JP5872409B2 - Metal filling equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被処理物表面上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に関するものである。   The present invention relates to a metal filling apparatus for filling molten metal into a minute space formed on the surface of an object to be processed.

シリコン貫通電極(Through Silicon via)技術において、半導体ウェハ(被処理物)上に設けたビアや貫通孔(微小空間)の内部に金属を充填する技術が求められている。シリコン貫通電極技術を用いれば、貫通電極を用いたチップ積層技術の開発が可能となることから、三次元実装による高機能・高速動作の半導体システムの実現が期待されている。   In the through silicon via technology, there is a demand for a technology in which metal is filled in vias and through holes (microspaces) provided on a semiconductor wafer (object to be processed). If silicon through-electrode technology is used, chip stacking technology using through-electrodes can be developed. Therefore, it is expected to realize a high-functional and high-speed semiconductor system by three-dimensional mounting.

従来、半導体ウェハ上の微小空間内に溶融金属を充填する技術としては、特許文献1〜3の技術が知られている。   Conventionally, the techniques of Patent Documents 1 to 3 are known as techniques for filling molten metal into a minute space on a semiconductor wafer.

特許文献1〜2には、具体的な装置構成は開示されていないが、微小空間近傍の溶融金属に対し、強制外力(圧力、磁力、遠心力、プレス圧、射出圧、転圧など)を加えることによって、空隙やボイドを生じることなく、微小空間を硬化金属で満たすことのできる金属充填方法が開示されている。   Although a specific apparatus configuration is not disclosed in Patent Documents 1 and 2, forced external force (pressure, magnetic force, centrifugal force, press pressure, injection pressure, rolling pressure, etc.) is applied to the molten metal in the vicinity of the minute space. In addition, a metal filling method that can fill a minute space with a hardened metal without generating voids or voids is disclosed.

また、特許文献3には、第1の支持体10と第2の支持体11との間の所定の空隙内に配置した対象物2の上面に溶融金属Mを供給し、対象物2の表面に形成された微小空間内に溶融金属Mを充填ないし加圧して、当該加圧状態を溶融金属Mが冷却により硬化するまで維持する金属充填装置が開示されている。   Further, in Patent Document 3, molten metal M is supplied to the upper surface of the object 2 disposed in a predetermined gap between the first support 10 and the second support 11, and the surface of the object 2 is A metal filling device is disclosed in which molten metal M is filled or pressurized in a minute space formed in (1) and the pressurized state is maintained until the molten metal M is cured by cooling.

特開2010−129662号公報JP 2010-129662 A 特開2010−129995号公報JP 2010-129995 A 特開2010−283034号公報JP 2010-283034 A

特許文献1〜3によれば、半導体ウェハ上の微小空間の内部に隙間なく溶融金属を充填するためには、強制外力を充填金属に加えることが有益であることが理解される。これは、充填しようとする溶融金属はその表面張力のために、微小空間の内部から外部へと出ようとする性質があるからである。   According to Patent Documents 1 to 3, it is understood that it is beneficial to apply a forced external force to the filling metal in order to fill the molten metal inside the minute space on the semiconductor wafer without a gap. This is because the molten metal to be filled has the property of going out from the inside of the minute space due to its surface tension.

しかしながら、例えば、強制外力としてプレス圧を用いることを考えたとしても、いかなる素材のプレス部材を用いて、溶融金属にプレス圧を加えるかによって、被処理物上の微小空間の内部に溶融金属を充填したときの金属充填状態は大きく異なってくる。   However, for example, even if it is considered to use a press pressure as a forced external force, the molten metal is placed inside the minute space on the object to be processed depending on the press member of which material is used and the press pressure is applied to the molten metal. The metal filling state when filling is greatly different.

例えば、表面粗さの大きい素材をプレス部材に用いて、溶融金属をプレスする場合には、プレスされた溶融金属が、被処理物側だけでなく、プレス部材側の表面にも固着するので、その状態で溶融金属が硬化すると、硬化した金属がプレス部材と接着された状態となってしまい、プレス部材を被処理物から引き離した(型開きした)途端に、被処理物の微小空間の内部に充填された金属が抜けたり、欠けたりして、充填不良を起こすという問題を生じる。   For example, when pressing a molten metal using a material having a large surface roughness for the pressing member, the pressed molten metal is fixed not only on the workpiece side but also on the surface on the pressing member side. When the molten metal is cured in this state, the cured metal is bonded to the press member, and as soon as the press member is separated from the object to be processed (opened), the minute space of the object to be processed is removed. There is a problem in that the metal filled in the inside is missing or chipped, resulting in poor filling.

最悪の場合、プレス部材と被充填物との双方に固着した充填金属によって、両者が固く接着してしまい、接着したプレス部材を被充填物から引き離そうとすると、その力で被充填物(例えば半導体ウェハ)が割れてしまうような事態が生じる。   In the worst case, when the filler metal fixed to both the press member and the filling material is firmly bonded to each other and the bonded press member is separated from the filling material, the force (for example, semiconductor) A situation occurs in which the wafer is broken.

また、プレス部材は、融点以上の温度の溶融金属と接触し、この溶融金属に、重さにして例えば数トンの力でプレス力を加える部材であるから、高温金属と接触しても容易には劣化せず、高い耐久性を備える素材からなることが実用上求められる。   Further, the pressing member is a member that contacts a molten metal having a temperature equal to or higher than the melting point and applies a pressing force to the molten metal with a force of, for example, several tons. It is practically required to be made of a material that does not deteriorate and has high durability.

本願発明者は、鋭意研究の末、上記の問題点を独自に見出し、充填不良や被充填物の割れを生じないようにするためには、いかなる素材で溶融金属にプレス圧を加えればよいのか、各種の素材を用いて試行のうえ、本願発明を完成した。   The inventor of the present application, after earnest research, finds the above-mentioned problems uniquely, and in order not to cause poor filling or cracking of the filling material, what kind of material should the press pressure be applied to the molten metal? The present invention was completed after trials using various materials.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、充填不良や被処理物の割れ(例えばウェハ割れ)を生じずに、被処理物上に開口するように形成された微小空間の内部に溶融金属を的確に充填することのできる金属充填装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the inside of a minute space formed so as to open on the object to be processed without causing defective filling or cracking of the object to be processed (for example, wafer cracking). An object of the present invention is to provide a metal filling apparatus capable of accurately filling molten metal.

本発明に係る金属充填装置は、上記の課題を解決するために、被処理物の表面に開口するように形成された微小空間内に、該被処理物上に供給した溶融金属を充填する金属充填装置に関する。 Metal filling apparatus of the present invention, in order to solve the above problems, the object to be processed front surface micro space formed so as to open in the are filled with molten metal supplied onto該被treated The present invention relates to a metal filling apparatus.

本発明に係る金属充填装置は、上記の課題を解決するために、前記被処理物を保持する保持部と、内部空間を有し、一端が前記保持部と対向して設けられる筒状部材と、前記筒状部材の内部空間内に進退自在に嵌入され、前記溶融金属を前記被処理物に押し付ける押付部材と、前記保持部に保持される被処理物又は前記保持部と、前記筒状部材及び前記押付部材とによって気密状に形成される処理室内を減圧する減圧機構と、前記処理室内に溶融金属を供給する溶融金属供給機構と、前記処理室内に供給される溶融金属を加圧し、前記微小空間内に該溶融金属を押し込む加圧機構とを備えるとともに、前記押付部材は、少なくとも、その前記被処理物に対向する側が金属から構成されているものである。 In order to solve the above-described problems, a metal filling device according to the present invention includes a holding unit that holds the object to be processed, a cylindrical member that has an internal space, and has one end facing the holding unit. A pressing member that is slidably inserted into the inner space of the cylindrical member and presses the molten metal against the object to be processed; an object to be processed or the holding part that is held by the holding part; and the cylindrical member and then pressurizing and depressurizing device for depressurizing the processing chamber formed in an airtight manner, and the molten metal supply mechanism for supplying molten metal into the processing chamber, a molten metal is supplied into the processing chamber by said pressing member, A pressing mechanism for pressing the molten metal into the minute space, and at least the side of the pressing member facing the object to be processed is made of metal.

この金属充填装置によれば、まず、表面に微小空間が形成された被処理物を、その表面が押付部材と対向するように保持部に配置する。筒状部材の一端は保持部に保持された被処理物又は保持部に当接されており、被処理物又は保持部と、筒状部材及び押付部材とによって囲まれた気密状の処理室が形成されている。尚、被処理物の比重よりも溶融金属の比重の方が大きい場合には、前記筒状部材の一端を被処理物に当接させた状態で、被処理物、筒状部材及び押付部材により処理室を形成することで、当該処理室内に溶融金属を供給した際に、被処理物が保持部上から浮き上がるのを防止することができる。   According to this metal filling apparatus, first, an object to be processed in which a minute space is formed on the surface is arranged on the holding portion so that the surface faces the pressing member. One end of the cylindrical member is in contact with the object to be processed or the holding part held by the holding part, and an airtight processing chamber surrounded by the object to be processed or the holding part, the cylindrical member and the pressing member is provided. Is formed. In the case where the specific gravity of the molten metal is larger than the specific gravity of the object to be processed, with the one end of the cylindrical member in contact with the object to be processed, the object to be processed, the cylindrical member and the pressing member By forming the processing chamber, it is possible to prevent the object to be processed from floating above the holding portion when the molten metal is supplied into the processing chamber.

