JP2006041247A

JP2006041247A - 充填金属部付き基板の製造方法および製造装置ならびに充填金属部付き基板

Info

Publication number: JP2006041247A
Application number: JP2004220180A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Wada; 英之和田; Tatsuo Suemasu; 龍夫末益
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】微細孔に金属を充填するにあたり、微細孔内への異物の侵入をなくす。
【解決手段】一方の面４に開口してなる微細孔５を備え、前記一方の面４および前記微細孔５の内面が絶縁性を有する基板１（ａ)を用い、前記微細孔５に金属を充填する方法であって、基板１の一方の面４に第１の金属層１１を形成する第１の金属層形成工程（ｂ）と、前記微細孔５に充填されるとともに前記第１の金属層１１上を覆うように第２の金属層１２を形成する第２の金属層形成工程（ｃ）と、少なくとも備えたことを特徴とする充填金属部付き基板の製造方法による。本発明においては、さらに、第１の金属層１１および第２の金属層１２からなるランド部１５及び／又は配線部を設けるパターニング工程を行うことができる（ｄ）。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細孔に金属が充填されてなる充填金属部付き基板の製造方法および製造装置ならびに充填金属部付き基板に関する。

従来、基板の両面に形成された配線パターンを接続するための貫通電極を形成する方法として、貫通孔または非貫通孔である微細孔を基板に形成し、この微細孔の開口部の周縁に充電金属の流出を防止するための金属層からなるランド部を形成したのち、微細孔内に溶融金属を充填することにより、金属が充填された微細孔を形成する方法がある。微細孔が非貫通孔である場合には、金属の充填後、基板の裏面側から研磨またはエッチングを行うことにより微細孔の底部を露出させて充填金属が基板を貫通するようにする。

図３を参照して、従来の微細孔への金属充填方法の一例を説明する。図３において符号１は基板である。図３（ａ）に示すように、基板１は、例えばシリコンからなる半導体層２の表面に酸化膜３（ＳｉＯ_２）が形成されてなる半導体基板である。この基板１には、該基板１の一方の面４に開口するように微細孔５が形成されている。
まず、微細孔５の開口部６の周縁部７にランド部を形成するため、図３（ｂ）に示すように、基板１の前記一方の面４上にスパッタリングなどにより第１の金属層１１を形成する。
次いで、フォトリソグラフィー等を利用したパターニングにより、図３（ｃ）に示すように、微細孔５の開口部６の周縁部７上にランド部１５が残るように、ランド部１５となる部分以外の余分な第１の金属層１１を除去する。
さらに、基板１を溶融金属中に浸漬して該溶融金属を冷却固化する等の方法により、図３（ｄ）に示すように、微細孔５内に充填金属部１３を形成する。ここで、微細孔５の開口部６の周縁部７にランド部１５を形成する意味は、基板１がシリコンやガラス等である場合に、基板１の表面に対する溶融金属の濡れ性が低いため、微細孔５内に溶融金属を充填しにくく、充填できても微細孔５からの溶融金属の流出が簡単に生じてしまうので、溶融金属との濡れ性が良好な金属層からなるランド部１５を微細孔５の開口部６の周縁部７に設けることにより、微細孔５内に充填された溶融金属が流出しにくくなるようにするものである。基板１を溶融金属中に浸漬して取り出したときに、基板１の一方の面４上に余分な溶融金属が乗ったまま残ることがあるが、ランド部１５が存在せず、基板１が露出された部分では、基板１を若干傾けるなどすることにより、溶融金属を流出させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６８８５９号公報

