JP5859162B1 - 金属充填装置および金属充填方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1〜図8を参照して、第1実施形態による金属充填装置100について説明する。
図1に示すように、第1実施形態による金属充填装置100は、処理対象物の一例である半導体ウェハ(以下、単にウェハ1という)の表面に開口するように形成されたビアなどの微小空間2(図2参照)内に導体金属を充填する装置である。充填された導体金属により、シリコン貫通電極(Through−silicon via;TSV)が形成される。
次に、図1〜図3、図7および図8を参照して、第1実施形態による金属充填装置100における金属充填方法について説明する。金属充填装置100の動作制御は、制御部20によって行われる。なお、金属充填装置100の各部については、図1を参照するものとする。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図11を参照して、第2実施形態による金属充填装置200について説明する。この充填装置200では、上記第1実施形態による金属充填装置100とは異なり、減圧部117により処理室4内の減圧を行いながら処理室4への溶融金属3の供給ができるように構成した例について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
図11に示すように、第2実施形態による金属充填装置200では、減圧部117が、筒状部材12の上端側の側壁を内側まで貫通する配管121を介して、処理室4の内部と連通している。また、減圧部117と処理室4との間の配管121には、制御弁22bが設けられている。配管121は、溶融金属3の液面よりも十分に上方の位置となるように、筒状部材12の上端近傍に設けられている。これにより、減圧部117による減圧(処理室4内の気体の排気)を継続したままの状態で、金属供給部14から溶融金属3を供給することが可能である。なお、処理室4内への溶融金属3の供給は、液面が配管121の高さに到達する前に停止される。第2実施形態では、溶融金属3を所定の供給圧力で加圧しながら処理室4内に供給する構成ではない。
第2実施形態でも、上記第1実施形態と同様に、処理室4内に供給された溶融金属3を加圧部材13により加圧しながら冷却し、溶融金属3の凝固が完了する前に加圧を停止するように構成する。これにより、微小空間2内に充填された溶融金属3を加圧しながら冷却する場合でも、溶融金属3が完全に固相に変化する前の段階で加圧部材13を溶融金属3(ウェハ1)から離間させることができるので、金属充填処理の歩留まりや処理効率の向上を図ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
2 微小空間
3 溶融金属
4 処理室
5 金属膜
11 保持部
12 筒状部材
13 加圧部材
14 金属供給部
18、118 ガス供給部
100、200 金属充填装置
T1 加圧期間
T2 非加圧期間
Claims (8)
- 処理対象物の表面に開口するように形成された微小空間内に溶融金属を充填する金属充填装置であって、
前記処理対象物を保持する保持部と、
前記微小空間の周囲を取り囲む筒状部材と、
前記筒状部材の内側に前記処理対象物に向けて進退可能に配置された加圧部材と、
前記保持部または前記処理対象物と、前記筒状部材と、前記加圧部材とにより気密状に形成される処理室内に、前記溶融金属を供給する金属供給部とを備え、
前記処理室内に供給された前記溶融金属を前記加圧部材により加圧しながら冷却し、前記溶融金属の凝固が完了する前に加圧を停止するように構成され、
前記溶融金属の液相温度よりも低く、かつ、固相温度よりも高い前記固相温度側の温度まで前記溶融金属が冷却された時点で、前記溶融金属の加圧を停止するように構成されている、金属充填装置。 - 前記処理室内の前記溶融金属を加圧しながら冷却する加圧期間の後、加圧を行わない非加圧期間において前記溶融金属の凝固を完了させるように構成されている、請求項1に記載の金属充填装置。
- 前記加圧期間において、前記溶融金属が冷却されて凝固が完了する前に前記加圧部材を前記処理対象物から後退させて加圧を停止し、
前記非加圧期間において、外部環境と略等しい圧力環境で前記溶融金属を冷却して凝固を完了させるように構成されている、請求項2に記載の金属充填装置。 - 前記溶融金属が冷却されて凝固が完了する前に、加圧を停止するとともに前記処理室を開放するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属充填装置。
- 不活性ガスを供給するガス供給部をさらに備え、
前記加圧を停止した後、前記溶融金属の凝固が完了するまでの間は、前記処理対象物が不活性ガス雰囲気に配置されるように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属充填装置。 - 処理対象物の表面に開口するように形成された微小空間内に溶融金属を充填する金属充填方法であって、
前記処理対象物が配置された気密状の処理室内に、前記溶融金属を供給する工程と、
前記処理室内に供給された前記溶融金属を加圧部材により加圧しながら冷却する工程と、
前記溶融金属の凝固が完了する前に加圧を停止する工程とを備え、
前記溶融金属の加圧を停止する工程において、前記溶融金属の液相温度よりも低く、かつ、固相温度よりも高い前記固相温度側の温度まで前記溶融金属が冷却された時点で、前記溶融金属の加圧を停止する、金属充填方法。 - 前記溶融金属の加圧を停止する工程の後、加圧を行わない非加圧期間において、前記溶融金属の凝固を完了させる工程をさらに備える、請求項6に記載の金属充填方法。
- 前記溶融金属を凝固させた後、前記処理対象物の表面上に残留した金属膜を研磨により除去する工程をさらに備える、請求項6または7に記載の金属充填方法。
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