ついで、減圧機構によって処理室内の気体を排気して、処理室内を減圧する。処理室内の減圧によって、被処理物に形成された微小空間の内部も減圧される。しかる後、溶融金属供給機構によって、処理室内(被処理物と押付部材との間)に溶融金属を供給する。尚、溶融金属と被処理物との濡れ性(親和性)が良い場合には、この段階で、供給された溶融金属が自重及び界面張力によって前記微小空間の内部に充填されるが、溶融金属と被処理物との濡れ性が極めて悪い場合には、微小空間の内部を減圧状態としただけでは、溶融金属は被処理物の表面で弾かれて前記微小空間の内部に充填されない。   Next, the gas in the processing chamber is exhausted by the pressure reducing mechanism to reduce the pressure in the processing chamber. Due to the reduced pressure in the processing chamber, the inside of the minute space formed in the object to be processed is also reduced in pressure. Thereafter, the molten metal is supplied into the processing chamber (between the object to be processed and the pressing member) by the molten metal supply mechanism. In addition, when the wettability (affinity) between the molten metal and the object to be processed is good, at this stage, the supplied molten metal is filled into the micro space by its own weight and interfacial tension. When the wettability between the metal and the object to be processed is extremely poor, the molten metal is bounced on the surface of the object to be processed and is not filled in the minute space only by reducing the pressure inside the minute space.

ついで、上記金属充填装置においては、加圧機構の働きよって当該処理室内に供給された溶融金属を加圧して、微小空間内に溶融金属を押し込む。例えば、処理室内を溶融金属で完全に満たした後、押付部材を被処理物に向けて移動させ、処理室内に供給された溶融金属を押付部材によって加圧することで、被処理物上の微小空間内に溶融金属が押し込まれる。したがって、溶融金属と被処理物との濡れ性が悪い場合であっても、微小空間内に溶融金属を充填することができ、また、処理室内を減圧した後に当該処理室内に溶融金属を供給するようにしているため、ボイドの発生が低減される。尚、処理室内を溶融金属で完全に満たすようにしているため、被処理物上で溶融金属が弾かれることがなく、当該被処理物上に溶融金属が均一に広がる。また、この場合、微小空間内に入りきらない溶融金属は、被処理物と押付部材との間から溶融金属供給機構に押し戻される。   Next, in the metal filling apparatus, the molten metal supplied into the processing chamber is pressurized by the action of the pressurizing mechanism, and the molten metal is pushed into the minute space. For example, after the processing chamber is completely filled with molten metal, the pressing member is moved toward the object to be processed, and the molten metal supplied into the processing chamber is pressurized by the pressing member, so that a minute space on the object to be processed is obtained. Molten metal is pushed inside. Therefore, even when the wettability between the molten metal and the object to be processed is poor, the molten metal can be filled into the minute space, and the molten metal is supplied into the processing chamber after the processing chamber is decompressed. As a result, generation of voids is reduced. Since the processing chamber is completely filled with the molten metal, the molten metal is not repelled on the object to be processed, and the molten metal spreads uniformly on the object to be processed. Further, in this case, the molten metal that does not completely enter the minute space is pushed back to the molten metal supply mechanism between the workpiece and the pressing member.

このように、上記金属充填装置においては、処理室内を減圧した後、当該処理室内に溶融金属を供給して、更に、押付部材を被処理物の方へ移動するようにしている。これにより、処理室の容積が絞られる、言い換えれば、被処理物と押付部材との間の隙間が狭められるため、被処理物上の余剰溶融金属を当該被処理物と押付部材との間から外部に押し出すことができる。したがって、被処理物上に余剰金属からなる層が形成するのを防止することができる。   As described above, in the metal filling apparatus, after the processing chamber is depressurized, the molten metal is supplied into the processing chamber, and the pressing member is further moved toward the object to be processed. As a result, the volume of the processing chamber is reduced, in other words, the gap between the object to be processed and the pressing member is narrowed, so that excess molten metal on the object to be processed can be removed from between the object to be processed and the pressing member. Can be pushed out. Therefore, it is possible to prevent a layer made of surplus metal from being formed on the object to be processed.

また、押付部材の移動によって、処理室内の容積を可変とした構成なので、押付部材の移動量次第で、処理室内の容積を限りなく極小とすることができ、この結果、押付部材によって、被処理物上の余剰金属の殆どを当該被処理物上から押し退け、前記被処理物上に残る残渣を最小限に絞ることが可能となる。尚、本明細書において、残渣とは、被処理物上で微小空間の内部に入りきらなかった余剰金属が被処理物上で硬化してできる層状の不要金属部分のことをいうが、当該金属部分は、全ての場合において不要という訳ではなく、配線層やコンタクト層として用いることができる場合もある。   In addition, since the volume in the processing chamber is variable by the movement of the pressing member, the volume in the processing chamber can be made extremely small depending on the amount of movement of the pressing member. Most of the excess metal on the object can be pushed away from the object to be processed, and the residue remaining on the object to be processed can be minimized. In the present specification, the residue refers to a layered unnecessary metal portion formed by curing an excess metal that has not been able to enter the inside of the minute space on the object to be processed. The portion is not unnecessary in all cases and may be used as a wiring layer or a contact layer.

押付部材の金属表面は、表面粗さが極めて小さく、溶融金属が固着せず簡単に剥離できるので、被処理物への溶融金属の充填が完了し、金属が硬化した後においても、押付部材と被処理物とは、硬化金属によって接着したような状態とはならない。したがって、充填処理後に、押付部材を被処理物から引き離したとしても、被処理物表面の微小空間の内部に充填された金属は当該微小空間の内部に止まるので、充填金属の引き抜きや欠けの問題は生じ難い上、押付部材を被処理物から引き離す際の力によって被処理物(例えば半導体ウェハ)を割るような事態は生じない。   The metal surface of the pressing member is extremely small in surface roughness, and the molten metal does not adhere and can be easily peeled off, so that even after the filling of the molten metal into the workpiece is completed and the metal is cured, The object to be processed is not in a state of being bonded by a hardened metal. Therefore, even if the pressing member is pulled away from the object to be processed after the filling process, the metal filled inside the minute space on the surface of the object to be treated remains inside the minute space, so that there is a problem of pulling out or chipping of the filling metal. In addition, a situation in which the workpiece (for example, a semiconductor wafer) is broken by a force when the pressing member is separated from the workpiece does not occur.

押付部材の金属表面は固く、耐久性、耐熱性に優れているので、金属充填処理を繰り返して実施する場合であっても、ほとんど劣化することがない。したがって、頻繁なメンテナンスを必要としないうえ、押付部材の表面を清掃する場合であっても、当該表面を不用意に傷つける心配なしにブラシ等を用いた簡便な清掃手段を採用することができる。   Since the metal surface of the pressing member is hard and excellent in durability and heat resistance, it hardly deteriorates even when the metal filling process is repeated. Therefore, not only frequent maintenance is required, but even when the surface of the pressing member is cleaned, a simple cleaning means using a brush or the like can be employed without worrying about inadvertently damaging the surface.

また、上記の構成において、前記保持部に保持される被処理物に対して前記押付部材を進退させる押付機構を備えることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that a pressing mechanism for moving the pressing member forward and backward with respect to the object to be processed held by the holding unit is provided.

上記の構成によれば、各種のシリンダやモータ等からなる押付機構によって、前記押付部材を被処理物に対して近づけたり遠ざけたりするように進退させることができる。したがって、前記押付機構の駆動制御によって、保持部に保持される被処理物に対して前記押付部材を自在に移動させることが可能となる。   According to said structure, the said pressing member can be advanced / retreated so that it may approach or move away with respect to a to-be-processed object with the pressing mechanism which consists of various cylinders, a motor, etc. Therefore, the pressing member can be freely moved with respect to the object to be processed held by the holding portion by the drive control of the pressing mechanism.

また、上記の構成において、前記保持部及び筒状部材のうち少なくとも一方を、他方に対し接近、離反する方向に移動させる移動機構を備えることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that a moving mechanism that moves at least one of the holding portion and the cylindrical member in a direction approaching and separating from the other is preferably provided.

上記の構成によれば、移動機構の働きによって、保持部と筒状部材との少なくとも一方を他方に対し接近、離反する方向に移動させることができる。それゆえ、保持部と筒状部材の一端とを密着させて密閉構造を実現したり、これらを離反させて保持部と筒状部材の一端との間を開放し、この開放された空間から被処理物等を容易に出し入れしたりすることが可能となる。   According to said structure, at least one of a holding | maintenance part and a cylindrical member can be moved to the direction which approaches / separates with respect to the other by the effect | action of a moving mechanism. Therefore, the holding portion and one end of the cylindrical member are brought into close contact with each other to realize a sealed structure, or these are separated to open the space between the holding portion and one end of the cylindrical member, and the covered space is covered from the open space. It becomes possible to easily take in and out processed materials and the like.

また、上記の構成において、前記溶融金属供給機構によって供給された溶融金属を前記押付部材と被処理物表面との間に閉じ込める溶融金属封止部を、前記押付部材に設けることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the pressing member is provided with a molten metal sealing portion that confines the molten metal supplied by the molten metal supply mechanism between the pressing member and the surface of the workpiece.

上記の構成によれば、溶融金属封止部の働きにより、溶融金属が押付部材によって押されたときには、溶融金属を押付部材と被処理物表面との間に閉じ込めることができるので、押付部材を移動したときに溶融金属封止部内の溶融金属に高い圧力をかけることが可能となる。したがって、押付部材による圧力が効果的に溶融金属に加えられる。とりわけ、溶融金属封止部を弾性体で構成すれば、押付部材を移動したときに溶融金属封止部が潰れるように変形するので、被処理物の処理面全体に高い圧力をかけることが可能となる。それゆえ、溶融金属を被処理物上に形成された微小空間内に隙間なく充填することができる。   According to the above configuration, when the molten metal is pressed by the pressing member due to the action of the molten metal sealing portion, the molten metal can be confined between the pressing member and the surface of the workpiece. When moved, it becomes possible to apply a high pressure to the molten metal in the molten metal sealing portion. Therefore, the pressure by the pressing member is effectively applied to the molten metal. In particular, if the molten metal sealing part is made of an elastic body, the molten metal sealing part is deformed so as to be crushed when the pressing member is moved, so that a high pressure can be applied to the entire processing surface of the workpiece. It becomes. Therefore, the molten metal can be filled in the minute space formed on the object to be processed without a gap.

