されたシリコン基板１４を
試料固定用治具１２に固定し、これらを真空チャンバー
１１内に配置した後、真空チャンバー１１内を減圧し、
真空チャンバー１１内が所定の真空度に達した後、溶融
金属を溶融金属供給管１３ｂから供給してシリコン基板
１４の上面に流す。次いで真空チャンバー１１内を不活
性ガスで大気圧以上に加圧する。これにより、溶融金属
が微細孔内に真空吸入される。次いで真空チャンバーを
開放して、試料表面に残った溶融状態の金属を取り除
き、その後室温冷却する。高アスペクト比の微細孔に、
鬆（す）などを生じさせないで金属を充填できる。ま
た、溶融金属糟等に浸漬する方式と比べて、溶融金属の
熱容量が少ないから、試料に反りや割れが生じない。余
剰金属を最小限に抑制することができ、コスト低減を図
ることができる。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】この発明は、試料に形成され
た微細孔や微細隙間等の微細空間への金属充填方法およ
び装置に関し、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場合に好適な微細空間へ
の金属充填方法および装置に関する。
た微細孔や微細隙間等の微細空間への金属充填方法およ
び装置に関し、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場合に好適な微細空間へ
の金属充填方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、被加工物（以下、試料という）に
形成された微細空間、例えば微細孔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。
形成された微細空間、例えば微細孔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５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６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５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６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】ところで、上記の問題を解決するために、
本出願人のもとで、真空中で溶融した金属槽内に試料を
挿入し、その後雰囲気を大気圧にもどすことで、雰囲気
と微細孔内（真空）とに圧力差を生じさせ、その圧力差
により溶融金属を微細孔に充填し、充填完了後、試料を
引き上げるという金属充填方法を開発し特許出願をした
（特願２０００−３５５７２５号参照）。
本出願人のもとで、真空中で溶融した金属槽内に試料を
挿入し、その後雰囲気を大気圧にもどすことで、雰囲気
と微細孔内（真空）とに圧力差を生じさせ、その圧力差
により溶融金属を微細孔に充填し、充填完了後、試料を
引き上げるという金属充填方法を開発し特許出願をした
（特願２０００−３５５７２５号参照）。
【０００６】しかしながら、上記の雰囲気と微細孔内の
圧力差を利用する金属充填方法の場合、溶融金属槽に試
料を浸漬するディッピング方式を採用しているので、金
属と試料間の熱膨張係数の違いのため試料に反りが生じ
るという問題があり、極端な場合には割れることもあっ
た。さらに、この圧力差とともにディッピング方式を採
用した金属充填方法では、試料を十分に浸漬できるだけ
の容量を持った溶融金属が必要であるため、また、前述
の試料引き上げ後に試料表面に固着している、微細孔内
充填金属以外の多量の余剰金属は、要求される純度維持
のために再生に回すしかないため、金等の高価な貴金属
元素を充填する場合にはコスト的に効率が悪いという問
題があった。
圧力差を利用する金属充填方法の場合、溶融金属槽に試
料を浸漬するディッピング方式を採用しているので、金
属と試料間の熱膨張係数の違いのため試料に反りが生じ
るという問題があり、極端な場合には割れることもあっ
た。さらに、この圧力差とともにディッピング方式を採
用した金属充填方法では、試料を十分に浸漬できるだけ
の容量を持った溶融金属が必要であるため、また、前述
の試料引き上げ後に試料表面に固着している、微細孔内
充填金属以外の多量の余剰金属は、要求される純度維持
のために再生に回すしかないため、金等の高価な貴金属
元素を充填する場合にはコスト的に効率が悪いという問
題があった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、シリコン基板等の試料中に形成された微細空間に金
