JP5914076B2 - Metal sheet for filling, metal filling method using metal sheet for filling, and method for producing metal sheet for filling - Google Patents

Metal sheet for filling, metal filling method using metal sheet for filling, and method for producing metal sheet for filling Download PDF

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本発明は、充填対象物の表面上に形成された微小空間内に溶融金属を充填する際に用いる充填用金属シートこの充填用金属シートを用いた金属充填方法及び充填用金属シートの製造方法に関する。 The present invention, filler metal sheets to be used for filling a molten metal into the minute space formed on the surface of the filling objects, metal filling method and a manufacturing method of filling a metal sheet using the filler metal sheet About.

従来、半導体ウェハ(充填対象物)の表面に形成したビアや貫通孔(微小空間)に金属を充填する技術としては、例えば、貯留槽内で金属を加熱溶融した後、この溶融した金属を半導体ウェハ上に十分行き渡るように供給し、加圧することで微小空間内に金属を充填する方法や、貯留槽内で金属を加熱溶融した後、この貯留槽に充填対象物を浸漬し、微小空間内に金属を充填する方法が用いられてきた。   Conventionally, as a technique for filling a metal into vias or through holes (microspaces) formed on the surface of a semiconductor wafer (filling object), for example, after melting and heating the metal in a storage tank, the molten metal is used as a semiconductor. Supply the metal so that it spreads over the wafer and pressurize the metal into the micro space by pressurizing, or heat and melt the metal in the storage tank, then immerse the filling object in this storage tank, A method of filling a metal with metal has been used.

しかしながら、上記従来の金属充填方法では、多量の金属を溶融状態で貯留槽内にストックしておく必要があるため、装置の大型化や金属を加熱する加熱系の大容量化、材料の消費量増加、溶融状態の金属の性質を維持するための手段の構築などといった装置コストやランニングコストが増加するという問題があった。また、ウェハ上に供給した溶融金属の余剰分を回収して再利用するのに多大なコストや手間がかかるという問題も生じていた。   However, in the above conventional metal filling method, since a large amount of metal needs to be stocked in the storage tank in a molten state, the apparatus is increased in size, the heating system for heating the metal is increased in capacity, and the amount of material consumed. There has been a problem that the apparatus cost and running cost such as increase and construction of means for maintaining the properties of the molten metal increase. In addition, there has been a problem that it takes a great deal of cost and labor to recover and reuse surplus molten metal supplied onto the wafer.

そこで、より効率的且つ経済的な金属充填方法として、特開2002−368082号公報や特開2011−228571号公報に開示された、シート形状の金属を用いる金属充填方法が提案されている。   Therefore, as a more efficient and economical metal filling method, a metal filling method using sheet-shaped metal disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-368082 and 2011-228571 has been proposed.

特開2002−368082号公報に開示された方法は、微小空間が形成された試料の一面に、この微小空間を覆うように金属シートを重ね、減圧したチャンバ内で、金属シートを加熱溶融させた後、チャンバ内を加圧して、溶融した金属を微小空間に真空吸引させるという方法である。   In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-368082, a metal sheet is overlaid on one surface of a sample in which a minute space is formed so as to cover the minute space, and the metal sheet is heated and melted in a decompressed chamber. Thereafter, the inside of the chamber is pressurized, and the molten metal is vacuum sucked into a minute space.

また、特開2011−228571号公報に開示された方法は、減圧したチャンバ内で、金属層が形成された充填用基材を、金属層と微小空間の開口する基材の一面と対向させて張り合わせ、金属層を加熱溶融させた後、溶融金属を加圧(プレス圧や転圧、ガス圧など)して、微小空間の内部に溶融金属を充填する方法である。尚、上記充填用基材は、ガラスや耐熱性合成樹脂フィルムから構成される支持基体の少なくとも一面に金属層が形成された構成となっている。   In addition, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-228571 is a method in which a filling base material in which a metal layer is formed is opposed to one surface of a base material in which a minute space is opened in a decompressed chamber. In this method, after laminating and heating and melting the metal layer, the molten metal is pressurized (pressing pressure, rolling pressure, gas pressure, etc.) to fill the inside of the minute space with the molten metal. The filling substrate has a structure in which a metal layer is formed on at least one surface of a support base made of glass or a heat-resistant synthetic resin film.