また、上記の加圧機構は、処理室内に加圧気体を供給する加圧気体供給機構であってもよい。このようにすれば、溶融金属を供給した処理室内に加圧気体を供給することによって、当該処理室内に供給した溶融金属を気体により加圧することができ、所謂差圧充填によって溶融金属を微小空間内に充填することができる。更に、溶融金属を気体により加圧することによって、被処理物上で溶融金属が弾かれるのを防止することができる。   Further, the pressurizing mechanism may be a pressurized gas supply mechanism that supplies a pressurized gas into the processing chamber. In this way, by supplying the pressurized gas into the processing chamber to which the molten metal has been supplied, the molten metal supplied into the processing chamber can be pressurized with the gas, and the so-called differential pressure filling allows the molten metal to be microspaced. Can be filled inside. Furthermore, the molten metal can be prevented from being bounced on the object to be processed by pressurizing the molten metal with gas.

また、上記の構成において、押付部材の表面は、鏡面仕上げとされていることが好ましい。溶融金属と接し、前記金属によって構成される押付部材の表面を、研磨やラッピング研磨、電解研磨によって鏡面仕上げし、その表面粗さを小さくしておくことによって、押付部材に対する溶融金属の充填や固着を更に抑制することができる。それゆえ、溶融金属の充填硬化後に、押付部材を被処理物から引き離したときに生じる充填金属の抜けや欠け(溶融金属の充填不良)や被処理物の割れ(例えばウェハ割れ)などを効果的に抑制することが可能になる。   Moreover, in said structure, it is preferable that the surface of a pressing member is made into mirror surface finish. Filling and adhering the molten metal to the pressing member by contacting the surface with the molten metal and mirror-finishing the surface of the pressing member composed of the metal by polishing, lapping polishing, or electrolytic polishing, and reducing the surface roughness. Can be further suppressed. Therefore, after filling and hardening of the molten metal, it is effective to remove and chip the filled metal when the pressing member is pulled away from the object to be processed (poor filling of the molten metal) or to crack the object to be processed (for example, wafer crack). Can be suppressed.

更に、前記押付部材の前記金属によって構成される表面は、その表面粗さが0.3μm以下であることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the surface of the pressing member made of the metal has a surface roughness of 0.3 μm or less.

このようにすれば、押付部材の金属表面を滑らかなものとして溶融金属が固着することを的確に防ぐことができるうえ、硬化した溶融金属を押付部材の金属表面から容易に剥離し、上記の充填不良や被処理物の割れ(例えばウェハ割れ)などを効果的に回避することが可能となる。   In this way, the metal surface of the pressing member can be made smooth so that the molten metal can be prevented from sticking accurately, and the hardened molten metal can be easily peeled off from the metal surface of the pressing member, and the above filling can be performed. Defects and cracks in the workpiece (for example, wafer cracks) can be effectively avoided.

また、上記の構成において、前記押付部材の前記金属によって構成される表面は、離型処理が施されていることも好ましい。   In the above configuration, it is also preferable that the surface of the pressing member made of the metal is subjected to a mold release treatment.

例えば、前記押付部材の前記金属によって構成される表面に、例えば、DLC(Diamond Like Carbon)皮膜処理のような離型処理を施すことにより、高い圧力をかけて押付部材を溶融金属及び被処理物の方に移動したとしても、冷却硬化した溶融金属を押付部材の金属表面から容易に剥離することができる。それゆえ、押付部材の表面を硬化した溶融金属や被処理物から引き離すときに、押付部材と溶融金属とが固着することにより生じる、充填金属の引き抜きや欠け、被処理物の割れ(例えばウェハ割れ)などを防止することができる。   For example, the pressing member is subjected to a release treatment such as DLC (Diamond Like Carbon) film treatment on the surface constituted by the metal of the pressing member, so that the pressing member is subjected to high pressure so that the molten metal and the object to be processed are applied. Even if it moves to this direction, the molten metal that has been cooled and hardened can be easily peeled off from the metal surface of the pressing member. Therefore, when the surface of the pressing member is pulled away from the hardened molten metal or the object to be processed, pulling out or chipping of the filled metal, cracking of the object to be processed (for example, wafer cracking) caused by the pressing member and the molten metal sticking to each other. ) And the like can be prevented.

尚、本発明において、被処理物上に形成された微小空間(孔)の大きさは、典型的にはその直径が0.1μm〜数十μmのものを想定している。溶融金属が入り込むものであれば、その形成方法やアスペクト比などの形態は問わず、貫通孔であるか否かも問わない。また、孔の形状も限定されず、直線状、曲線状、クランク状など任意の形状であってよく、分岐の有無も問わない。非貫通孔であれば、その深さは、被処理物の厚さに応じて例えば数百μm以下の任意のものとすることができる。   In the present invention, the size of the minute space (hole) formed on the workpiece is typically assumed to have a diameter of 0.1 μm to several tens of μm. As long as the molten metal enters, it does not matter whether it is a through-hole, regardless of its formation method and aspect ratio. Further, the shape of the hole is not limited, and may be any shape such as a straight shape, a curved shape, or a crank shape, and the presence or absence of branching is not questioned. If it is a non-through-hole, the depth can be made into arbitrary things of several hundred micrometers or less, for example according to the thickness of a to-be-processed object.

本発明に係る金属充填装置によれば、充填不良や被処理物の割れを回避して、被処理物上に形成された微小空間の内部に溶融金属を的確に充填することができる。   According to the metal filling apparatus according to the present invention, it is possible to accurately fill the molten metal into the minute space formed on the object to be processed while avoiding poor filling and cracking of the object to be processed.

本発明の一実施形態に係る金属充填装置の概略構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed schematic structure of the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. 上記実施形態の金属充填装置の動作フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement flow of the metal filling apparatus of the said embodiment. (a)は、ピストンに、溶融金属封止部を設ける構成を示す断面図であり、(b)は、(a)のピストンを半導体ウェハに向けて下降させたときの様子を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the structure which provides a molten metal sealing part in a piston, (b) is sectional drawing which shows a mode when the piston of (a) is dropped toward a semiconductor wafer. is there. ピストンに、溶融金属封止部を設ける更なる構成を示す断面図であり、(b)は、(a)のピストンを半導体ウェハに向けて下降させたときの様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further structure which provides a molten metal sealing part in a piston, (b) is sectional drawing which shows a mode when the piston of (a) is dropped toward a semiconductor wafer. (a)は、ピストンに設ける溶融金属封止部の更なる構成を示す断面図であり、(b)は、(a)のピストンを半導体ウェハに向けて下降させたときの様子を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the further structure of the molten metal sealing part provided in a piston, (b) is sectional drawing which shows a mode when the piston of (a) is dropped toward a semiconductor wafer. It is. (a)は、ピストンに設ける溶融金属封止部の更なる構成を示す断面図であり、(b)は、(a)のピストンを半導体ウェハに向けて下降させたときの様子を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the further structure of the molten metal sealing part provided in a piston, (b) is sectional drawing which shows a mode when the piston of (a) is dropped toward a semiconductor wafer. It is. (a)は、ピストンに設ける溶融金属封止部の更なる構成を示す断面図であり、(b)は、(a)のピストンを半導体ウェハに向けて下降させたときの様子を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the further structure of the molten metal sealing part provided in a piston, (b) is sectional drawing which shows a mode when the piston of (a) is dropped toward a semiconductor wafer. It is. (a)は、金属充填前の半導体ウェハ上の微小空間を示す断面図であり、(b)は、良好に金属充填された上記微小空間を示す断面図であり、(c)は充填不良を生じた上記微小空間を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the micro space on the semiconductor wafer before metal filling, (b) is sectional drawing which shows the said micro space with metal filling favorable, (c) is a filling defect. It is sectional drawing which shows the said micro space produced.

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

〔1.金属充填装置の構成〕 [1. Configuration of metal filling equipment]

図1に示すように、本実施例の金属充填装置1は、半導体ウェハK(被処理物)表面に開口するように形成された微小空間の内部に溶融金属を充填する金属充填装置であって、半導体ウェハKを保持する保持台Hが、筒状のハウジングC(筒状部材)の下端を気密状に閉じており、更に、ハウジングCと気密状に嵌合し、且つハウジングCの中心軸方向に進退可能なピストンPを備えており、ハウジングC,ピストンP及び保持台Hによって囲まれた処理室2を備えている。   As shown in FIG. 1, a metal filling apparatus 1 according to the present embodiment is a metal filling apparatus that fills molten metal into a minute space formed so as to open on the surface of a semiconductor wafer K (object to be processed). The holding base H for holding the semiconductor wafer K closes the lower end of the cylindrical housing C (cylindrical member) in an airtight manner, and is fitted in an airtight manner with the housing C, and the central axis of the housing C A piston P that can move forward and backward is provided, and a processing chamber 2 surrounded by a housing C, a piston P, and a holding table H is provided.

金属充填装置1は、処理室2内の気体を排気して処理室2内を減圧する減圧機構3と、処理室2内に溶融金属Mを供給する溶融金属供給機構4と、処理室2内に不活性ガスを供給する加圧ガス供給機構7と、処理室2内に供給された溶融金属を回収する溶融金属回収機構8と、昇降機構16,押付機構5,減圧機構3,溶融金属供給機構4,加圧ガス供給機構7及び溶融金属回収機構8の作動を制御する制御装置15とを備えている。   The metal filling device 1 includes a decompression mechanism 3 that exhausts the gas in the processing chamber 2 to depressurize the processing chamber 2, a molten metal supply mechanism 4 that supplies the molten metal M into the processing chamber 2, A pressurized gas supply mechanism 7 for supplying an inert gas to the substrate, a molten metal recovery mechanism 8 for recovering the molten metal supplied into the processing chamber 2, an elevating mechanism 16, a pressing mechanism 5, a pressure reducing mechanism 3, and a molten metal supply And a control device 15 for controlling the operation of the mechanism 4, the pressurized gas supply mechanism 7 and the molten metal recovery mechanism 8.