しかしながら、従来の微細孔への金属充填方法では、ランド部を形成するために金属層１１のパターニングを行うので、レジスト、現像液、剥離液、エッチャント等の異物が微細孔内に侵入し、洗浄しても除去が難しいことがある。レジストとして液体レジストを用いた場合、塗布の際にレジストが微細孔に侵入することを防止することは難しい。レジストとしてフィルムレジストを用いた場合、剥離の際にレジストの破片などが微細孔に侵入するおそれがある。
上記のような異物が微細孔内に残留したまま金属の充填を行った場合、充填不良や貫通配線の導通不良を引きおこすおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微細孔への異物の侵入のない充填金属部付き基板の製造方法および製造装置ならびに充填金属部付き基板を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、一方の面に開口してなる微細孔を備え、前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板を用い、前記微細孔に金属を充填する方法であって、前記基板の一方の面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、第１の金属層および第２の金属層からなるランド部及び／又は配線部を設けるパターニング工程とを、少なくとも備えたことを特徴とする充填金属部付き基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、一方の面に開口してなる微細孔を備え、前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板を用い、前記微細孔に金属を充填する方法であって、前記基板の一方の面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程とを、少なくとも備えたことを特徴とする充填金属部付き基板の製造方法を提供する。

上記の充填金属部付き基板の製造方法において、前記第２の金属層形成工程は、前記第２の金属層形成工程は、前記基板上に第１の金属層が形成されてなる金属層付き基板の周囲の雰囲気圧を減圧する減圧工程と、減圧状態を保ったまま前記金属層付き基板を溶融金属中に浸漬する金属浸漬工程と、前記溶融金属の雰囲気圧を加圧して、前記減圧状態における雰囲気圧との雰囲気圧差により前記微細孔内に溶融金属を充填する加圧工程と、前記金属層付き基板を、前記基板の一方の面の向きが鉛直上向きを保つような姿勢で前記溶融金属の外に取り出す基板取り出し工程と、前記金属層付き基板上の溶融金属が冷却固化しないように加熱した状態で、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として前記金属層付き基板を回転させる基板回転工程と、前記金属層付き基板の回転を止めて前記金属層付き基板を徐冷することにより前記溶融金属を硬化させる金属硬化工程とを、少なくとも備えることが好ましい。
前記第１の金属層形成工程は、ドライプロセスによってなされることが好ましい。

また、本発明は、基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層とを有する金属層付き基板を用い、前記微細孔に金属を充填する装置であって、溶融金属が貯留された溶融金属槽と、前記溶融金属槽を収容したチャンバーと、前記チャンバーの内部を減圧する減圧手段と、前記金属層付き基板を、前記一方の面の向きが鉛直上向きを保つような姿勢に載置することができるステージと、前記ステージに前記金属層付き基板を固定することができる基板固定手段と、前記ステージ上に載置された前記金属層付き基板が、前記溶融金属槽内に浸漬された状態と、前記溶融金属の外に取り出された状態との両方を取ることができるように、前記ステージを前記溶融金属槽に対して上下移動させることができる上下機構と、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として前記ステージを回転させることができる回転機構と、前記ステージ上の前記金属層付き基板を加熱および徐冷することが可能な温度制御手段とを備えることを特徴とする充填金属部付き基板の製造装置を提供する。

また、本発明は、基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように設けられた第２の金属層とを備え、前記第１の金属層および第２の金属層が、前記基板の一方の面の全面を覆うように形成されていることを特徴とする充填金属部付き基板を提供する。
また、本発明は、基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように設けられた第２の金属層とを備え、前記第２の金属層の表面が前記基板の一方の面に対してほぼ平行であり、前記第１の金属層および第２の金属層の側面が同一面をなしているとともに前記基板の一方の面に対してほぼ垂直であることを特徴とする充填金属部付き基板を提供する。

本発明によれば、ランド部や配線部のパターニングを溶融金属の充填工程の後に行うため、現像液、剥離液、エッチャント等の異物が微細孔内に侵入するおそれがない。このため、異物による微細孔内の濡れ性の悪化に起因する金属の充填不良をなくすことができる。また、貫通電極にその導通を妨げる異物が介在することを防止することができるので、導通不良や高抵抗値不良の発生を改善することができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１を参照して、本発明に係る充填金属部付き基板の製造方法の一例を説明する。
図１（ａ）に示すように、基板１には、該基板１の一方の面４（以下、単に「基板表面」という場合がある。）に開口するように微細孔５が形成されている。
基板１の厚さは、例えば数百μｍ程度である。微細孔５の口径は、例えば数十μｍ程度である。微細孔５の深さは、例えば数百μｍ程度であり、かつ基板１の厚さ以下である。基板１に形成される微細孔５の数は特に制限されない。

