JP5520465B2 - Wafer metal material embedding apparatus and wafer metal material embedding method - Google Patents
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Description
本発明は、貫通穴を金属材料で埋めるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法に関する。 The present invention relates to a wafer metal material embedding apparatus and a wafer metal material embedding method for filling a through hole with a metal material.
従来から、電子機器には電子部品を搭載した電子基板が用いられている。この電子基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで電子基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、凹部を有する容器に各種素子を搭載して凹部を封止した構造の電子部品が含まれる。この電子部品に用いられる容器体は、ウェハの状態で複数個設けられており、ウェハの状態で容器体となる部分に設けられた各凹部にそれぞれ各種素子が搭載される。
Conventionally, electronic boards on which electronic components are mounted are used in electronic devices. A conductive pattern made of a metal film is formed on the electronic substrate, and an electronic component is mounted on the electronic substrate by bonding a chip component such as a capacitor to the conductive pattern with solder or the like.
In addition to the chip component, the electronic component includes an electronic component having a structure in which various elements are mounted on a container having a recess and the recess is sealed. A plurality of container bodies used for the electronic component are provided in the state of a wafer, and various elements are mounted in the respective concave portions provided in the portion that becomes the container body in the state of the wafer.
ここで、ウェハに設けられる導通パターンは、例えば、外部と電気的・機械的接続をするための外部端子と、水晶振動素子などの素子と導通を取るための搭載パッド及び引き回しパターンとがある。外部端子は、ウェハの一方の主面に設けられる搭載パッド等とは反対側のウェハの主面に設けられるため、貫通穴を介して導通するように構成される(例えば、特許文献1参照)。
このようなウェハの両主面にそれぞれ設けられた導通パターンを電気的に接続するために、電解めっき又は無電解めっきを行って貫通穴を埋めていた。
Here, the conduction pattern provided on the wafer includes, for example, an external terminal for electrical and mechanical connection with the outside, a mounting pad for conducting with a device such as a crystal resonator element, and a routing pattern. Since the external terminal is provided on the main surface of the wafer opposite to the mounting pad provided on one main surface of the wafer, the external terminal is configured to conduct through the through hole (see, for example, Patent Document 1). .
In order to electrically connect the conductive patterns provided on both main surfaces of such a wafer, electrolytic plating or electroless plating was performed to fill the through holes.
しかしながら、貫通穴の内部の全てを電解めっきや無電解めっきで埋める場合、貫通穴が埋まるまでに多くの時間を要するため、生産性が悪くなる問題がある。
また、貫通穴を電解めっきや無電解めっきで埋める場合、金属材料が貫通穴内から流れ出てしまうことがあるため、これを防ぐために貫通穴の一方の開口を塞ぐことがある。この場合、貫通穴の一方の開口を塞ぐ工程が余計に増えてしまい、作業が煩雑になるという問題がある。
また、電解めっきや無電解めっきは、薬品を多く使用するため、環境負荷が大きくなるという問題も有る。
However, when the entire inside of the through hole is filled with electrolytic plating or electroless plating, a long time is required until the through hole is filled, so that there is a problem that productivity is deteriorated.
Further, when the through hole is filled with electrolytic plating or electroless plating, the metal material may flow out of the through hole, so that one opening of the through hole may be blocked to prevent this. In this case, there is a problem in that the number of steps for closing one opening of the through hole is increased, and the operation becomes complicated.
In addition, since electrolytic plating and electroless plating use a large amount of chemicals, there is also a problem that the environmental load increases.
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷が小さくなるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wafer metal material embedding apparatus and a wafer metal material embedding method that can solve the above-described problems, can easily fill a through hole, and reduce an environmental load. To do.