保持台Hは、昇降機構16によって昇降するようになっており、この保持台HをハウジングCに向けて上昇させ、保持台Hの上面をハウジングCの下端面に当接させることにより、気密状の処理室2が形成される。昇降機構16は、トルクモータなどから構成されており、制御装置15によってその作動が制御される。   The holding table H is moved up and down by an elevating mechanism 16. The holding table H is raised toward the housing C, and the upper surface of the holding table H is brought into contact with the lower end surface of the housing C so as to be airtight. Process chamber 2 is formed. The lifting mechanism 16 is composed of a torque motor or the like, and its operation is controlled by the control device 15.

押付機構5は、所謂油圧シリンダ機構であって、ピストンPを進退させる駆動力を与える機構であり、ピストンPの押付部6を所定の押圧力で半導体ウェハKに押し付けることができる。尚、図示していないが、この押付機構5は、図中上側の部屋及び図中下側の部屋に圧油を供給する配管がそれぞれ接続され、当該各配管にはその作動が前記制御装置15によって制御される切換弁が設けられており、前記ピストンPは、前記上側の部屋に圧油が供給されると下側に移動し、前記下側の部屋に圧油が供給されると上側に移動する。   The pressing mechanism 5 is a so-called hydraulic cylinder mechanism that provides a driving force for moving the piston P forward and backward, and can press the pressing portion 6 of the piston P against the semiconductor wafer K with a predetermined pressing force. Although not shown, the pressing mechanism 5 is connected to piping for supplying pressure oil to the upper chamber in the drawing and the lower chamber in the drawing, and the operation of each of the pipings is controlled by the control device 15. The piston P moves downward when pressure oil is supplied to the upper chamber, and moves upward when pressure oil is supplied to the lower chamber. Moving.

ピストンPの保持台Hに対向する側には、耐熱性を有するステンレス440C(またはステンレス304)で構成された押付部6が設けられており、ピストンPの押付部6を所定の押圧力で半導体ウェハKの方へ移動することができるようになっている。ステンレスは、高温環境下で使用しても表面状態が安定しており、十分な硬さを有している点において、押付部6の素材として優れている。   A pressing portion 6 made of stainless steel 440C having heat resistance (or stainless steel 304) is provided on the side of the piston P facing the holding base H, and the pressing portion 6 of the piston P is made of semiconductor by a predetermined pressing force. The wafer K can be moved. Stainless steel is excellent as a material for the pressing portion 6 in that the surface state is stable even when used in a high temperature environment and has sufficient hardness.

ピストンPは、ハウジングCの上側開口部から嵌挿され、押付機構5によって軸線方向に進退するようになっている。ピストンPの外周面とハウジングCの内周面との間には、Oリング13が介装されており、両者の間がこのOリング13によってシールされている。また、ピストンPのフランジ部とハウジングCの上端面との間には、ベローズシール17が設けられており、当該ベローズシール17によって、ピストンPとハウジングCとの間の気密性を更に高めている。   The piston P is inserted from the upper opening of the housing C and is advanced and retracted in the axial direction by the pressing mechanism 5. An O-ring 13 is interposed between the outer peripheral surface of the piston P and the inner peripheral surface of the housing C, and the gap between the two is sealed by the O-ring 13. Further, a bellows seal 17 is provided between the flange portion of the piston P and the upper end surface of the housing C, and the airtightness between the piston P and the housing C is further enhanced by the bellows seal 17. .

押付部6の表面のうち、少なくとも溶融金属Mと接する領域は、電解研磨されて鏡面加工が施されている。鏡面加工処理の結果、試作した金属充填装置1において、押付部6の表面粗さは、十点平均粗さ(Rz)で0.3μm以下、最大高さ(Ry)で0.5μm以下、凹凸平均距離(Sm)で10μm以上となっている。このように、押付部6の表面粗さ(十点平均粗さ)を、0.3μm以下として、押付部6の金属表面を滑らかなものとしておけば、溶融金属Mが押付部6側に固着することを防ぐことができるので、押付部6を半導体ウェハKから引き離すときにも、冷却硬化した溶融金属Mは押付部6の金属表面から容易に剥離され、充填不良や半導体ウェハKの割れなどを効果的に回避することが可能となる。   Of the surface of the pressing portion 6, at least a region in contact with the molten metal M is electropolished and mirror-finished. As a result of the mirror surface processing, in the prototype metal filling device 1, the pressing portion 6 has a surface roughness of 10 μm average roughness (Rz) of 0.3 μm or less and a maximum height (Ry) of 0.5 μm or less. The average distance (Sm) is 10 μm or more. As described above, if the surface roughness (ten-point average roughness) of the pressing portion 6 is set to 0.3 μm or less and the metal surface of the pressing portion 6 is made smooth, the molten metal M adheres to the pressing portion 6 side. Therefore, even when the pressing portion 6 is pulled away from the semiconductor wafer K, the molten metal M that has been cooled and hardened is easily peeled off from the metal surface of the pressing portion 6, so that filling failure, cracking of the semiconductor wafer K, etc. Can be effectively avoided.

尚、本願で表面粗さというときは、JIS規格の十点平均粗さのことを指す。   In this application, the term “surface roughness” refers to the JIS standard 10-point average roughness.

押付部6の表面には、DLC皮膜処理(離型処理)が施されており、強い力で押付部6を溶融金属に押し付けたとしても、硬化した充填用金属は容易に押付部6から剥離されるようになっている。   The surface of the pressing part 6 is subjected to a DLC film treatment (release process), and even if the pressing part 6 is pressed against the molten metal with a strong force, the hardened filling metal is easily peeled off from the pressing part 6. It has come to be.

離型処理としては、DLC処理の他、CrNコーティング処理、TiNコーティング処理、サーフ処理などを好適に用いることができる。試作した金属充填装置1の押付部6においては、上述の鏡面加工処理ないし離型処理を施した状態で、そのマイクロビッカース硬さ(Hv)は1200より大きかった。   As the mold release process, in addition to the DLC process, a CrN coating process, a TiN coating process, a surf process, or the like can be suitably used. In the pressing part 6 of the prototype metal filling apparatus 1, the micro Vickers hardness (Hv) was larger than 1200 in the state where the above-described mirror surface processing or mold release processing was performed.

金属製の押付部6は、加熱加圧による変形も比較的少ないので、その表面に施したコーティング処理が落ちにくく、コーティング処理の効果を長寿命化することができる。   Since the metal pressing portion 6 is relatively less deformed by heating and pressing, the coating process applied to the surface thereof is difficult to drop, and the effect of the coating process can be extended.

減圧機構3は、ハウジングCの上端側の側壁を貫通して設けられた配管11によって処理室2と接続された真空ポンプ3aと、真空ポンプ3aと処理室2との間の配管11に設けられた制御弁3bとからなり、真空ポンプ3aによって処理室2内の空気を排気して処理室2内を減圧する機構である。真空ポンプ3aの作動及び制御弁3bの開閉は、制御装置15によって制御される。   The decompression mechanism 3 is provided in a vacuum pump 3a connected to the processing chamber 2 by a piping 11 provided through a side wall on the upper end side of the housing C, and a piping 11 between the vacuum pump 3a and the processing chamber 2. The control valve 3b is a mechanism for exhausting the air in the processing chamber 2 by the vacuum pump 3a to depressurize the processing chamber 2. The operation of the vacuum pump 3a and the opening and closing of the control valve 3b are controlled by the control device 15.

また、溶融金属供給機構4は、ハウジングCの下端側の側壁を貫通して設けられた配管9によって処理室2と接続された溶融金属供給部4aと、溶融金属供給部4aと処理室2との間の配管9に設けられた制御弁4bとからなり、溶融金属供給部4aから処理室2内に溶融金属Mを所定の供給圧で供給する機構であり、制御弁4bはその開閉が制御装置15によって制御される。   Further, the molten metal supply mechanism 4 includes a molten metal supply unit 4 a connected to the processing chamber 2 by a pipe 9 penetrating the side wall on the lower end side of the housing C, a molten metal supply unit 4 a and the processing chamber 2. And a control valve 4b provided in the pipe 9 between them, and is a mechanism for supplying the molten metal M from the molten metal supply part 4a into the processing chamber 2 at a predetermined supply pressure. The control valve 4b is controlled to open and close. It is controlled by the device 15.

溶融金属供給部4aには、金属充填に用いられる溶融金属Mが融点より高い温度で熱せられており、液体状でストックされている。本実施例において、金属充填に用いられる溶融金属Mは、融点約200℃の鉛フリー半田である。半田のように比較的融点の低い金属は取り扱いが容易である点において優れているが、本発明における溶融金属Mの種類は、半田に限定されるものではなく、微小空間を埋める目的やその機能に応じて、Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Ir,Al,Ni,Sn,In,Bi,Znやこれらの合金など任意の金属を採用することができる。   In the molten metal supply part 4a, the molten metal M used for metal filling is heated at a temperature higher than the melting point, and is stocked in a liquid state. In this embodiment, the molten metal M used for metal filling is lead-free solder having a melting point of about 200 ° C. A metal having a relatively low melting point such as solder is excellent in that it is easy to handle. However, the type of molten metal M in the present invention is not limited to solder, and the purpose and function of filling a minute space. Depending on the case, any metal such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ir, Al, Ni, Sn, In, Bi, Zn, and alloys thereof can be adopted.

また、加圧ガス供給機構7は、配管10によって配管11及び配管9と接続された加圧ガス供給部7aと、配管11と加圧ガス供給部7aとの間の配管10に設けられた制御弁7bと、配管9と加圧ガス供給部7aとの間に設けられた制御弁7cとからなり、配管9、配管10及び配管11を介して、加圧ガス供給部7aから処理室2内に不活性ガスを供給する機構である。加圧ガス供給部7aの作動及び2つの制御弁7b,7cの開閉は、制御装置15によって制御される。   The pressurized gas supply mechanism 7 includes a pressurized gas supply unit 7a connected to the pipes 11 and 9 by a pipe 10, and a control provided in the pipe 10 between the pipe 11 and the pressurized gas supply unit 7a. It consists of a valve 7b and a control valve 7c provided between the pipe 9 and the pressurized gas supply part 7a, and from the pressurized gas supply part 7a to the inside of the processing chamber 2 via the pipe 9, the pipe 10 and the pipe 11. This is a mechanism for supplying an inert gas to the tank. The operation of the pressurized gas supply unit 7a and the opening and closing of the two control valves 7b and 7c are controlled by the control device 15.