ここでは、基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層２の表面に絶縁膜３（例えばＳｉＯ_２からなる酸化膜やＳｉＮなど）が設けられてなる半導体基板である。絶縁膜３は、基板表面４および微細孔５の内面に設けられている。これにより、基板１は、基板表面４および微細孔５の内面が絶縁性を有する。
なお、基板１としては、半導体基板に限定されることなく、ガラス基板やセラミック基板などを用いることも可能である。基板１全体が絶縁性を有する場合は、半導体層２と絶縁膜３という区別はなされない。

図１（ｂ）に示すように、第１の金属層形成工程として、基板表面４の全面又はほぼ全面に第１の金属層１１を形成する。これにより、第１の金属層１１を備えた金属層付き基板８が得られる。
第１の金属層１１は、基板表面４（ここでは絶縁膜３）と密着性のよい金属を下層に、充填金属（後述する第２の金属層１２を構成する金属）に対する濡れ性の良い金属を上層に有する２層構成の金属層とすることが好ましい。また、基板表面４と充填金属の双方に対して濡れ性の良い金属があれば、１層構成の金属層を採用することもできる。
基板表面と密着性のよい金属（導電体）としては、Ｃｒ，Ｔｉ，ＴｉＮ，ＴｉＷ等が挙げられる。また、充填金属に対する濡れ性の良い金属（導電体）としては、Ａｕ，Ｎｉ，Ａｕ−Ｓｎなどが挙げられる。第１の金属層１１の厚さ（第１の金属層１１が２層以上から構成される場合は、合計の厚さ）としては、例えば２００ｎｍ〜１μｍである。

第１の金属層１１の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法または２つ以上の方法の組み合わせを用いることができる。第１の金属層形成工程は、好ましくは、スパッタリング法等のドライプロセスによってなされることが好ましい。ドライプロセスによれば。薄い金属層を容易に成膜でき、しかも膜厚の制御を精度よく行うことができる。
図１（ｂ）では、第１の金属層１１は、基板表面４にのみ形成されたように図示したが、スパッタリング法によって第１の金属層１１を形成することにより、微細孔５の内面の一部または全部まで第１の金属層１１が形成するようにすることもできる。第１の金属層１１が微細孔５の内面にも設けられた場合、微細孔５の内面の濡れ性が改善され、溶融金属が微細孔５からの流出がより確実に防止されるので、好ましい。

次いで、第２の金属層形成工程として、微細孔５に充填されるとともに第１の金属層１１上を覆うように第２の金属層１２を形成する。第２の金属層１２は、微細孔５に金属が充填されてなる充填金属部１３と、第１の金属層１１上に金属が堆積されてなる堆積金属部１４とを有する。第２の金属層形成工程により、充填金属部付き基板１０Ａが得られる。
ここで、第２の金属層１２を構成する金属（充填金属）としては、Ａｕ−Ｓｎ２０ｗｔ％、Ａｕ−Ｓｎ９０ｗｔ％、Ｉｎなど、比較的低融点かつ低蒸気圧のものが好ましい。堆積金属部１４の膜厚は、例えば１〜１０μｍ程度である。
第２の金属層形成工程は、詳しくは後述するが、概略を述べると、上記の金属層付き基板８を溶融金属（図示略）中に浸漬したのち該金属層付き基板８を溶融金属中から取り出して前記溶融金属を徐冷により硬化させることにより、行うことができる。なお、第２の金属層形成工程を実施する方法及び装置の一例については後に詳しく説明する。