前記課題を解決するため、本発明は、テーパのついた複数の貫通穴が設けられたウェハの個々の前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、前記貫通穴の開口の径が大きい側から、前記貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、前記金属材料が吸引されて複数の前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、複数の前記金属材料を収容し、前記把持本体部に吸引把持されたウェハを挿入できる開口を有するトレーとを備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込装置である。 In order to solve the above-described problem, the present invention grips the main surface of the wafer having a plurality of tapered through-holes on the side where the diameter of each of the through-holes is small, A wafer metal material embedding apparatus for embedding a spherical metal material in the through hole from the side having a larger diameter, the first suction part for sucking and gripping the surface of the wafer, and facing the through hole of the wafer A grip main body having a second suction part provided in a recess formed at a position to suck the metal material from the through hole, the first suction part, and the second suction part; Suction means connected through a pipe, detection means for detecting the flow rate and pressure of fluid flowing through the pipe, and the flow rate changed by sucking the metal material and closing the plurality of through holes, It is determined whether or not the pressure value is a predetermined value. And a pressing unit that presses the metal material that protrudes from the wafer sucked by the gripping body when the determination unit determines that the value is a predetermined value. An apparatus for embedding a metal material in a wafer , comprising pressurizing means and a tray having a plurality of the metal materials and having an opening into which a wafer sucked and held by the holding body can be inserted. It is .
また、本発明は、前記吸引手段が、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに連通する流路を有するアダプター部に接続した配管と接続され、前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする。 In the present invention, the suction means is connected to a pipe connected to an adapter portion having a flow path communicating with the first suction portion and the second suction portion, and the adapter portion is a grip body portion. It is attached to.
また、本発明は、前記把持本体部が、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする。 Further, the present invention provides the first ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration in a direction parallel to the main surface of the wafer, and a direction parallel to the normal line of the main surface of the wafer. And a second ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration.
また、本発明は、板状のウェハに設けられたテーパのついた複数の貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込方法であって、把持本体部に設けられた第一の吸引部により、前記ウェハの個々の前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を吸引することで、把持本体部で前記ウェハを把持するウェハ把持工程と、把持された前記ウェハを複数の前記金属材料が配置されたトレーに挿入し、前記金属材料を前記ウェハに接続された前記把持本体部の第二の吸引部により吸引して、複数の前記貫通部に前記金属材料を嵌める金属材料吸引工程と、前記金属材料が吸引されて個々の前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに繋がる配管内の流量と圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、前記判定工程によって前記流量と前記圧力が所定の値であると判定された場合に、前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込方法でもある。 The present invention also relates to a wafer metal material embedding method for embedding a spherical metal material in a plurality of tapered through holes provided in a plate-like wafer, the first method being provided in a gripping main body. By sucking the main surface of the wafer having a smaller diameter of the opening of each through-hole by the suction unit, a wafer holding step of holding the wafer by the holding body unit, and a plurality of the held wafers A metal material that is inserted into a tray in which the metal material is arranged, and the metal material is sucked by a second suction part of the gripping main body part connected to the wafer, and the metal material is fitted into the plurality of through parts. The values of the flow rate and pressure in the pipe connected to the first suction part and the second suction part, which are changed by sucking the metal material and closing the individual through-holes, are predetermined values. Judgment to determine whether or not Extent and, when the pressure and the flow rate by the determination step is determined to be a predetermined value, the metal material pressurizing step of said metallic material has protruding pressurized fill the through hole from said wafer, It is also provided with a method for embedding a metal material in a wafer .
また、本発明は、前記金属材料加圧工程において、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われても良い。 In the metal material pressing step, ultrasonic vibration is applied in a direction parallel to the main surface of the wafer, and ultrasonic vibration is applied in a direction parallel to the normal line of the main surface of the wafer. Pressurization may be performed while being applied.
このようなウェハの金属材料埋込装置によれば、ウェハに設けられた貫通穴に金属材料の一部がウェハよりはみ出るように前記金属材料が吸引されており、検出手段および判定手段により貫通穴が塞がれたと判定された場合に、金属材料を加圧して貫通穴内部に圧入することができる。したがって、従来よりも容易に貫通穴に金属材料を埋めることができる。
また、配管がアダプター部と接続されており、このアダプター部が第一の吸引部と第二の吸引部とに接続されているので、吸引手段により吸引が行われると、第一の吸引部と第二の吸引部とから吸引することができる。
また、超音波振動を用いることで、金属材料を貫通穴に埋めやすくすることができる。
According to such a wafer metal material embedding device, the metal material is sucked into the through hole provided in the wafer so that a part of the metal material protrudes from the wafer. When it is determined that is blocked, the metal material can be pressurized and inserted into the through hole. Therefore, the metal material can be filled in the through hole more easily than in the past.