溶融金属回収機構8は、ハウジングCの下端側の側壁を貫通して設けられた配管12によって処理室2と接続された溶融金属回収部8aと、溶融金属回収部8aと処理室2との間の配管12に設けられた制御弁8bとからなり、処理室2内の溶融金属を回収する機構であって、制御弁8bは、その開閉が制御装置15により制御される。尚、溶融金属回収部8aとしては、回収タンクと、この回収タンクに接続された排気装置とからなる構成を例示することができる。   The molten metal recovery mechanism 8 includes a molten metal recovery unit 8a connected to the processing chamber 2 by a pipe 12 penetrating the side wall on the lower end side of the housing C, and between the molten metal recovery unit 8a and the processing chamber 2. The control valve 8 b provided in the pipe 12 is a mechanism for recovering molten metal in the processing chamber 2, and the control valve 8 b is controlled by the control device 15 to open and close. In addition, as the molten metal collection | recovery part 8a, the structure which consists of a collection tank and the exhaust apparatus connected to this collection tank can be illustrated.

〔2.金属充填の手順〕 [2. (Metallic filling procedure)

次に、図2乃至図8を用いて、本実施例の金属充填装置1における金属充填の手順を説明する。   Next, a metal filling procedure in the metal filling apparatus 1 of this embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、制御装置15によって昇降機構16の作動を制御し、保持台Hを下降させることにより、保持台Hの上面をハウジングCの下端面から離反させた後、表面上に微小空間が形成された半導体ウェハKを、その表面を上にした状態で保持台H上に載置する。ついで、制御装置15によって昇降機構16の作動を制御し、保持台HをハウジングCに向けて上昇させ、保持台Hの上面をハウジングCの下端面に当接させることにより処理室2を形成する。尚、この際、前記ハウジングCの下端面を半導体ウェハKの表面に当接させ、半導体ウェハKを保持台H上に押さえ付けるようにしている。   First, the control device 15 controls the operation of the elevating mechanism 16 to lower the holding table H, so that the upper surface of the holding table H is separated from the lower end surface of the housing C, and then a minute space is formed on the surface. The semiconductor wafer K is placed on the holding table H with its surface facing up. Next, the operation of the lifting mechanism 16 is controlled by the control device 15, the holding table H is raised toward the housing C, and the upper surface of the holding table H is brought into contact with the lower end surface of the housing C to form the processing chamber 2. . At this time, the lower end surface of the housing C is brought into contact with the surface of the semiconductor wafer K so that the semiconductor wafer K is pressed onto the holding table H.

しかる後、図2に示すように、制御装置15による制御の下、真空ポンプ3aを作動させるとともに、配管11の制御弁3bを開いて、処理室2内の気体を排気し、処理室2内及び微小空間内を略真空状態にまで減圧する。   After that, as shown in FIG. 2, the vacuum pump 3 a is operated under the control of the control device 15, the control valve 3 b of the pipe 11 is opened, the gas in the processing chamber 2 is exhausted, and the inside of the processing chamber 2 is exhausted. And the pressure in the minute space is reduced to a substantially vacuum state.

次に、図3に示すように、真空ポンプ3aによる減圧を続け、処理室2内を略真空状態に保ったままの状態で、制御装置15によって配管9の制御弁4bを開き、溶融金属供給部4aから融点以上に熱した液体状の溶融金属Mを、半導体ウェハKの表面で弾かれることなく当該半導体ウェハKの全面を覆える量に達するまで、処理室2の内部に供給していく。尚、金属充填装置1においては、配管11をハウジングCの上端側に貫通して設けた、即ち、配管11を、供給される溶融金属の液面より十分上方に設けたことにより、真空ポンプ3aによる減圧を続けた状態で、溶融金属Mを供給することが可能となっているが、真空ポンプ3a内に溶融金属Mが吸引されてしまうことがないように、適切なタイミングで溶融金属Mの供給を停止するのが好ましい。また、上述したように、半導体ウェハKを保持台H上に押さえ付けるようにすることで、例えば、シリコン(比重:約2.5)からなる半導体ウェハ上に半田(比重:約9.0)を供給したとしても、半導体ウェハが保持台上から浮き上がらないようにしている。   Next, as shown in FIG. 3, while the pressure reduction by the vacuum pump 3a is continued, the control valve 4b of the pipe 9 is opened by the control device 15 while the inside of the processing chamber 2 is maintained in a substantially vacuum state, and molten metal is supplied. The liquid molten metal M heated to the melting point or higher from the portion 4a is supplied into the processing chamber 2 until it reaches an amount that covers the entire surface of the semiconductor wafer K without being repelled on the surface of the semiconductor wafer K. . In the metal filling device 1, the pipe 11 is provided so as to penetrate the upper end side of the housing C, that is, the pipe 11 is provided sufficiently above the liquid level of the molten metal to be supplied. Although it is possible to supply the molten metal M in a state where the pressure reduction due to the pressure is continued, the molten metal M is supplied at an appropriate timing so that the molten metal M is not sucked into the vacuum pump 3a. It is preferable to stop the supply. Further, as described above, by pressing the semiconductor wafer K onto the holding table H, for example, solder (specific gravity: about 9.0) is applied to the semiconductor wafer made of silicon (specific gravity: about 2.5). Even if the semiconductor wafer is supplied, the semiconductor wafer is prevented from floating above the holding table.

また、後述のプレス工程に入る前に溶融金属Mが冷却固化することは好ましくないので、この段階では、処理室2の内部は、溶融金属Mの融点以上の温度に保っておき、溶融金属Mが液体のままであるようにしておく必要がある。   In addition, since it is not preferable that the molten metal M is cooled and solidified before entering the press process described later, at this stage, the inside of the processing chamber 2 is kept at a temperature equal to or higher than the melting point of the molten metal M, Must remain liquid.

十分な量の溶融金属Mを処理室2の内部に供給したならば、図4に示すように、制御装置15によって配管9の制御弁4bを閉じ、ついで、制御装置15による制御の下、押付機構5を作動させて、処理室2内のピストンPを、半導体ウェハKに対してゆっくりと進めて近づけていき、押付部6の表面を処理室2の内部に供給された溶融金属M中に沈める。このように、処理室2内が略真空状態のまま、押付部6の表面を溶融金属M中に沈めることにより、押付部6と溶融金属Mとの間に気層ができることを回避することができる。   When a sufficient amount of molten metal M is supplied to the inside of the processing chamber 2, as shown in FIG. 4, the control valve 4 b of the pipe 9 is closed by the control device 15, and then pressed under the control of the control device 15. By actuating the mechanism 5, the piston P in the processing chamber 2 is slowly advanced toward the semiconductor wafer K so that the surface of the pressing portion 6 is in the molten metal M supplied into the processing chamber 2. Sink. In this way, it is possible to avoid the formation of an air layer between the pressing portion 6 and the molten metal M by sinking the surface of the pressing portion 6 in the molten metal M while the inside of the processing chamber 2 is in a substantially vacuum state. it can.

次に、図5に示すように、押付部6の表面を溶融金属M中に沈めたままの状態で、制御装置15により配管11の制御弁3bを閉じるとともに、真空ポンプ3aの作動を停止して減圧を中止する一方、制御装置15の制御の下、配管10の制御弁7bを開くとともに、加圧ガス供給部7aを作動させ、当該加圧ガス供給部7aから加圧用の窒素ガス等を処理室2内に供給し、ガス加圧によって、溶融金属Mを半導体ウェハKの表面に押し付ける。このガス加圧により、溶融金属Mと半導体ウェハKとの濡れ性が悪くとも、所謂差圧充填によって半導体ウェハKの微小空間内に金属を充填することが可能である。   Next, as shown in FIG. 5, the control valve 3b of the pipe 11 is closed by the control device 15 while the surface of the pressing portion 6 is kept submerged in the molten metal M, and the operation of the vacuum pump 3a is stopped. While the pressure reduction is stopped, under the control of the control device 15, the control valve 7b of the pipe 10 is opened and the pressurized gas supply unit 7a is operated to supply nitrogen gas for pressurization from the pressurized gas supply unit 7a. The molten metal M is supplied into the processing chamber 2 and pressed against the surface of the semiconductor wafer K by gas pressurization. By this gas pressurization, even if the wettability between the molten metal M and the semiconductor wafer K is poor, it is possible to fill the metal in the minute space of the semiconductor wafer K by so-called differential pressure filling.

次に、図6に示すように、制御装置15によって押付機構5を作動させて、ピストンPを半導体ウェハKに向けて更に移動させ、押付部6を半導体ウェハKの表面の方へ移動する。これにより、押付部6と半導体ウェハKとの間の余剰溶融金属が、半導体ウェハK上からハウジングCの内周面とピストンPの外周面との間の隙間に押し出されるため、処理後の半導体ウェハK表面に形成される残渣の量が減少する。   Next, as shown in FIG. 6, the pressing mechanism 5 is operated by the control device 15 to further move the piston P toward the semiconductor wafer K, and the pressing portion 6 is moved toward the surface of the semiconductor wafer K. As a result, surplus molten metal between the pressing portion 6 and the semiconductor wafer K is pushed out from the semiconductor wafer K into the gap between the inner peripheral surface of the housing C and the outer peripheral surface of the piston P. The amount of residue formed on the surface of the wafer K is reduced.