属を空隙なしに充填することを可能にし、また、試料に
反りや割れが生じたりせず、さらに、容量の大きな溶融
金属糟等を必要とせず、また、微細空間内充填金属以外
の余剰金属を最小限に抑制することが可能で、高価な貴
金属元素を用いる場合でも低コストで金属充填を行なう
ことが可能な金属充填方法および装置を提供することを
目的とする。
で、シリコン基板等の試料中に形成された微細空間に金
属を空隙なしに充填することを可能にし、また、試料に
反りや割れが生じたりせず、さらに、容量の大きな溶融
金属糟等を必要とせず、また、微細空間内充填金属以外
の余剰金属を最小限に抑制することが可能で、高価な貴
金属元素を用いる場合でも低コストで金属充填を行なう
ことが可能な金属充填方法および装置を提供することを
目的とする。
【０００８】
【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方法は、減圧した真空チャ
ンバー内で、金属を充填すべき微細空間が形成された試
料の上面に溶融金属を流し、次いで真空チャンバー内を
不活性ガスで大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細空
間に真空吸入させることを特徴とする。
項１の微細空間への金属充填方法は、減圧した真空チャ
ンバー内で、金属を充填すべき微細空間が形成された試
料の上面に溶融金属を流し、次いで真空チャンバー内を
不活性ガスで大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細空
間に真空吸入させることを特徴とする。
【０００９】請求項２の微細空間への金属充填方法は、
金属を充填すべき微細空間が形成された試料を試料固定
用治具に固定し、これらを真空チャンバー内に配置した
後、真空チャンバー内を減圧し、真空チャンバー内が所
定の真空度に達した後、試料の上面に溶融金属を流し、
次いで真空チャンバー内を不活性ガスで大気圧以上に加
圧することにより、溶融金属を微細空間に真空吸入さ
せ、次いで真空チャンバーを開放して、試料表面に残っ
た溶融状態の金属を取り除き、その後室温冷却すること
を特徴とする。
金属を充填すべき微細空間が形成された試料を試料固定
用治具に固定し、これらを真空チャンバー内に配置した
後、真空チャンバー内を減圧し、真空チャンバー内が所
定の真空度に達した後、試料の上面に溶融金属を流し、
次いで真空チャンバー内を不活性ガスで大気圧以上に加
圧することにより、溶融金属を微細空間に真空吸入さ
せ、次いで真空チャンバーを開放して、試料表面に残っ
た溶融状態の金属を取り除き、その後室温冷却すること
を特徴とする。
【００１０】請求項３は、請求項１または２記載の微細
空間への金属充填方法を実施する微細空間への金属充填
装置であって、内部を減圧する減圧手段と内部を不活性
ガスで大気圧以上に加圧する加圧手段とを備えた真空チ
ャンバーと、金属を充填すべき微細空間が形成された試
料を固定する試料固定用治具と、真空チャンバー内で前
記試料固定用治具に固定された試料の上面に溶融金属を
流すための溶融金属供給装置と、前記試料固定用治具の
試料載置面に設けた、試料を溶融金属の融点以上に加熱
するための試料加熱装置とを備えたことを特徴とする。
空間への金属充填方法を実施する微細空間への金属充填
装置であって、内部を減圧する減圧手段と内部を不活性
ガスで大気圧以上に加圧する加圧手段とを備えた真空チ
ャンバーと、金属を充填すべき微細空間が形成された試
料を固定する試料固定用治具と、真空チャンバー内で前
記試料固定用治具に固定された試料の上面に溶融金属を
流すための溶融金属供給装置と、前記試料固定用治具の
試料載置面に設けた、試料を溶融金属の融点以上に加熱
するための試料加熱装置とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４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の模式的な斜視図で、内部を減圧す
る減圧手段と内部を不活性ガスで大気圧以上に加圧する
加圧手段とを備えた真空チャンバー１１と、金属を充填
すべき微細孔が形成された試料を固定する試料固定用治
具１２と、真空チャンバー１１内で前記試料固定用治具
１２に固定された試料の上面に溶融金属を流すための溶
融金属供給装置１３とを備えている。
〜図４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の模式的な斜視図で、内部を減圧す
る減圧手段と内部を不活性ガスで大気圧以上に加圧する