In addition, since the pipe is connected to the adapter part, and this adapter part is connected to the first suction part and the second suction part, when suction is performed by the suction means, the first suction part and Suction can be performed from the second suction part.
Further, by using ultrasonic vibration, the metal material can be easily filled in the through hole.
また、このようなウェハの金属材料埋込方法によれば、ウェハ把持工程で把持しているウェハに対して、金属材料吸引工程により、前記ウェハに設けられた貫通孔に容易に金属材料を入れることができる。また、判定工程と金属材料加圧工程とにより、貫通穴の塞がり状況を把握して金属材料を貫通穴へ圧入するので、金属材料を圧入する作業を容易にすることができる。
また、金属材料加圧工程で超音波振動が付与されるので、金属材料を貫通穴にさらに埋めやすくすることができる。
したがって、薬品を使わずにウェハに設けられた貫通穴を容易に埋めることができるため、環境負荷を小さくすることができる。
Further, according to such a method for embedding a metal material in a wafer, a metal material can be easily put into a through-hole provided in the wafer by a metal material suction step with respect to the wafer held in the wafer holding step. be able to. In addition, since the determination process and the metal material pressurization process grasp the state of blocking of the through hole and press-fit the metal material into the through-hole, the work of press-fitting the metal material can be facilitated.
In addition, since ultrasonic vibration is applied in the metal material pressing step, the metal material can be more easily filled in the through hole.
Therefore, since the through hole provided in the wafer can be easily filled without using chemicals, the environmental load can be reduced.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、各図面において、紙面に対して奥側を「上」、手前側を「下」とする。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Note that each component is exaggerated for easy understanding of the state. In each drawing, the back side is “up” and the near side is “down” with respect to the page.
(第一の実施形態)
図1〜図7に示すように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置100は、ウェハ10に設けられた貫通穴11を球状の金属材料20で埋める装置である。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 to 7, a wafer metal
まず、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置100に用いられるウェハ10と金属材料20について説明する。
First, the
(ウェハ)
図2に示すウェハ10は、ガラス、ガラスセラミック、結晶化ガラス、シリコン(Si)、焼成が完了したセラミックスのいずれかからなり、複数の貫通穴11が設けられている。
なお、このウェハ10は、個片化された部品単位の板状部材であっても良いし、これら板状部材を複数まとめた集合基板であっても良い。なお、説明を判り易くするために、ウェハ10を水晶からなる集合基板として説明する。
(Wafer)
A
In addition, this
図2(b)に示す貫通穴11は、例えば、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成される。なお、貫通穴11は、サンドブラスト技術で形成しても良い(図2(a)参照)。説明をわかり易くするために、貫通穴11がサンドブラスト技術で形成された場合について説明する。
この貫通穴11は、貫通穴11の形成を始めた一方の開口の直径が、貫通穴11の形成を終えた他方の開口の直径よりも大きくなっている。言い換えれば、この貫通穴11は、一方の主面側から他方の主面側に向かうにつれて拡径するように、つまり、テーパがつけられて形成されている。
また、貫通穴11の開口の広い側の半径R1は、ウェハ10の厚さをTとしたとき、R1<Tの関係となっているのが好ましい。
このウェハ10は、図2(c)に示すように、形成された貫通穴11を有するウェハ10に下地金属膜Cが蒸着により形成されている。このとき、蒸着により、貫通穴11の内部にも下地金属膜Cが設けられる。
なお、下地金属膜Cには、Cr、Ni、ニクロム、Cu、Au、Ag、Tiなどを用いることができる。
The through
In the
Further, it is preferable that the radius R1 on the wide side of the opening of the through
In this
For the base metal film C, Cr, Ni, Nichrome, Cu, Au, Ag, Ti, or the like can be used.