金属充填装置1においては、押付部6が溶融金属Mの液中に移動された分、その分の溶融金属Mは、ハウジングCの内周面とピストンPの外周面との間の隙間へ移動するため、溶融金属Mの液面が上昇していく。この結果、半導体ウェハKは、溶融金属Mの液面から深い位置で溶融金属Mに浸漬される状態となるので、押付部6と半導体ウェハKとが接触し、溶融金属Mと半導体ウェハK及び押付部6との濡れ性の悪さによって、半導体ウェハK面で溶融金属Mが弾かれる力が強くなる状況になったとしても、半導体ウェハK面で溶融金属Mが膜切れし難い。これに対して、例えば、前記特許文献1のような構成では、プレス圧を加えたとしても、溶融金属が半導体ウェハ上から押し退けられて膜切れしてしまうので、的確な金属充填を実現することはできない。   In the metal filling device 1, as the pressing portion 6 is moved into the liquid of the molten metal M, the molten metal M is moved to the gap between the inner peripheral surface of the housing C and the outer peripheral surface of the piston P. Therefore, the liquid level of the molten metal M rises. As a result, the semiconductor wafer K is immersed in the molten metal M at a deep position from the liquid surface of the molten metal M, so that the pressing portion 6 and the semiconductor wafer K come into contact with each other, and the molten metal M and the semiconductor wafer K and Even if the force of repelling the molten metal M on the surface of the semiconductor wafer K becomes strong due to the poor wettability with the pressing portion 6, the film of the molten metal M is hardly cut off on the surface of the semiconductor wafer K. On the other hand, for example, in the configuration as described in Patent Document 1, even if a pressing pressure is applied, the molten metal is pushed away from the semiconductor wafer and the film is cut, so that accurate metal filling is realized. I can't.

上記押し付け工程においても、加圧ガス供給部7aによるガス加圧は継続しておくことが好ましい。これにより、充填する力が維持されるとともに、上述した膜切れを効果的に防ぐことができる。   Also in the pressing step, it is preferable to continue the gas pressurization by the pressurized gas supply unit 7a. Thereby, the filling force is maintained and the above-mentioned film breakage can be effectively prevented.

次に、図7に示すように、押付部6を半導体ウェハKの表面に押し付けた状態で、制御装置15によって配管10の制御弁7cを開くとともに、配管12の制御弁8bを開いて、半導体ウェハKの微小空間に充填しきれない余剰の溶融金属Mを溶融金属回収部8aへと回収する。このとき、余剰な溶融金属Mを回収しなければ、後述の冷却後、余剰溶融金属MがハウジングCと押付部6との隙間で硬化してピストンPの昇降動作を妨げる、或いは、半導体ウェハKと処理室2の壁面とが固着するなどの問題が生じる。ただし、押付部6と半導体ウェハKとの間にガスが入ると充填不良が発生するので、余剰金属を全て排出することはせず、押付部6の側壁とハウジングCの内壁の隙間には溶融金属Mを残した状態としておく。この隙間に溶融金属Mを残す分量は、半導体ウェハK及び押付部6と溶融金属Mとの濡れ性、隙間の大きさにもよるが、高さにして数mm程度分残しておくことが好ましい。   Next, as shown in FIG. 7, in a state where the pressing portion 6 is pressed against the surface of the semiconductor wafer K, the control valve 7c of the pipe 10 is opened by the control device 15 and the control valve 8b of the pipe 12 is opened. The excess molten metal M that cannot be filled in the minute space of the wafer K is recovered to the molten metal recovery unit 8a. At this time, if the excessive molten metal M is not recovered, after the cooling described later, the excessive molten metal M hardens in the gap between the housing C and the pressing portion 6 to prevent the piston P from moving up or down, or the semiconductor wafer K And the wall surface of the processing chamber 2 are fixed. However, if a gas enters between the pressing unit 6 and the semiconductor wafer K, a filling defect occurs. Therefore, all the surplus metal is not discharged, and the gap between the side wall of the pressing unit 6 and the inner wall of the housing C is melted. The state in which the metal M is left is left. The amount of the molten metal M left in the gap is preferably about several mm depending on the height, although it depends on the wettability between the semiconductor wafer K and the pressing portion 6 and the molten metal M and the size of the gap. .

そして、余剰な溶融金属Mを回収した後、制御装置15による制御の下、配管10の2つの制御弁7b,7cを閉じて加圧用ガスの供給を停止するとともに、配管12の制御弁8bを閉じる。しかる後、処理室2の内部の加熱ないし保温を止め、溶融金属Mの温度が融点以下となるまで冷却し、半導体ウェハKの微小空間に充填された溶融金属が冷却硬化するまで待機する。   Then, after recovering the excess molten metal M, under the control of the control device 15, the two control valves 7b and 7c of the pipe 10 are closed to stop the supply of the pressurizing gas, and the control valve 8b of the pipe 12 is turned off. close up. Thereafter, the heating or heat retention inside the processing chamber 2 is stopped, the molten metal M is cooled until the temperature becomes the melting point or lower, and the process waits until the molten metal filled in the minute space of the semiconductor wafer K is cooled and hardened.

次に、図8に示すように、制御装置15による制御の下、押付機構5を作動させてピストンPをゆっくり上昇させ、更に、昇降機構16を作動させて、保持台Hを下降させることにより、処理室2を解放する。そして、金属充填処理を終えた半導体ウェハKを保持台Hから取り出して、これから金属充填処理を行う新たな半導体ウェハKと入れ替える。複数枚の半導体ウェハKに金属充填を行う場合には、図2乃至図8に示した手順を適宜繰り返せばよい。   Next, as shown in FIG. 8, under the control of the control device 15, the pressing mechanism 5 is operated to slowly raise the piston P, and the lifting mechanism 16 is further operated to lower the holding base H. Then, the processing chamber 2 is released. Then, the semiconductor wafer K that has been subjected to the metal filling process is taken out of the holding table H, and is replaced with a new semiconductor wafer K that is to be subjected to the metal filling process. When filling a plurality of semiconductor wafers K with metal, the procedure shown in FIGS. 2 to 8 may be repeated as appropriate.

以上の説明では、保持台HがハウジングCの一端を気密状に閉じるような構成としたが、保持台H自体ではなく、保持台H上に保持される半導体ウェハKがハウジングCの一端を気密状に閉じるような装置設計としてもよい。   In the above description, the holding table H is configured to close one end of the housing C in an airtight manner. However, the semiconductor wafer K held on the holding table H does not seal the one end of the housing C, but the holding table H itself. It is good also as an apparatus design which closes in a shape.

〔3.溶融金属封止部の形態〕 [3. Shape of molten metal sealing part]

次に、好ましい実施態様として、上記の構成において、溶融金属供給機構4によって供給された溶融金属Mを、押付部6と半導体ウェハKとの間に閉じ込める溶融金属封止部を設ける構成について説明する。   Next, as a preferred embodiment, in the above-described configuration, a configuration in which a molten metal sealing portion that confines the molten metal M supplied by the molten metal supply mechanism 4 between the pressing portion 6 and the semiconductor wafer K will be described. .

溶融金属封止部を設ける第一の態様として、図9(a)に示すように、押付部6の下面に、円形の半導体ウェハKの外周に沿うように、弾性体からなるリング形状をした封止部20(溶融金属封止部)を設ける態様がある。同図においては、斜線を付した肉厚部の構成は省略してある(図10〜図13も同様である)。   As a first aspect of providing the molten metal sealing portion, as shown in FIG. 9A, the lower surface of the pressing portion 6 has a ring shape made of an elastic body along the outer periphery of the circular semiconductor wafer K. There exists an aspect which provides the sealing part 20 (molten metal sealing part). In the figure, the configuration of the thick portion with hatching is omitted (the same applies to FIGS. 10 to 13).

本構成によれば、押付部6を半導体ウェハKに接近させていったとき(図6参照)、余剰溶融金属Mを外部へと逃がして半導体ウェハK上で残渣となる余剰溶融金属Mの量を十分に減らすことができる。即ち、封止部20が半導体ウェハKと接触するまでは、封止部20の内側領域の溶融金属Mは、当該領域の外部へと逃げられるのに対し、封止部20が半導体ウェハKに更に近づいて、半導体ウェハKの表面と面接触(当接)すると、溶融金属Mは封止部20の内側領域に閉じ込められる(図9(b)参照)。   According to this configuration, when the pressing unit 6 is brought close to the semiconductor wafer K (see FIG. 6), the amount of the excess molten metal M that escapes the excess molten metal M to the outside and becomes a residue on the semiconductor wafer K. Can be reduced sufficiently. That is, until the sealing portion 20 comes into contact with the semiconductor wafer K, the molten metal M in the inner region of the sealing portion 20 escapes to the outside of the region, whereas the sealing portion 20 contacts the semiconductor wafer K. When coming closer and in surface contact (contact) with the surface of the semiconductor wafer K, the molten metal M is confined in the inner region of the sealing portion 20 (see FIG. 9B).

封止部20、とりわけ弾性体からなる封止部20を設けることにより、良好な封止性が得られる。そして、押付部6の移動によって封止部20が変形し、封止領域が狭められるので、当該封止領域内の溶融金属Mに押付機構5の推力を用いて効率良く高い圧力をかけることができ、溶融金属Mを半導体ウェハK表面の微小空間の内部に隙間なく充填することができる。   By providing the sealing part 20, especially the sealing part 20 made of an elastic body, good sealing performance can be obtained. And since the sealing part 20 deform | transforms by the movement of the pressing part 6 and a sealing area | region is narrowed, high pressure can be efficiently applied to the molten metal M in the said sealing area | region using the thrust of the pressing mechanism 5. FIG. The molten metal M can be filled in the minute space on the surface of the semiconductor wafer K without a gap.