さらに、パターニング工程として、図１（ｄ）に示すように、前記第２の金属層形成工程で得られた充填金属部付き基板１０Ａをもとにして、第１の金属層１１および第２の金属層１２からなるランド部１５及び／又は配線部（図示略）を設ける。これにより、ランド部１５及び／又は配線部を有する充填金属部付き基板１０Ｂを得ることができる。
ここでは、図１（ｄ）に示すように、第１の金属層１１および第２の金属層１２のうち、少なくとも微細孔５の開口部６の周縁部７に残すようにして、不要な部分を除去する。これにより、第１の金属層１１および第２の金属層１２からなるランド部１５が微細孔５の開口部６の周縁部７に形成される。

ランド部１５の寸法は、基板表面４に沿う平面形状の直径として、例えば３０〜１２０μｍである。隣接するランド部１５同士のギャップとしては、両ランド部１５間の短絡を避けるためには、約１００〜１２０μｍ程度（下限値の範囲）またはそれ以上を確保することが好ましい。
ランド部１５の平面形状は、円形に限定されるものではなく、楕円形、四角形など、所望の平面形状とすることができる。さらに、ランド部１５以外にも、ランド部１５と接続された導通配線部や、ランド部１５と接続のないダミー配線部（図示略）などをパターニングの際に残して形成することもできる。
第１の金属層１１および第２の金属層１２の不要な部分の除去は、ウエットエッチングやドライプロセス等により行うことができる。

本発明によれば、図１（ｄ）に示すように、堆積金属部１４の表面１７が基板表面４に対してほぼ平行であり、第１の金属層１１および堆積金属部１４の側面１８が同一面をなしているとともに該側面１８が基板表面４に対してほぼ垂直である充填金属部付き基板１０Ｂを得ることができる。このような充填金属部付き基板１０Ｂによれば、ランド部１５及び／又は配線部の側面付近での堆積金属部１４の表面１７の高さが、微細孔５の直上における堆積金属部１４の表面１７の高さと同程度であるため、該金属層１１，１４と導通するように他の配線を設けた場合、境界面における空隙の発生や抵抗の増大を抑制することができる。
なお、本発明においては、堆積金属部１４の表面１７と側面１８とからなる角部を斜めにエッチングするなどして面取りすることもできる。
金属の充填後、充填金属部１３が基板１を貫通するように基板１の裏面側から研磨またはエッチングを行うことにより、貫通電極が設けられてなる貫通電極付き基板（図示略）を得ることができる。

次に、上述の第２の金属層形成工程を実施する方法および装置について、図２を参照して説明する。
図２に示す製造装置２０は、溶融金属２１が貯留された溶融金属槽２２と、前記溶融金属槽２２を収容したチャンバー２３と、前記チャンバー２３の内部を減圧する減圧手段（図示略）と、金属層付き基板８を前記一方の面４の向きが鉛直上向きを保つような姿勢に載置することができるステージ２４と、前記ステージ２４に金属層付き基板８を固定することができる基板固定手段（図示略）と、前記ステージ２４上に載置された金属層付き基板８が、溶融金属槽２２内に浸漬された状態と、溶融金属の外に取り出された状態との両方を取ることができるように、ステージ２４を溶融金属槽２２に対して上下移動させることができる上下機構（図示略）と、鉛直方向に延在する回転軸線を中心としてステージ２４を回転させる（図２（ｆ）参照）ことができる回転機構（図示略）と、ステージ２４上の金属層付き基板８を加熱および徐冷することが可能な温度制御手段（図示略）とを備える。

前記減圧手段としては、例えばチャンバー２３に接続された真空ポンプ（図示略）などを用いることができる。
前記基板固定手段としては、例えば、ステージ２４上に載置された金属層付き基板８を、該金属層付き基板８の側面及び／又は上面（前記一方の面４）でチャッキングして固定するチャッキング機構（図示略）などを用いることができる。
前記上下機構としては、ステージ２４の下側に設けられた支柱２５を上下させる油圧あるいは空気圧等によるシリンダ（図示略）などを用いることができる。
前記回転機構としては、ステージ２４の下側に設けられた支柱２５をその中心軸線の周りに回転させるモータ（図示略）などを用いることができる。
前記温度制御手段としては、例えば、ステージ２４に内蔵されたヒータ（図示略）などを用いることができる。