(金属材料)
図2(d)に示す金属材料20は、例えば、Au(金)からなる。この金属材料20は、球状に形成されており、貫通穴11に入れられたときに、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚みの範囲に位置する大きさで形成されている。つまり、金属材料20の中心位置は、ウェハ10の内部に位置していることとなる。
例えば、貫通穴11の広い開口側の半径R1をAとし、狭い側の開口の半径R2がA/2とした場合、金属材料20の半径R3をA×3/4とすれば、金属材料20の中心位置がウェハ10の内部に位置することとなる。
(Metal material)
The
For example, when the radius R1 on the wide opening side of the through
なお、金属材料20は、後述する圧入の前であって貫通穴11に入れられたとき、必ず、一部がウェハ10からはみ出る大きさになっている。
このような大きさで金属材料20を形成するのは、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚み内に入っていない場合、金属材料20の容積が貫通穴11の容積より大きくなり、圧入したあと、貫通穴11からはみ出し、ウェハ10を破損させる恐れがある。また、金属材料20の中心位置がウェハ10の厚み内にあったとしてもウェハ10からはみ出る部分がなければ、圧入ができなくなり、金属材料20を変形させて貫通穴11を埋めることができなくなる。
したがって、金属材料20は、前記のとおり、一部がウェハ10からはみ出る大きさであって、中心位置がウェハ10の厚み内にあるように形成するのが良い。
これにより、球状の金属材料が、貫通穴に入れられたときに、金属材料の中心位置がウェハの厚みの範囲にあることにより、貫通穴の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
The
The
Therefore, as described above, the
As a result, when a spherical metal material is placed in the through hole, the center position of the metal material is in the range of the thickness of the wafer, so that the spherical metal material adheres securely to the side surface of the through hole, thereby eliminating airtight defects. Can do.
(ウェハの金属材料埋込装置)
図1に示す本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置100は、把持本体部110、吸引手段120、検出手段130、判定手段140、加圧手段150、アダプター部AD、配管Kとから主に構成されている。
(Wafer metal material embedding system)
The wafer metal
図1及び図3に示すように、把持本体部110は、例えば、所定の厚さを有しウェハ10の平面形状と同一の形状となり、第一の吸引部111と第二の吸引部112とを有している。
第一の吸引部111は、ウェハ10の表面を吸引把持する役割を果たす。
例えば、この第一の吸引部111は、ウェハ10と接触する部分であり、ウェハ10の後述する凹部113が設けられていない部分に第一の貫通孔H1が設けられている。
この第一の貫通孔H1に後述する吸引手段120をアダプター部ADと配管Kとを介して接続し吸引することで、第一の吸引部111は、ウェハ10を吸引把持することができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the gripping
The
For example, the
The
ここで、第一の吸引部111は、ウェハ10に設けられたテーパのついた貫通穴11の開口の径が小さい側のウェハ10の主面を吸引把持する。
なお、吸引把持及び把持とは、吸引することにより、ウェハ10が第一の吸引部111に密着して離れない状態をいう。
第二の吸引部112は、ウェハ10の貫通穴11と対向する位置に形成された凹部113内に設けられており、ウェハ10の貫通穴11から金属材料20を吸引する役割を果たす。
Here, the
Note that suction gripping and gripping refer to a state in which the
The
例えば、第二の貫通孔H2は、凹部113の内部における把持本体部110の厚さ部分の長さで設けられている。
第二の吸引部112は、この第二の貫通孔H2に後述する吸引手段120を接続して吸引することで、ウェハ10が第一の吸引部111で吸引把持された状態で、ウェハ10の貫通穴11から金属材料20を吸引することができる(図4参照)。
For example, the second through hole H <b> 2 is provided with the length of the thickness portion of the grip
The
図1及び図3に示すように、吸引手段120は、例えば、吸引ポンプ、真空ポンプ、真空発生器のいずれか1つが用いられ、第一の吸引部111と第二の吸引部112とにアダプター部ADと配管Kとを介して接続される。
この吸引手段120は、例えば、配管Kの一方の端部が取り付けられ、その配管Kの他方の端部にアダプター部ADが取り付けられ、このアダプター部ADが把持本体部110に取り付けられることで接続される。
As shown in FIGS. 1 and 3, for example, the suction means 120 is one of a suction pump, a vacuum pump, and a vacuum generator, and an adapter is connected to the