ガス加圧と封止部20を備えた押付部6による加圧とを二段階で行うことによって、溶融金属Mと半導体ウェハKとの濡れ性が悪くとも、金属充填を実現することが可能である。具体的には、まずガス加圧を行い、そして、封止部20を備えた押付部6の移動によって、封止部20より内側にある半導体ウェハKの処理面上全体の溶融金属Mに高い圧力をかけて充填処理ができる。このような方法を採用すれば、処理室の圧力容器性能を極端に高いものとしなくとも、ガス加圧と押付加圧との二段階加圧によって効果的な金属充填を実現することができる。   By performing gas pressurization and pressurization by the pressing unit 6 including the sealing unit 20 in two stages, metal filling can be realized even when the wettability between the molten metal M and the semiconductor wafer K is poor. is there. Specifically, first, gas is pressurized, and the molten metal M on the entire processing surface of the semiconductor wafer K inside the sealing portion 20 is high due to the movement of the pressing portion 6 including the sealing portion 20. The filling process can be performed by applying pressure. By adopting such a method, effective metal filling can be realized by two-stage pressurization of gas pressurization and pressure addition pressure without making the pressure vessel performance of the processing chamber extremely high.

更に、封止部20を備えた押付部6を用いれば、続く余剰金属排出工程において、封止範囲外の余剰溶融金属M’をガスブローや液体リンスなどを用いて排出したとしても、封止範囲内にある微小空間の金属充填性には影響が及ばないため、より効果的な余剰金属排出手段を用いることができる。即ち、本実施形態では、封止部20が存在するので、前実施形態とは異なり、余剰溶融金属M’を全て排出したとしても、押付部6と半導体ウェハKとの間にガスが入って充填不良が発生することはないので、封止範囲外の領域を清浄に保つことが可能となる。   Furthermore, if the pressing part 6 provided with the sealing part 20 is used, even if the excess molten metal M ′ outside the sealing range is discharged using a gas blow, liquid rinse or the like in the subsequent surplus metal discharging step, the sealing range. Since the metal filling property of the minute space inside is not affected, a more effective surplus metal discharging means can be used. That is, in this embodiment, since the sealing portion 20 exists, unlike the previous embodiment, even if all of the excess molten metal M ′ is discharged, gas enters between the pressing portion 6 and the semiconductor wafer K. Since no filling failure occurs, it becomes possible to keep the region outside the sealing range clean.

また、溶融金属封止部を設ける第二の態様としては、図10(a)に示すように、押付部6の下面において、半導体ウェハKの外側の保持台Hと対向する位置に、円形の半導体ウェハKと同心円状の弾性体からなる封止部21(溶融金属封止部)を設ける態様がある。   Moreover, as a 2nd aspect which provides a molten metal sealing part, as shown to Fig.10 (a), in the lower surface of the pressing part 6, in the position facing the holding stand H outside the semiconductor wafer K, it is circular. There exists an aspect which provides the sealing part 21 (molten metal sealing part) which consists of a semiconductor wafer K and a concentric elastic body.

本構成によれば、封止部21は半導体ウェハKの外部に設けられるので、封止部21は半導体ウェハKに接触することはなく、半導体ウェハKの全面において溶融金属Mの充填処理を行うことが可能となる〔図10(b)参照〕。   According to this configuration, since the sealing portion 21 is provided outside the semiconductor wafer K, the sealing portion 21 does not contact the semiconductor wafer K, and the entire surface of the semiconductor wafer K is filled with the molten metal M. (See FIG. 10B).

以上の溶融金属封止部を形成する素材は、ある程度の弾力性と耐熱性などを備え、封止に適した素材であれば特に限定されないが、封止前の溶融金属Mが外部に逃げやすい素材や構造を採用することにより、封止される溶融金属Mの分量を必要最小限のものとして、半導体ウェハK上の残渣を薄くすることができる。   The material forming the molten metal sealing portion is not particularly limited as long as it has a certain degree of elasticity and heat resistance and is suitable for sealing, but the molten metal M before sealing is likely to escape to the outside. By adopting the material and the structure, the amount of the molten metal M to be sealed can be minimized, and the residue on the semiconductor wafer K can be thinned.

次に、溶融金属封止部を設ける第三の形態として、図11(a)に示すように、押付部6の、溶融金属Mと接する面と逆側に弾性体層22(溶融金属封止部)を積層しておく形態がある。この場合、押付機構によって、ピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させ、押付部6を溶融金属M及び半導体ウェハKに対して接近させていくと、同図(b)に示すように、弾性体層22が加圧方向と垂直な平面状に広がり、この広がった弾性体層22が、ハウジングCと当接することにより、溶融金属Mが、弾性体層22で封止された空間内部に閉じ込められる。このような構成によれば、事前にガス加圧されていた溶融金属Mの圧力を保つように封止がなされる。   Next, as a third embodiment in which a molten metal sealing portion is provided, as shown in FIG. 11A, an elastic body layer 22 (molten metal sealing) is provided on the side of the pressing portion 6 opposite to the surface in contact with the molten metal M. Part) is laminated. In this case, when the piston P is moved toward the semiconductor wafer K by the pressing mechanism and the pressing portion 6 is moved closer to the molten metal M and the semiconductor wafer K, as shown in FIG. The body layer 22 spreads in a plane perpendicular to the pressurizing direction, and the spread elastic body layer 22 comes into contact with the housing C, so that the molten metal M is confined in the space sealed by the elastic body layer 22. It is done. According to such a configuration, sealing is performed so as to maintain the pressure of the molten metal M that has been gas-pressurized in advance.

上記の構成によれば、半導体ウェハK表面と押付部6表面との平行度が悪い場合にも、弾性体層22の変形によって半導体ウェハK表面と押付部6表面とを効率よく密着させることができる。更に、押付部6の金属部を変形しやすい薄板にすることで、半導体ウェハK表面の平坦度が悪い場合にも、弾性体層22及び金属薄板の変形によって半導体ウェハK表面と押付部6表面とを効率よく密着させて、保圧冷却し、溶融金属Mを硬化できるので、これらの密着効果によって半導体ウェハK上の残渣をより薄くすることができる。   According to the above configuration, even when the parallelism between the surface of the semiconductor wafer K and the surface of the pressing portion 6 is poor, the surface of the semiconductor wafer K and the surface of the pressing portion 6 can be efficiently brought into close contact with each other by deformation of the elastic layer 22. it can. Further, by making the metal part of the pressing part 6 easy to deform, even when the flatness of the surface of the semiconductor wafer K is poor, the surface of the semiconductor wafer K and the surface of the pressing part 6 due to the deformation of the elastic body layer 22 and the metal thin plate. Can be efficiently adhered, cooled by holding pressure, and the molten metal M can be cured, so that the residue on the semiconductor wafer K can be made thinner by these adhesion effects.

次に、溶融金属封止部を設ける第四の態様として、図12(a)に示すように、押付部6の、半導体ウェハKと接する面と逆側に弾性体層23(溶融金属封止部)を積層しておき、更に、押付部6の下面に、円形の半導体ウェハKの外周に沿うように、弾性体からなるリング形状をした封止部24(溶融金属封止部)を設ける態様がある。この場合、押付機構5によって、ピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させ、押付部6を溶融金属M及び半導体ウェハKに対して接近させ、封止部24を半導体ウェハKに当接させると、同図(b)に示すように、封止部24が取り囲む領域内に溶融金属Mが封止される。この態様によれば、前記第三の態様と比較して、実効的な封止範囲を半導体ウェハKの領域に狭めることにより、封止部24が取り囲む領域外の溶融金属M’を溶融金属回収機構により適宜回収することで、余計な隙間に残留する残留金属の分量を低減することができる。   Next, as a fourth aspect in which a molten metal sealing portion is provided, as shown in FIG. 12A, an elastic body layer 23 (molten metal sealing) is provided on the opposite side of the pressing portion 6 to the surface in contact with the semiconductor wafer K. In addition, a ring-shaped sealing portion 24 (molten metal sealing portion) made of an elastic body is provided on the lower surface of the pressing portion 6 along the outer periphery of the circular semiconductor wafer K. There are aspects. In this case, when the piston P is moved toward the semiconductor wafer K by the pressing mechanism 5, the pressing portion 6 is brought close to the molten metal M and the semiconductor wafer K, and the sealing portion 24 is brought into contact with the semiconductor wafer K. As shown in FIG. 4B, the molten metal M is sealed in the region surrounded by the sealing portion 24. According to this aspect, compared with the third aspect, the effective sealing range is narrowed to the region of the semiconductor wafer K, whereby the molten metal M ′ outside the region surrounded by the sealing portion 24 is recovered by the molten metal. By appropriately collecting by the mechanism, the amount of residual metal remaining in the extra gap can be reduced.

次に、溶融金属封止部を設ける第五の形態として、図13(a)に示すように、ピストンPのうち、押付部6の、溶融金属Mと接する面の外側領域から前記面と逆側にかけて、弾性体層25(溶融金属封止部)を積層しておく形態がある。押付部6の周囲の弾性体層25は、押付部6より僅かに下方に突き出た構造となっている。この場合、押付機構によって、ピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させ、押付部6を溶融金属M及び半導体ウェハKに対して接近させて、弾性体層25を半導体ウェハKに当接させると、同図(b)に示すように、弾性体層25の当接領域内に溶融金属Mが封止される。尚、図11に示した形態とは異なり、ハウジングCとの間の隙間の溶融金属M’までは封止されない。   Next, as a fifth embodiment in which the molten metal sealing portion is provided, as shown in FIG. 13A, the piston P is opposite to the surface from the outer region of the surface of the pressing portion 6 in contact with the molten metal M. There is a form in which the elastic body layer 25 (molten metal sealing portion) is laminated on the side. The elastic body layer 25 around the pressing portion 6 has a structure protruding slightly downward from the pressing portion 6. In this case, when the piston P is moved toward the semiconductor wafer K by the pressing mechanism, the pressing portion 6 is brought close to the molten metal M and the semiconductor wafer K, and the elastic body layer 25 is brought into contact with the semiconductor wafer K. The molten metal M is sealed in the contact area of the elastic body layer 25 as shown in FIG. Unlike the embodiment shown in FIG. 11, the molten metal M ′ in the gap with the housing C is not sealed.