図２に記載の装置を用いて、第２の金属層形成工程を実施するには、まず、図２（ａ）に示すように、金属層付き基板８をチャンバー２３内に入れ、微細孔５の開口部６が上を向くようにしてステージ２４上に載置して、金属層付き基板８を前記基板固定手段により固定する。
さらに、減圧工程として、チャンバー２３内を前記減圧手段によって減圧する。

次いで、金属浸漬工程として、図２（ｂ）に示すように、チャンバー２３内の減圧状態を保ったまま、金属層付き基板８を溶融金属槽２２内の溶融金属２１中に浸漬する。
次いで、加圧工程として、図２（ｃ）に示すように、前記減圧手段を停止して、例えば窒素ガス（Ｎ_２）等の不活性ガスによりチャンバー２３内の圧力を大気圧（大気圧程度またはそれより高い圧力）に戻す。すると、図２（ｂ）の減圧状態における雰囲気圧との圧力差によって、図２（ｄ）に示すように、微細孔５内に溶融金属２１が充填される。これにより、空隙のない金属充填が実現できる。
なお、溶融金属槽２２は、溶融金属２１を撹拌する撹拌装置を備えても良い。溶融金属槽２２が撹拌装置を備えた場合、溶融金属２１の酸化によって生じ得る酸化物が溶融金属２１の液面にたまったり、溶融金属２１の温度にムラが生じたりすることを抑制することができる。

次いで、基板取り出し工程として、図２（ｅ）に示すように、基板１の一方の面４（微細孔５が開口した側の面）の向きが鉛直上向きを保つような姿勢のまま金属層付き基板８を溶融金属槽２２の外に取り出す。これにより、溶融金属槽２２内の溶融金属２１の一部が第１の金属層１１上に堆積したまま金属層付き基板８が引き上げられる。説明の都合上、以下の説明では、金属層付き基板８上に堆積した溶融金属を符号１６として、溶融金属槽２２内の溶融金属２１と区別することにする。
このように、金属層付き基板８を水平に保って取りだすことにより、取り出しの際に、微細孔５内に充填された溶融金属１６が微細孔５外に流出しにくくなる。

次いで、基板回転工程として、図２（ｆ）に示すように、前記回転機構により、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として金属層付き基板８を回転させる。回転の際には、金属層付き基板８上に堆積した溶融金属１６が冷却固化しないように、前記温度制御手段により金属層付き基板８を加熱する。これにより、金属層付き基板８上の溶融金属１６に遠心力が与えられ、金属層付き基板８上の余分な溶融金属１６が金属層付き基板８の外側に除去される上、溶融金属１６を第１の金属層１１上に薄く広げることができる。
ステージ２４の回転数としては、例えば１００〜５０００ｒｐｍとすることができる。余分な溶融金属１６が金属層付き基板８の外側に除去されるための回転数は、溶融金属１６を第１の金属層１１上に薄く広げるための回転数よりも高速に設定することができる。例えば、回転の開始直後には徐々に回転速度を上げ、溶融金属１６を第１の金属層１１上に薄く広げるために適した回転速度で安定させる。溶融金属１６が第１の金属層１１上でスリバチ状に広がり、基板１の周縁部における溶融金属１６の厚さが回転中心部付近における溶融金属１６の厚さよりも厚くなったときに、一時的に回転速度を高くして、基板１の周縁部から余分な溶融金属１６を振り落とすことができる。基板１の表面に溶融金属１６に対する濡れ性の良い第１の金属層１１が設けられているため、溶融金属１６が過度に振り落とされることはない。
なお、前記温度制御手段は、金属層付き基板８が溶融金属槽２２の外に取り出した後に基板１の加熱を開始することもできるが、金属層付き基板８が溶融金属２１に浸漬されているときから金属層付き基板８の加熱を開始しておくと、金属層付き基板８上の溶融金属１６が冷えにくく、好ましい。