The suction means 120 is connected, for example, by attaching one end of the pipe K, attaching the adapter part AD to the other end of the pipe K, and attaching the adapter part AD to the
アダプター部ADは、例えば、所定の厚さを有し、把持本体部110の平面形状と同一の形状であって、一方の主面に把持本体部110の全ての第一の吸引部111を囲うように流路となる凹部が形成されている。また、アダプター部ADは、この凹部内であって厚さ方向に貫通した吸引用開口部が設けられている。
これにより、このアダプター部ADは、凹部側を把持本体部110側に向けて把持本体部110に接着剤やボルト等を用いて取り付けることで、把持本体部110の第一の吸引部111と第二の吸引部112とアダプター部ADと配管Kとが連通した状態となる。これにより、吸引手段120は、アダプター部ADと配管Kとを介して第一の吸引部111と第二の吸引部112とに接続することができる。
The adapter part AD has, for example, a predetermined thickness and has the same shape as the planar shape of the gripping
As a result, the adapter part AD is attached to the grip
なお、吸引手段120は、例えば、空気などの気体を吸引する。
また、吸引手段120は、吸引を停止する場合、後述する加圧手段150から出力される停止信号、例えば「0001」を入力することにより停止する。
吸引を開始する場合は、判定手段140から出力された吸引開始を意味する信号、例えば、「1000」を入力することで吸引を開始する。
The
In addition, when stopping the suction, the
In the case of starting suction, the suction is started by inputting a signal indicating the start of suction output from the
検出手段130は、配管Kを流れる流体の流量と圧力を検出する役割を果たす。
この検出手段130は、図1及び図3に示すように、把持本体部110に取り付けられたアダプター部ADと吸引手段120との間に設けられた配管Kに設けられている。検出手段130は、配管K内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Kの内部の圧力を測定し、測定してデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段140に出力する。
The detection means 130 plays a role of detecting the flow rate and pressure of the fluid flowing through the pipe K.
As shown in FIGS. 1 and 3, the
判定手段140は、金属材料20が吸引されて貫通穴11を塞ぐ(図4参照)ことで変化したデータ化された流量と圧力との値が所定の値となっているか否かを判定する役割を果たす。
図1及び図4に示すように、この判定手段140は、検出手段130とケーブル等で電気的に接続しており、検出手段130から出力されるデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴11が金属材料20で塞がれたか否かを判定する。
The
As shown in FIG. 1 and FIG. 4, the
具体的には、貫通穴11が金属材料20で塞がれたときのデータ化された圧力の値と流量の値とを記憶しており、この値に対して、入力したデータ化された圧力の値と流量の値との値が同じか異なるかを判定する。なお、貫通穴11が金属材料20で塞がれていれば、流量の値は「0」であるため、この値をデータ化して記憶していることとなる。
また、圧力の場合は、吸引手段120の性能により作用可能な圧力の値をデータ化して記憶しているか、又は、実際に測定して得られた圧力の値をデータ化して記憶している。
ここで、貫通穴11が金属材料20で塞がれていると判定した場合は、例えば、「OK」を意味するデータ化された加圧許可信号、例えば、「0000」を加圧手段150に出力する。
Specifically, the pressure value and the flow rate value that are converted into data when the through
In the case of pressure, the pressure value that can be applied depending on the performance of the
Here, when it is determined that the through
なお、判定手段140は、流量が「0」の値を示すデータと圧力が「0」の値を示すデータとが所定の時間を経過した後に異なる値を示すデータを入力した場合、吸引手段120を作動させて吸引を開始させることができる。
つまり、この状態は、把持本体部110にウェハ10が吸引把持されていないことを示す。つまり、後述するように、加圧手段150からの停止信号を入力した吸引手段120が吸引を停止している状態となっていることを示す。
このとき、例えば、吸引開始を意味するデータ化された信号、例えば、「1000」を吸引手段120に出力する。
It should be noted that the
That is, this state indicates that the
At this time, for example, a data signal indicating the start of suction, for example, “1000” is output to the suction means 120.