加圧手段とを備えた真空チャンバー１１と、金属を充填
すべき微細孔が形成された試料を固定する試料固定用治
具１２と、真空チャンバー１１内で前記試料固定用治具
１２に固定された試料の上面に溶融金属を流すための溶
融金属供給装置１３とを備えている。
【００１２】前記溶融金属供給装置１３は、充填すべき
金属を加熱溶融させる金属溶融部１３ａと、この金属溶
融部１３ａから溶融金属を導いて試料の上面に供給する
溶融金属供給管１３ｂとからなっている。また、溶融金
属供給管１３ｂの外部には、図示は省略したが、溶融金
属が冷えずに供給されるように、補助加熱装置を設けて
いる。また、試料固定用治具１２の試料載置面１２ａ
に、試料を溶融金属の融点以上にするための電熱ヒータ
等の試料加熱装置１７を設けている。
金属を加熱溶融させる金属溶融部１３ａと、この金属溶
融部１３ａから溶融金属を導いて試料の上面に供給する
溶融金属供給管１３ｂとからなっている。また、溶融金
属供給管１３ｂの外部には、図示は省略したが、溶融金
属が冷えずに供給されるように、補助加熱装置を設けて
いる。また、試料固定用治具１２の試料載置面１２ａ
に、試料を溶融金属の融点以上にするための電熱ヒータ
等の試料加熱装置１７を設けている。
【００１３】この実施形態は、図２に示すように、複数
の微細孔１４ａが形成された概ね円板状のシリコン基板
１４を試料とする場合である。
の微細孔１４ａが形成された概ね円板状のシリコン基板
１４を試料とする場合である。
【００１４】なお、真空チャンバー１１には、図示は省
略したが、内部を真空圧に減圧するための真空ポンプを
吸引管を介して接続している。また、内部を例えば窒素
ガス（Ｎ２）等の不活性ガスのパージにより大気圧以上
に加圧するためのボンベ等をガス導入管（図３（ハ）の
１８）を介して接続している。
略したが、内部を真空圧に減圧するための真空ポンプを
吸引管を介して接続している。また、内部を例えば窒素
ガス（Ｎ２）等の不活性ガスのパージにより大気圧以上
に加圧するためのボンベ等をガス導入管（図３（ハ）の
１８）を介して接続している。
【００１５】上記の金属充填装置１０により、シリコン
基板１４に形成した微細孔１４ａに金属を充填する手順
を、図３（イ）〜（ホ）および図４（イ）〜（ホ）を参
照して説明する。まず、微細孔１４ａが形成されたシリ
コン基板１４を試料固定用治具１２に固定し、真空チャ
ンバー１１の内部にセットする（図３（イ）、図４
（イ））。次いで、真空チャンバー１１内を例えば１０
−２〜１０−３Pa（パスカル）等の真空圧に減圧する。
基板１４に形成した微細孔１４ａに金属を充填する手順
を、図３（イ）〜（ホ）および図４（イ）〜（ホ）を参
照して説明する。まず、微細孔１４ａが形成されたシリ
コン基板１４を試料固定用治具１２に固定し、真空チャ
ンバー１１の内部にセットする（図３（イ）、図４
（イ））。次いで、真空チャンバー１１内を例えば１０
−２〜１０−３Pa（パスカル）等の真空圧に減圧する。
【００１６】真空チャンバー１１内が所定の真空度に達
したら、溶融金属供給装置１３の溶融金属供給管１３ｂ
から溶融金属を供給してシリコン基板１４の上面に流す
（図３（ロ）、図４（ロ））。図４でシリコン基板１４
の上面に流された溶融金属を１５で示す。この場合、供
給する溶融金属は、金属溶融部１３ａで例えば噴流等の
方法により、酸化していない状態にしておく。また、シ
リコン基板１４の温度を、試料固定用治具１２の試料加
熱装置１７による加熱で、溶融金属の融点以上にしてお
く。これにより、溶融金属が微細孔１４ａに真空吸入さ
れる前に溶融金属の温度が下がって流動性が低下するこ
とを防止でき、良好な真空吸入を行なうために効果的で
ある。微細孔１４ａに充填する金属としては、例えばイ
ンジウム、錫、あるいは金−錫の共晶半田など、比較的
蒸気圧の低い金属が好ましい。但し、特にこれらに限定
されない。
したら、溶融金属供給装置１３の溶融金属供給管１３ｂ
から溶融金属を供給してシリコン基板１４の上面に流す
（図３（ロ）、図４（ロ））。図４でシリコン基板１４
の上面に流された溶融金属を１５で示す。この場合、供
給する溶融金属は、金属溶融部１３ａで例えば噴流等の
方法により、酸化していない状態にしておく。また、シ
リコン基板１４の温度を、試料固定用治具１２の試料加
熱装置１７による加熱で、溶融金属の融点以上にしてお
く。これにより、溶融金属が微細孔１４ａに真空吸入さ
れる前に溶融金属の温度が下がって流動性が低下するこ
とを防止でき、良好な真空吸入を行なうために効果的で
ある。微細孔１４ａに充填する金属としては、例えばイ
ンジウム、錫、あるいは金−錫の共晶半田など、比較的