次いで、図２（ｇ）に示すように、溶融金属１６が第１の金属層１１上に薄く広がり、層厚が均一化された後、金属硬化工程として、ステージ２４の回転を止めて徐冷を開始する。徐冷は、例えば、前記温度制御手段による加熱温度を徐々に低下させることにより行うことができる。最終的に、金属層付き基板８上の溶融金属１６が硬化することにより、図２（ｆ）に示すように、微細孔５に金属が充填されてなる充填金属部１３と、第１の金属層１１上に金属が堆積されてなる堆積金属部１４とを有する第２の金属層１２が形成される。
堆積金属部１４の膜厚は、例えば１〜１０μｍ程度である。本発明を利用して成膜することにより、膜応力が１００〜２００ＭＰａ程度の堆積金属部１４が得られ、スパッタ成膜に匹敵する良好な金属膜が得られる。

本形態例の充填金属部付き基板の製造方法によれば、ランド部のパターニングを溶融金属の充填工程の後に行うため、現像液、剥離液、エッチャント等の異物が微細孔内に侵入するおそれがない。このため、異物による微細孔内の濡れ性の悪化に起因する金属の充填不良をなくすことができる。また、貫通電極にその導通を妨げる異物が介在することを防止することができるので、導通不良や高抵抗値不良の発生を改善することができる。
しかも、第１の金属層上に堆積した溶融金属が冷却固化する前に、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として充填金属部付き基板を回転させることにより、基板上に堆積した溶融金属を薄く、均一な膜にすることができる。従って、金属の収縮による応力を基板（ウエハ）全体に分散し、基板の割れや破壊を抑制することができる。

さらに、本形態例の充填金属部付き基板の製造方法および装置によれば、下記に列挙する効果が得られる。
（１）回転機構を用いて、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として基板を回転させることにより、基板表面上の余分な溶融金属を除去するとともに、基板表面に堆積した溶融金属を薄く、均一な膜厚にすることができるため、金属の収縮による応力を基板（ウエハ）全体に分散することができる。これにより、基板の割れや破壊を抑制することができる。
（２）温度制御手段を用いて、基板の回転時に基板を加熱することにより、基板上の溶融金属の硬化を防止することができる。従って、温度変化による金属の収縮やこれによる基板の破壊を抑制することができる。
（３）金属の充填および基板の回転の後に、基板の回転を止めて基板を徐冷することにより、基板上に堆積した溶融金属および微細孔内に充填された溶融金属の収縮による基板の破壊を抑制することができる。
（４）上下機構を用いて、基板の一方の面の向きが鉛直上向きを保つような姿勢で基板を溶融金属槽の外に取り出すので、基板を傾ける従来の方法と比較して、微細孔内に充填された溶融金属が微細孔の外に出にくく、微細孔の先端部分に隙間ができるような問題が起こりにくくなる。これにより、金属が微細孔の先端まで充填され、導通性に優れる貫通配線を得ることができる。また、従来の方法では、基板の径が大きくなるほど微細孔からの金属の流出が顕著になり、導通不良が多くなりやすいが、本発明においては、基板を垂直に引き上げるので、基板の径の大小によらず製造が可能になり、基板が大口径になっても有利である。
（５）基板固定手段を用いて基板をステージに固定することにより、回転時に基板がステージから落下することがない。また、基板を水平なステージに固定することにより、重量がある溶融金属が基板上に堆積しても、基板の破損が防止できる。
（６）溶融金属槽に対してステージを上下移動させることができる上下機構を備えることにより、基板をステージ上に載置したまま溶融金属層から取り出すことが容易である。

第１の金属層形成工程と第２の金属層形成工程とによって得られる充填金属部付き基板によれば、第１の金属層と第２の金属層をパターニングすることにより、所望の形状のランド部及び／又は配線部を形成することができる。微細孔への金属の充填が完了しているので、従来の製造方法によって得られる充填金属部付き基板で第１の金属層のみをパターニングする場合と比較して、ランド部の寸法や形状が充填金属の流出防止に必要な面積を確保する必要が無く、ランド部の設計の自由度が向上するという効果が得られる。

本発明は、シリコンＩＣチップなどを積層する高密度三次元実装あるいは配線に用いられ、基板の両面に形成された配線パターンを接続するための貫通電極の形成に利用することができる。