以上のように、各種の溶融金属封止部を設けることにより、溶融金属Mを押付部6と半導体ウェハKとの間に閉じ込め、半導体ウェハK上の広領域において封止性を高めることができるので、溶融金属Mに適切な高圧力をかけて、当該溶融金属Mを半導体ウェハKの微小空間内に押し込むことができる。また、半導体ウェハK上に生じる残渣を低減することができるとともに、溶融金属Mを半導体ウェハK上にのみ閉じ込める態様を採用した場合には、溶融金属封止部が取り囲む領域外の溶融金属M’を溶融金属回収機構によって回収することで、処理室内に残る余剰溶融金属を低減することが可能となる。   As described above, by providing various molten metal sealing portions, the molten metal M can be confined between the pressing portion 6 and the semiconductor wafer K, and the sealing performance can be improved in a wide region on the semiconductor wafer K. Therefore, the molten metal M can be pushed into the minute space of the semiconductor wafer K by applying an appropriate high pressure to the molten metal M. Further, in the case where the residue generated on the semiconductor wafer K can be reduced and the molten metal M is confined only on the semiconductor wafer K, the molten metal M ′ outside the region surrounded by the molten metal sealing portion is used. It is possible to reduce excess molten metal remaining in the processing chamber by collecting the molten metal by the molten metal recovery mechanism.

これにより、微小空間内に溶融金属を隙間なく押し込み、充填時におけるボイドの発生を回避し、高精度の金属充填を実現することが可能となる。   As a result, it is possible to push the molten metal into the minute space without any gap, avoid the generation of voids during filling, and realize highly accurate metal filling.

最後に、本発明により、金属充填が良好に行われた状態を図示しておく。図14(a)は、溶融金属Mを充填する前の半導体ウェハK上の微小空間Vを示す断面図であり、図中下部分が半導体ウェハKである。同図(a)において、半導体ウェハKの表面には無数の微小空間Vが規則正しく配置されている。図14(b)は、本発明により、半導体ウェハK上の微小空間Vに良好に溶融金属Mが充填され、半導体ウェハK上の残渣を除去した状態を示す断面図である。同図(b)では、微小空間Vに隙間なく溶融金属Mが充填されている様子がわかる。   Finally, a state in which the metal filling is satisfactorily performed according to the present invention is illustrated. FIG. 14A is a cross-sectional view showing the minute space V on the semiconductor wafer K before filling with the molten metal M, and the lower part in the drawing is the semiconductor wafer K. FIG. In FIG. 2A, innumerable minute spaces V are regularly arranged on the surface of the semiconductor wafer K. FIG. 14B is a cross-sectional view showing a state in which the minute space V on the semiconductor wafer K is satisfactorily filled with the molten metal M and the residue on the semiconductor wafer K is removed according to the present invention. In FIG. 5B, it can be seen that the minute space V is filled with the molten metal M without a gap.

これに対して、図14(c)は、比較例として、溶融金属Mの充填不良を生じた微小空間V1〜V4を示す断面図である。同図(c)において、微小空間V1,V2では、底部側に溶融金属Mが充填されているもののその分量が十分でないので、微小空間を完全に充填できていない。また、微小空間V3,V4では、底部側まで溶融金属Mが到達しておらず、充填不良となっている様子がみてとれる。   On the other hand, FIG.14 (c) is sectional drawing which shows the microspaces V1-V4 which produced the filling defect of the molten metal M as a comparative example. In FIG. 5C, in the minute spaces V1 and V2, although the molten metal M is filled on the bottom side, the amount is not sufficient, so that the minute space cannot be completely filled. Moreover, in the minute spaces V3 and V4, it can be seen that the molten metal M does not reach the bottom side and is in a poor filling state.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.

例えば、上例においては、押付部6を半導体ウェハKに近づける構成を採用したが、これに限られるものではなく、半導体ウェハK(保持台H)の方を、押付部6の方へ近づける構成を採用してもよい。   For example, in the above example, the configuration in which the pressing unit 6 is brought closer to the semiconductor wafer K is adopted, but the present invention is not limited to this, and the configuration in which the semiconductor wafer K (holding base H) is brought closer to the pressing unit 6. May be adopted.

更に、上例では、溶融金属Mの供給後に、ピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させ、溶融金属Mの液面に押付部6を近づけていき、押付部6を溶融金属M中に沈めた状態にする方法を説明したが、液面に押付部6を近づけていくのではなく、押付部6の表面が溶融金属Mに浸されるまで当該溶融金属Mを供給していくことで、押付部6を溶融金属M中に沈めた状態にするようにしてもよい。   Further, in the above example, after supplying the molten metal M, the piston P is moved toward the semiconductor wafer K, the pressing portion 6 is brought close to the liquid surface of the molten metal M, and the pressing portion 6 is submerged in the molten metal M. However, instead of bringing the pressing portion 6 close to the liquid surface, the molten metal M is supplied until the surface of the pressing portion 6 is immersed in the molten metal M. The pressing unit 6 may be in a state of being submerged in the molten metal M.

また、押付部6による押付方向は、鉛直上方向から下方向に押し付ける形態に限られず、装置の構成により、鉛直下方向から上方向に押し付ける、或いは、水平横方向に押し付けるようにしても良い。また、金属充填装置の向きは、図1に示した向きに限られるものではなく、図1の向きを横転させた向きであっても良いし、天地を反転させた向きであっても良い。   Further, the pressing direction by the pressing unit 6 is not limited to the form of pressing from the vertically upward direction to the downward direction, and may be pressed from the vertically downward direction to the upward direction or may be pressed in the horizontal horizontal direction depending on the configuration of the apparatus. Further, the orientation of the metal filling device is not limited to the orientation shown in FIG. 1, and may be the orientation in which the orientation in FIG. 1 is turned over, or the orientation in which the top and bottom are inverted.

また、押付部6の移動は、必ずしも押付機構5の制御動作によらなくても、例えば人力等で半導体ウェハKに対して近づけられるものとしてもよい。   Further, the movement of the pressing unit 6 does not necessarily depend on the control operation of the pressing mechanism 5 but may be brought close to the semiconductor wafer K by, for example, human power.

以上説明したように、本発明は、被処理物表面上の微小空間の内部に溶融金属を充填する金属充填装置に好適に利用できるものである。   As described above, the present invention can be suitably used for a metal filling apparatus that fills molten metal into a minute space on the surface of a workpiece.

1 金属充填装置
2 処理室
3 減圧機構
4 溶融金属供給機構
5 押付機構
6 押付部材
C ハウジング
H 保持台
K 半導体ウェハ
P ピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal filling apparatus 2 Processing chamber 3 Pressure reduction mechanism 4 Molten metal supply mechanism 5 Pushing mechanism 6 Pushing member C Housing H Holding stand K Semiconductor wafer P Piston

Claims (7)

被処理物の表面に開口するように形成された微小空間内に、該被処理物上に供給した溶融金属を充填する金属充填装置であって、
前記被処理物を保持する保持部と、
内部空間を有し、一端が前記保持部と対向して設けられる筒状部材と、
前記筒状部材の内部空間内に進退自在に嵌入され、前記溶融金属を前記被処理物に押し付ける押付部材と、
前記保持部に保持される被処理物又は前記保持部と、前記筒状部材及び前記押付部材とによって気密状に形成される処理室内を減圧する減圧機構と、
前記処理室内に溶融金属を供給する溶融金属供給機構と、
前記処理室内に供給される溶融金属を加圧し、前記微小空間内に該溶融金属を押し込む加圧機構を備えるとともに、
前記押付部材は、少なくとも、その前記被処理物に対向する側が金属から構成されていることを特徴とする金属充填装置。
The object to be processed front surface micro space formed so as to open to the, a metal filling apparatus for filling a molten metal supplied onto該被treated,
A holding unit for holding the object to be processed;
A cylindrical member having an internal space and having one end facing the holding portion;
A pressing member that is fitted in the inner space of the cylindrical member so as to freely advance and retract , and presses the molten metal against the object to be processed ;
A depressurization mechanism for depressurizing a processing chamber formed in an airtight manner by the object to be processed or the holding unit held by the holding unit, and the cylindrical member and the pressing member;
A molten metal supply mechanism for supplying molten metal into the processing chamber;
Under pressure the molten metal supplied into the processing chamber provided with a pressurizing mechanism to push the molten metal into the minute space,
The pressing member is a metal filling device, wherein at least a side facing the object to be processed is made of metal.
前記保持部に保持される被処理物に対して前記押付部材を進退させる押付機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の金属充填装置。   The metal filling apparatus according to claim 1, further comprising a pressing mechanism that moves the pressing member forward and backward with respect to an object to be processed held by the holding unit. 前記保持部及び筒状部材のうち少なくとも一方を、他方に対し接近、離反する方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の金属充填装置。   The metal filling device according to claim 1, further comprising a moving mechanism that moves at least one of the holding portion and the cylindrical member in a direction in which the holding portion and the cylindrical member approach and separate from each other. 前記溶融金属供給機構によって供給された溶融金属を前記押付部材と前記被処理物の表面との間に閉じ込める溶融金属封止部を、前記押付部材に設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の金属充填装置。   The molten metal sealing portion for confining the molten metal supplied by the molten metal supply mechanism between the pressing member and the surface of the object to be processed is provided in the pressing member. The metal filling device according to any one of the above. 前記加圧機構は、前記処理室内に加圧気体を供給する加圧気体供給機構であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の金属充填装置。   5. The metal filling apparatus according to claim 1, wherein the pressurizing mechanism is a pressurized gas supply mechanism that supplies a pressurized gas into the processing chamber. 前記押付部材の前記金属によって構成される表面は、その表面粗さが0.3μm以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の金属充填装置。   6. The metal filling device according to claim 1, wherein the surface of the pressing member made of the metal has a surface roughness of 0.3 μm or less. 前記押付部材の前記金属によって構成される表面は、離型処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の金属充填装置。   The metal filling device according to any one of claims 1 to 6, wherein a surface of the pressing member made of the metal is subjected to a mold release process.
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