蒸気圧の低い金属が好ましい。但し、特にこれらに限定
されない。
【００１７】その後、真空チャンバー１１内を不活性ガ
ス、例えば窒素ガス（Ｎ２）のパージにより、大気圧以
上例えば約１〜５×１０５Pa（１〜５kgf/cm2)程度に加
圧する。こうして雰囲気（大気圧以上）と微細孔１４ａ
内（真空圧）とに圧力差を発生させることにより、シリ
コン基板１４の微細孔１４ａに溶融金属１５が真空吸入
される（図３（ハ）、図４（ハ））。その後、真空チャ
ンバー１１を開放し、溶融金属１５が固まらないうち
に、試料固定用治具１２上で、シリコン基板１４の表面
に残った金属１５を取り除く（図３（ニ）、図４
（ニ））。最後に、そのまま放置して室温冷却すると、
微細孔１４ａの溶融金属が固化する（図３（ホ）、図４
（ホ））。微細孔１４ａで固化した充填金属を１５'で
示す。これにより、シリコン基板１４の微細孔１４ａへ
の金属充填作業が終了する。
ス、例えば窒素ガス（Ｎ２）のパージにより、大気圧以
上例えば約１〜５×１０５Pa（１〜５kgf/cm2)程度に加
圧する。こうして雰囲気（大気圧以上）と微細孔１４ａ
内（真空圧）とに圧力差を発生させることにより、シリ
コン基板１４の微細孔１４ａに溶融金属１５が真空吸入
される（図３（ハ）、図４（ハ））。その後、真空チャ
ンバー１１を開放し、溶融金属１５が固まらないうち
に、試料固定用治具１２上で、シリコン基板１４の表面
に残った金属１５を取り除く（図３（ニ）、図４
（ニ））。最後に、そのまま放置して室温冷却すると、
微細孔１４ａの溶融金属が固化する（図３（ホ）、図４
（ホ））。微細孔１４ａで固化した充填金属を１５'で
示す。これにより、シリコン基板１４の微細孔１４ａへ
の金属充填作業が終了する。
【００１８】上記のように、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。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。なお、真
空圧の微細孔に圧力差で溶融金属を吸入するものである
から、貫通していない微細孔への金属充填も可能であ
る。
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。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。なお、真
空圧の微細孔に圧力差で溶融金属を吸入するものである
から、貫通していない微細孔への金属充填も可能であ
る。
【００１９】なお、シリコン基板の微細孔のサイズは、
特に限定されないが、例えば直径１５μｍ、深さ３６０
μｍ（アスペクト比２４）、あるいは、直径４０μｍ、
深さ１００μｍ（アスペクト比２．５）等である。ま
た、微細孔は、例えば光電解研磨法、あるいはＩＣＰ−
ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Ractive Ion Etc
hing）等により形成することができる。
特に限定されないが、例えば直径１５μｍ、深さ３６０
μｍ（アスペクト比２４）、あるいは、直径４０μｍ、
深さ１００μｍ（アスペクト比２．５）等である。ま
た、微細孔は、例えば光電解研磨法、あるいはＩＣＰ−
ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Ractive Ion Etc
hing）等により形成することができる。
【００２０】また、その他の試料材料として、ガラス、
セラミック、テフロン（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、本発明に
おける試料として使用可能となる。さらに、本発明で
は、真空圧で試料の上面に溶融金属を流した後大気圧以
上に加圧して金属を充填するので、圧力差の存在が必要
であるが、前後雰囲気圧の絶対値は実施例に限定されな
い。また、本発明における、試料に形成された微細孔と
は、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、板状試料としてシリ
コン基板を２枚以上積層した多層基板において、孔が試
料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。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試
料において、これら試料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。
セラミック、テフロン（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、本発明に