これらの方法は、微小空間を充填するのに必要な分量の金属からなる金属シートを、充填対象物上で加熱溶融させ、この溶融させた金属を微小空間に充填するようにしているため貯留槽が必要なく、また、金属をシート状にしているため熱伝達効率が良く、金属を加熱する加熱系も小型化でき、従来の方法に比べ、装置コストやランニングコストを抑えることができる。また、貯留槽に多量の金属を溶融させておく必要がないため、材料の利用効率が良く、コストを低減することができる。   In these methods, since a metal sheet made of an amount of metal necessary for filling a minute space is heated and melted on a filling object, and the molten metal is filled in the minute space, the storage tank In addition, since the metal is formed into a sheet shape, the heat transfer efficiency is good, the heating system for heating the metal can be reduced in size, and the apparatus cost and running cost can be suppressed as compared with the conventional method. Further, since it is not necessary to melt a large amount of metal in the storage tank, the material utilization efficiency is good and the cost can be reduced.

特開2002−368082号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-368082 特開2011−228571号公報JP 2011-228571 A

ところが、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、上記金属シートを用いた微小空間への金属充填方法においては、溶融した金属が充填対象物上の微小空間に均一に充填されない、或いは、微小空間内に溶融金属が十分に充填されず、充填不良を起こしてしまうという問題が生じることを見出した。   However, as a result of intensive studies, the inventors of the present application have found that in the metal filling method in the micro space using the metal sheet, the molten metal is not uniformly filled into the micro space on the filling object, or It has been found that there is a problem in that the molten metal is not sufficiently filled in the minute space, resulting in poor filling.

上記問題が生じる大きな原因は、充填対象物上で金属シートを加熱溶融した際に、溶融した金属が表面張力によって偏った形状や球状に変形することで、充填対象物の表面が溶融金属によって均一に覆われないことにある。   The major cause of the above problem is that when the metal sheet is heated and melted on the object to be filled, the molten metal is deformed into a shape or a spherical shape that is biased by surface tension, so that the surface of the object to be filled is made uniform by the molten metal. It is not covered with.

即ち、充填対象物の表面に対する溶融金属の濡れ性が悪く、充填対象物との接触角が大きくなるように溶融した金属が流動することで、充填対象物の表面が均一に覆われず、一部の微小空間内に溶融金属が充填されない、或いは、十分な量の溶融金属が微小空間内に充填されないのである。   That is, the wettability of the molten metal to the surface of the object to be filled is poor, and the molten metal flows so that the contact angle with the object to be filled becomes large. The molten metal is not filled in the minute space of the part, or a sufficient amount of the molten metal is not filled in the minute space.

そして、このように、一部の微小空間内に溶融金属が充填されない、或いは、微小空間内に十分な量の溶融金属が充填されないと、充填対象物が半導体ウェハである場合には、回路に欠陥が生じた不良品となってしまう。   In this way, if the molten metal is not filled in a part of the minute space, or if a sufficient amount of the molten metal is not filled in the minute space, when the filling object is a semiconductor wafer, It becomes a defective product with defects.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたもので、溶融金属を微小空間内に均一且つ確実に充填することができる金属充填方法の提供この金属充填方法に用いる金属シートの提供及び充填用金属シートの製造方法の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a metal filling method capable of uniformly and reliably filling molten metal into a minute space, a metal sheet used for the metal filling method, and a filling metal. The object is to provide a sheet manufacturing method .

本発明は、充填対象物の表面に開口するように形成された微小空間内へ溶融金属を充填する金属充填方法この金属充填方法に用いる充填用金属シート及び充填用金属シートの製造方法に関する。 The present invention is a metal filling method for filling the molten metal into the filler object surface is formed so as to open the micro space, a method for producing a filler metal sheets and fill metal sheets used for the metal filling method.

上記金属充填方法は、
一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層が形成された充填用金属シートを作成する金属シート作成工程と、
前記充填用金属シートを、前記一方の面の裏側の面が充填対象物の表面に接する状態で、当該充填対象物の表面上に載置する載置工程と、
前記充填用金属シートを加熱し、前記基材金属を溶融させる加熱工程と、
溶融した金属に対して、当該溶融した金属を充填対象物の表面全体に押し付ける向きの圧力を加える加圧工程とを行う。
The above metal filling method is
On one side, a metal sheet making process for creating a filling metal sheet in which a deteriorated layer containing an altered component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal is formed,
A placing step of placing the filling metal sheet on the surface of the filling object in a state where the back surface of the one surface is in contact with the surface of the filling object;
Heating the metal sheet for filling and melting the base metal; and
A pressurizing step of applying a pressure in a direction in which the molten metal is pressed against the entire surface of the object to be filled is performed on the molten metal.

この金属充填方法によれば、まず、一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層が形成された充填用金属シートを作成する。   According to this metal filling method, first, a filling metal sheet in which a modified layer containing a modified component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal is formed on one surface.