加圧手段150は、判定手段140によってデータ化された流量の値とデータ化された圧量の値とが所定の値であると判定された場合に把持本体部110で吸引しているウェハ10からはみ出て入る金属材料20を所定の加圧平面Dに押し当てる役割を果たす。
図5及び図6に示すように、この加圧手段150は、把持本体部110を加圧平面Dまで移動可能に支持しており(図5参照)、判定手段140からの加圧許可信号を入力することで、所定の圧力で把持本体部110を加圧平面Dに押し付けることができる(図6参照)。
The pressurizing
As shown in FIGS. 5 and 6, the pressurizing
例えば、加圧手段150は、回転軸CLに対して回転可能に構成されている回転支持部151と、この回転支持部から張り出したアーム部152と、このアーム部を上下方向に移動可能に支持し回転支持部151に設けられるアーム支持部153と、把持本体部110に取り付けられたアダプター部ADを固定するチャック部154とから構成されている。
For example, the pressurizing means 150 includes a
このように構成されることにより、ウェハ10を回転軸CLに対して軌道Lに沿うようにウェハ10を移動させることがでる。これによりウェハ10を加圧平面Dまで移動することができ、この加圧平面Dにウェハ10を押し付けることができる。
なお、入力する加圧許可信号や出力する吸引開始を意味するデータ化された信号は、図中アーム支持部153でなされるよう表現しているが、信号の入出力や、回転支持部151の回転、アーム支持部153の上下移動を行わせる制御部を別途も受けても良い。
With this configuration, the
Note that the pressurization permission signal to be input and the data signal indicating the start of suction to be output are expressed as being made by the
つまり、金属材料20は、貫通穴11の側面と接触している点を支持点とて、貫通穴11内に金属材料20を構成する金属材料が入り込んでくる。これにより、金属材料20は、貫通穴11の側面に設けられている下地金属膜Cと接合して側面と密着した気密性の高い密着状態となる。
In other words, the
なお、加圧手段150は、所定の圧力で把持本体部110を加圧平面Dに押し付けた後、例えば、アンローダーなどの搬送手段やトレーT(図1及び図7参照)などの治具の上方まで移動し、吸引手段120を停止する停止信号、例えば、「0001」を吸引手段120に出力して、吸引手段120を停止させる(図6)。そして、吸引手段120が吸引を停止したことによって吸引把持の状態が解除されることで、ウェハ10を搬送手段やトレーT(図7参照)などに載置する。
このようにして貫通穴11が金属材料20で埋め込まれたウェハ10は、図10に示すように、その両主面に導通パターンPが形成されて、埋め込まれた金属材料20を電気的接続に用いた構造にすることができる。
The pressurizing means 150 presses the grip
As shown in FIG. 10, the
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置100を構成したので、ウェハ10に設けられたテーパの付いた貫通穴11に入っている金属材料20を容易に圧入することができる。したがって、貫通穴11への金属材料の埋め込みが容易に行えることで、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使う必要がなくなり、環境負荷を小さくすることができる。
Since the wafer metal
次に、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法について説明する。
本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法は、ウェハ把持工程、金属材料吸引工程、判定工程、金属材料加圧工程を備えている。
Next, a method for embedding a metal material in a wafer according to an embodiment of the present invention will be described.
A method for embedding a metal material in a wafer according to an embodiment of the present invention includes a wafer gripping process, a metal material suction process, a determination process, and a metal material pressurizing process.
(ウェハ把持工程)
ウェハ把持工程は、貫通穴11の径の小さい方のウェハ10の主面と対向するように、ウェハ10の表面を吸引して把持し貫通穴11の開口から吸引を行う工程である(図3及び図4参照)。
例えば、ウェハの金属材料埋込装置100の把持本体部110でウェハ10を吸引把持する。このとき、貫通穴11からも吸引が行われている。
(Wafer gripping process)
The wafer gripping step is a step of sucking and gripping the surface of the
For example, the
(金属材料吸引工程)
金属材料吸引工程は、ウェハ把持工程でウェハ10を把持した状態で金属材料20を吸引する工程である(図4参照)。金属材料20は、吸引状態にある貫通穴11に吸い込まれて貫通穴11を塞ぐように貫通穴11に入り込む。このとき、金属材料20は、一部がウェハ10からはみ出た状態となっている。つまり、ウェハ10の貫通穴11は、テーパが付けられた形状となっている。そのため、金属材料20は、貫通穴11の側面に接触した状態で、貫通穴11内で止まるようになっている。
例えば、トレーT2(図4参照)などに複数の金属材料を載置させておき、このトレーT2に把持本体部110を移動させながら貫通穴11に吸引させて、貫通穴11に金属材料20を入り込ませる。
(Metallic material suction process)
The metal material suction step is a step of sucking the
For example, a plurality of metal materials are placed on the tray T2 (see FIG. 4), and the gripping
(判定工程)
判定工程は、金属材料20が吸引されて貫通穴11を塞ぐことで変化した流量と圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う工程である。