おける試料として使用可能となる。さらに、本発明で
は、真空圧で試料の上面に溶融金属を流した後大気圧以
上に加圧して金属を充填するので、圧力差の存在が必要
であるが、前後雰囲気圧の絶対値は実施例に限定されな
い。また、本発明における、試料に形成された微細孔と
は、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、板状試料としてシリ
コン基板を２枚以上積層した多層基板において、孔が試
料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。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試
料において、これら試料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、減圧した真空チャンバ
ー内で、金属を充填すべき微細空間が形成された試料の
上面に溶融金属を流し、次いで真空チャンバー内を不活
性ガスで大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細空間に
真空吸入させるものであるから、各種試料内の様々な断
面の微細孔等の微細空間に金属を充填することができ
る。また、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。
ー内で、金属を充填すべき微細空間が形成された試料の
上面に溶融金属を流し、次いで真空チャンバー内を不活
性ガスで大気圧以上に加圧して、溶融金属を微細空間に
真空吸入させるものであるから、各種試料内の様々な断
面の微細孔等の微細空間に金属を充填することができ
る。また、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。
【００２２】また、試料を溶融金属糟に浸漬する方式と
比べて、溶融金属供給装置から供給した少量の溶融金属
が試料に触れるだけで済むので、熱応力により試料に反
りや割れが発生する恐れは少ない。また、溶融金属糟方
式のように多量の金属を溶融させておく必要がないの
で、金等の貴金属元素を用いる場合でも、金属充填のコ
ストを低減できる。
比べて、溶融金属供給装置から供給した少量の溶融金属
が試料に触れるだけで済むので、熱応力により試料に反
りや割れが発生する恐れは少ない。また、溶融金属糟方
式のように多量の金属を溶融させておく必要がないの
で、金等の貴金属元素を用いる場合でも、金属充填のコ
ストを低減できる。
【００２３】また、請求項２のように、金属が固化する
前に、試料表面の溶融状態の余剰金属を取り除くことが
できるので、余剰金属が試料に固着することがない。こ
の点でも、熱応力あるいは固着することで生じる応力に
よるダメージを最小限に抑制することができる。また、
余剰金属が試料に付着しないから、余剰金属を最小限に
抑えることができ、この点でも、金属充填のコストを低
減できる。
前に、試料表面の溶融状態の余剰金属を取り除くことが
できるので、余剰金属が試料に固着することがない。こ
の点でも、熱応力あるいは固着することで生じる応力に
よるダメージを最小限に抑制することができる。また、
余剰金属が試料に付着しないから、余剰金属を最小限に
抑えることができ、この点でも、金属充填のコストを低
減できる。
【００２４】請求項３において、試料固定用治具に、試
料を溶融金属の融点以上に加熱するための試料加熱装置
を設けているので、溶融金属が微細孔に真空吸入される
前に溶融金属の温度が下がって流動性が低下することを
防止でき、良好な真空吸入を行なうために効果的であ
る。
料を溶融金属の融点以上に加熱するための試料加熱装置
を設けているので、溶融金属が微細孔に真空吸入される
前に溶融金属の温度が下がって流動性が低下することを
防止でき、良好な真空吸入を行なうために効果的であ
る。
【図１】本発明の一実施形態の微細空間への金属充填方
法を実施する金属充填装置の模式的な斜視図である。
法を実施する金属充填装置の模式的な斜視図である。
【図２】図１の装置で金属充填をしようとする微細孔が
形成されたシリコン基板の平面図である。
形成されたシリコン基板の平面図である。
【図３】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）
〜、（ホ）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）
〜、（ホ）の順で行なわれる。
【図４】（イ）〜（ホ）は図３の工程における微細孔へ
の金属充填作用を模式的に説明する図であり、図３