本発明の充填金属部付き基板の製造方法の一例を説明する工程図である。第２の金属層形成工程の詳細の工程の一例を説明する工程図である。従来の充填金属部付き基板の製造方法の一例を説明する工程図である。

符号の説明

１…基板、４…一方の面（基板表面）、５…微細孔、８…金属層付き基板、１０Ａ，１０Ｂ…充填金属部付き基板、１１…第１の金属層、１２…第２の金属層、１３…充填金属部、１５…ランド部、２０…製造装置、２１…溶融金属、２２…溶融金属槽、２３…チャンバー、２４…ステージ。

Claims

一方の面に開口してなる微細孔を備え、前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板を用い、前記微細孔に金属を充填する方法であって、
前記基板の一方の面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
第１の金属層および第２の金属層からなるランド部及び／又は配線部を設けるパターニング工程とを、
少なくとも備えたことを特徴とする充填金属部付き基板の製造方法。
一方の面に開口してなる微細孔を備え、前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板を用い、前記微細孔に金属を充填する方法であって、
前記基板の一方の面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程とを、
少なくとも備えたことを特徴とする充填金属部付き基板の製造方法。
前記第２の金属層形成工程は、
前記基板上に第１の金属層が形成されてなる金属層付き基板の周囲の雰囲気圧を減圧する減圧工程と、
減圧状態を保ったまま前記金属層付き基板を溶融金属中に浸漬する金属浸漬工程と、
前記溶融金属の雰囲気圧を加圧して、前記減圧状態における雰囲気圧との雰囲気圧差により前記微細孔内に溶融金属を充填する加圧工程と、
前記金属層付き基板を、前記基板の一方の面の向きが鉛直上向きを保つような姿勢で前記溶融金属の外に取り出す基板取り出し工程と、
前記金属層付き基板上の溶融金属が冷却固化しないように加熱した状態で、鉛直方向に延在する回転軸線を中心として前記金属層付き基板を回転させる基板回転工程と、
前記金属層付き基板の回転を止めて前記金属層付き基板を徐冷することにより前記溶融金属を硬化させる金属硬化工程とを、
少なくとも備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の充填金属部付き基板の製造方法。
前記第１の金属層形成工程は、ドライプロセスによってなされることを特徴とする請求項１ないし３にいずれかに記載の充填金属部付き基板の製造方法。
基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層とを有する金属層付き基板を用い、前記微細孔に金属を充填する装置であって、
溶融金属が貯留された溶融金属槽と、
前記溶融金属槽を収容したチャンバーと、
前記チャンバーの内部を減圧する減圧手段と、
前記金属層付き基板を、前記一方の面の向きが鉛直上向きを保つような姿勢に載置することができるステージと、
前記ステージに前記金属層付き基板を固定することができる基板固定手段と、
前記ステージ上に載置された前記金属層付き基板が、前記溶融金属槽内に浸漬された状態と、前記溶融金属の外に取り出された状態との両方を取ることができるように、前記ステージを前記溶融金属槽に対して上下移動させることができる上下機構と、
鉛直方向に延在する回転軸線を中心として前記ステージを回転させることができる回転機構と、
前記ステージ上の前記金属層付き基板を加熱および徐冷することが可能な温度制御手段とを備えることを特徴とする充填金属部付き基板の製造装置。
基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように設けられた第２の金属層とを備え、前記第１の金属層および第２の金属層が、前記基板の一方の面の全面を覆うように形成されていることを特徴とする充填金属部付き基板。
基板の一方の面に微細孔が開口しているとともに前記一方の面および前記微細孔の内面が絶縁性を有する基板と、前記基板の一方の面に形成された第１の金属層と、前記微細孔に充填されるとともに前記第１の金属層上を覆うように設けられた第２の金属層とを備え、前記第２の金属層の表面が前記基板の一方の面に対してほぼ平行であり、前記第１の金属層および第２の金属層の側面が同一面をなしているとともに前記基板の一方の面に対してほぼ垂直であることを特徴とする充填金属部付き基板。