例えば、この判定工程では、ウェハの金属材料埋込装置100の検出手段130と判定手段140とで貫通穴11が塞がったかを判定する。
検出手段130で、配管K内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Kの内部の圧力を測定し、測定したデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段140に出力する。判定手段140がデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴11が金属材料20で塞がれたか否かを判定する。これにより、貫通穴11が金属材料20で塞がれたと判定した場合に、金属材料加圧工程を行う。
(Judgment process)
The determination step is a step of determining whether or not the values of the flow rate and pressure changed by the
For example, in this determination step, the
While the flow rate of the fluid flowing in the pipe K is measured by the
(金属材料加圧工程)
金属材料加圧工程は、判定工程によって値が所定の値であると判定された場合にウェハ10からはみ出ている金属材料20を加圧して貫通穴11を埋める工程である(図5及び図6参照)。
ウェハ10を吸引把持した状態で貫通穴11に入り込んでいる金属材料20を加圧平面Dに押し付けて金属材料20を貫通穴11に圧入する。
(Metallic material pressing process)
The metal material pressurizing step is a step of pressurizing the
The
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法を構成したので、容易に貫通穴11に金属材料20を埋め込むことができる。これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を用いることがないので、環境負荷を小さくすることができる。
Thus, since the metal material embedding method for a wafer according to the embodiment of the present invention is configured, the
(第二の実施形態)
図8は本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。図9は金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
図8及び図9に示すように、本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置200は、金属材料20を加圧する際に超音波振動を印加して、金属材料20を貫通穴11に圧入している点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置200の構成要素である把持本体部110には、第一の超音波振動付与手段211と第二の超音波振動付与手段212が備えられている。
(Second embodiment)
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the gripping main body and the wafer in the wafer metal material embedding apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of a state in which a metal material is pressurized.
As shown in FIGS. 8 and 9, the wafer metal
A first ultrasonic
第一の超音波振動付与手段211は、ウェハ10の主面と平行な方向に超音波振動を把持本体部110に与える役割を果たす。
なお、第一の超音波振動付与手段211は、図8及び図9にて、把持本体部110の側面に設けられているが、把持本体部110に取り付けられているアダプター部ADの上面に設けても良い。
第二の超音波振動付与手段212は、ウェハ10の主面に対する法線と平行な方向に超音波振動を把持本体部110に与える役割を果たす。
なお、第二の超音波振動付与手段212は、図8及び図9にて、把持本体部110の側面に設けられているが、把持本体部110に取り付けられているアダプター部ADの上面に設けても良い。
したがって、加圧手段150により金属材料20を加圧する際に、加圧と同時に超音波振動を印加する(金属材料加圧工程)ようになっている(図9参照)。
例えば、判定手段140が出力する加圧許可信号を第一の超音波振動付与手段211(図示せず)と第二の超音波振動付与手段212とに入力することで超音波振動を起こさせる。これにより、加圧手段150の加圧と同時に超音波振動を起こさせることができる。このように構成したことにより、金属材料20を貫通穴11に埋め込みやすくすることができる。
The first ultrasonic
The first ultrasonic vibration imparting means 211 is provided on the side surface of the gripping
The second ultrasonic
The second ultrasonic vibration applying means 212 is provided on the side surface of the gripping
Therefore, when pressurizing the
For example, an ultrasonic vibration is generated by inputting a pressurization permission signal output from the
また、把持本体部110と加圧平面Dとにそれぞれ加熱手段221、222を備えても良い。
加熱手段221、222は、常温から300℃までの範囲で設定が可能となっている。
加熱手段221は、金属材料20を圧入する前に予め把持本体部110を加熱している。同様に、加熱手段222は金属材料20を圧入する前に予め加圧平面Dを加熱している。なお、常温は、例えば20±15℃の範囲とする。これにより、金属材料20が超音波振動で振動しながら加圧されている状態で加熱されるため、ウェハ10の貫通穴11に圧入しやすくすることができる。
Moreover, you may provide the heating means 221 and 222 in the holding | maintenance main-
The heating means 221 and 222 can be set in the range from room temperature to 300 ° C.