（イ）〜（ホ）の各工程にそれぞれ対応する。
の金属充填作用を模式的に説明する図であり、図３
（イ）〜（ホ）の各工程にそれぞれ対応する。
【図５】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６】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。
１０ 金属充填装置 １１ 真空チャンバー １２ 試料固定用治具 １３ 溶融金属供給装置 １３ａ 金属溶融部 １３ｂ 溶融金属供給管 １４ シリコン基板（試料） １４ａ 微細孔（微細空間） １５ 溶融金属 １５' 微細孔に充填された金属 １７ 試料加熱装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｊ (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 Ｆターム(参考） 4M104 AA01 AA10 BB09 BB36 DD31 FF01 FF21 HH14 5F033 GG03 GG04 JJ07 JJ13 MM30 PP00 QQ07 QQ13 QQ37 XX04
Claims (3)
- 【請求項１】 減圧した真空チャンバー内で、金属を充
填すべき微細空間が形成された試料の上面に溶融金属を
流し、次いで真空チャンバー内を不活性ガスで大気圧以
上に加圧して、溶融金属を微細空間に真空吸入させるこ
とを特徴とする微細空間への金属充填方法。 - 【請求項２】 金属を充填すべき微細空間が形成された
試料を試料固定用治具に固定し、これらを真空チャンバ
ー内に配置した後、真空チャンバー内を減圧し、真空チ
ャンバー内が所定の真空度に達した後、試料の上面に溶
融金属を流し、次いで真空チャンバー内を不活性ガスで
大気圧以上に加圧することにより、溶融金属を微細空間
に真空吸入させ、次いで真空チャンバーを開放して、試
料表面に残った溶融状態の金属を取り除き、その後室温
冷却することを特徴とする微細空間への金属充填方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の微細空間への金
属充填方法を実施する微細空間への金属充填装置であっ
て、内部を減圧する減圧手段と内部を不活性ガスで大気
圧以上に加圧する加圧手段とを備えた真空チャンバー
と、金属を充填すべき微細空間が形成された試料を固定
する試料固定用治具と、真空チャンバー内で前記試料固
定用治具に固定された試料の上面に溶融金属を流すため
の溶融金属供給装置と、前記試料固定用治具の試料載置
面に設けた、試料を溶融金属の融点以上に加熱するため
の試料加熱装置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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174017A JP2002368083A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 微細空間への金属充填方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174017A JP2002368083A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 微細空間への金属充填方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002368083A true JP2002368083A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19015369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001174017A Pending JP2002368083A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 微細空間への金属充填方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002368083A (ja) |
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- 2001-06-08 JP JP2001174017A patent/JP2002368083A/ja active Pending
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