The heating means 221 heats the grip
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、金属材料20の材質は、Auに限定されず、導通パターンと導通可能な金属材料を用いることができる。例えば、Cu、Al、金すず、金ゲルマニウム、はんだボールなどを用いることができる。
In addition, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the material of the
10 ウェハ
11 貫通穴
20 金属材料
100、200 ウェハの金属材料埋込装置
110 把持本体部
111 第一の吸引部
112 第二の吸引部
113 凹部
120 吸引手段
130 検出手段
140 判定手段
150 加圧手段
211 第一の超音波振動付与手段
212 第二の超音波振動付与手段
AD アダプター部
C 下地金属膜
D 加圧平面
H1 第一の貫通孔
H2 第二の貫通孔
K 配管
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、
前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、
前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、
前記金属材料が吸引されて複数の前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、
複数の前記金属材料を収容し、前記把持本体部に吸引把持されたウェハを挿入できる開口を有するトレーと
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込装置。 A wafer having a plurality of tapered through holes is gripped by the main surface of each through hole having a small diameter, and the through hole is spherically formed from the side having the large diameter of the through hole. A metal material embedding apparatus for a wafer for embedding a metal material of
A first suction part for sucking and gripping the surface of the wafer; and a second suction part for sucking the metal material from the through hole provided in a recess formed at a position facing the through hole of the wafer. A gripping main body having a portion;
A suction means connected to the first suction part and the second suction part via a pipe;
Detecting means for detecting the flow rate and pressure of the fluid flowing through the pipe;
Determining means for determining whether or not the flow rate and the pressure value changed by sucking the metal material and closing the plurality of through holes are predetermined values;
A pressurizing unit that presses the metal material that protrudes from the wafer sucked by the gripping main body when the value is determined by the determination unit to be a predetermined value;
An apparatus for embedding a metal material in a wafer , comprising: a plurality of metal materials; and a tray having an opening into which a wafer sucked and held by the holding main body portion can be inserted .
前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のウェハの金属材料埋込装置。 The suction means is connected to a pipe connected to an adapter portion having a flow path communicating with the first suction portion and the second suction portion;
The wafer metal material embedding apparatus according to claim 1, wherein the adapter part is attached to a holding body part.
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、
前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のウェハの金属材料埋込装置。 The grip body part is
First ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration in a direction parallel to the main surface of the wafer;
The wafer according to claim 1, further comprising: a second ultrasonic vibration applying unit that applies ultrasonic vibration in a direction parallel to a normal line of the main surface of the wafer. Metal material embedding device.
把持本体部に設けられた第一の吸引部により、前記ウェハの個々の前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を吸引することで、把持本体部で前記ウェハを把持するウェハ把持工程と、
把持された前記ウェハを複数の前記金属材料が配置されたトレーに挿入し、前記金属材料を前記ウェハに接続された前記把持本体部の第二の吸引部により吸引して、複数の前記貫通部に前記金属材料を嵌める金属材料吸引工程と、
前記金属材料が吸引されて個々の前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに繋がる配管内の流量と圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、
前記判定工程によって前記流量と前記圧力が所定の値であると判定された場合に、前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込方法。 A wafer metal material embedding method for embedding a spherical metal material in a plurality of tapered through holes provided in a plate-shaped wafer,
Wafer gripping step of gripping the wafer with the gripping main body by sucking the main surface of the wafer with the smaller diameter of the opening of each through-hole by the first suction part provided in the gripping main body When,
The gripped wafer is inserted into a tray in which a plurality of the metal materials are arranged, and the metal material is sucked by a second suction part of the grip body part connected to the wafer, and a plurality of the through parts A metal material suction step for fitting the metal material into
The metallic material is sucked or the value of the flow rate and pressure in the pipe leading to said second suction portion and the first suction section has changed by closing the individual of the through hole has a predetermined value A determination step for determining whether or not,
A metal material pressurizing step of pressurizing the metal material protruding from the wafer to fill the through hole when the determination step determines that the flow rate and the pressure are predetermined values;
A method for embedding a metal material in a wafer, comprising:
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われることを特徴とする請求項4に記載のウェハの金属材料埋込方法。 In the metal material pressing step,
The ultrasonic pressure is applied in a direction parallel to the main surface of the wafer, and pressurization is performed while the ultrasonic vibration is applied in a direction parallel to a normal line of the main surface of the wafer. Item 5. A method for embedding a metal material in a wafer according to Item 4.
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