変質層が形成された充填用金属シートを作成する手法例としては、基材金属(微小空間内に充填すべき金属)を、加熱した作成板上で溶融し超音波振動を与えて攪拌して、熱酸化物を表面上に浮上させ、酸化層を形成した状態で作成板上に薄く広げた後、これを硬化させる手法や、基材の一方表面を酸化剤を用いて化学酸化させる手法、ガリウムや水銀などの液体金属を基材の一方表面に接触させて、この一方表面を液体金属脆化させる手法、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を基材の一方表面上に堆積させる手法を例示することができる。尚、充填されるべき金属は、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ものを採用することができる。   As an example of a method for creating a metal sheet for filling in which a deteriorated layer is formed, a base metal (metal to be filled in a minute space) is melted on a heated production plate and stirred by applying ultrasonic vibration. , A method in which a thermal oxide is levitated on the surface and thinly spread on a preparation plate in a state where an oxide layer is formed, and this is cured, or a method in which one surface of a substrate is chemically oxidized using an oxidizing agent, A method in which a liquid metal such as gallium or mercury is brought into contact with one surface of the substrate and this one surface is embrittled with a liquid metal, and a denatured component that has oxidized or embrittled the substrate metal is deposited on one surface of the substrate. An example of the method is as follows. The metal to be filled may be any material such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ir, Al, Ni, Sn, In, Bi, Zn, and alloys thereof depending on the purpose and function of filling the minute space. Can be adopted.

ついで、作成した充填用金属シートを、変質層が形成されていない面が充填対象物の表面に接する状態で、充填対象物の表面上に載置し、その後、この充填用金属シートを加熱し、基材金属を溶融させる。尚、この際、変質層以外を溶融させることが好ましい。   Next, the prepared filling metal sheet is placed on the surface of the filling object with the surface on which the altered layer is not formed being in contact with the surface of the filling object, and then the filling metal sheet is heated. The base metal is melted. At this time, it is preferable to melt other than the deteriorated layer.

しかる後、この溶融した金属を充填対象物の表面全体に押し付ける圧力を加え、微小空間内に溶融金属を充填する。溶融した金属に対して圧力を加える方法としては、プレス圧を加える方法を一例として挙げることができる。   Thereafter, a pressure is applied to press the molten metal onto the entire surface of the object to be filled, and the molten metal is filled into the minute space. As a method of applying pressure to the molten metal, a method of applying press pressure can be given as an example.

上記金属充填方法においては、一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層が形成された充填用金属シートを作成し、この充填用金属シートを充填対象物の表面上で加熱溶融させるようにしている。一般的に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層(酸化層や脆化層)は流動性が低いため、充填用金属シートの一方の面に変質層が形成されていることにより、溶融した金属の流動が抑えられて、この溶融金属が充填対象物の表面上で弾かれ表面積が縮まる現象を防止する効果が得られる。したがって、充填対象物の表面が溶融した金属によって均一に覆われるようになる。   In the metal filling method, a filling metal sheet is prepared in which a modified layer containing a modified component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal is formed on one surface, and the filling metal sheet is used as a filling object. It is made to heat and melt on the surface. In general, an altered layer (an oxidized layer or an embrittled layer) containing an altered component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal has low fluidity. Therefore, an altered layer is formed on one surface of a filling metal sheet. As a result, the flow of the molten metal is suppressed, and an effect of preventing the phenomenon that the molten metal is repelled on the surface of the filling object and the surface area is reduced can be obtained. Therefore, the surface of the filling object is uniformly covered with the molten metal.

そして、これにより、充填対象物の表面上を均一に覆った状態を維持して溶融した金属に対して、この溶融金属を充填対象物の表面全体に押し付ける向きの圧力を加えて溶融金属を微小空間内に押し込めることができるため、充填対象物の微小空間に均一に溶融した金属を充填することができる。   Then, by applying a pressure in a direction in which the molten metal is pressed against the entire surface of the object to be filled while maintaining a state where the surface of the object to be filled is uniformly covered, Since it can be pushed into the space, the molten metal can be uniformly filled in the minute space of the filling object.

尚、変質層の厚さは、微小空間内に溶融金属を充填する際に、溶融金属の流動性を抑えることができる程度の厚さにすることが好ましく、具体的には、充填用金属シートの一方表面より、10μm以上の厚さとする。尚、充填用金属シートの一方表面より、200μm以下の厚さとすることが好ましい。また、充填用金属シートの厚さは、数十μm〜数百μmの厚みを想定しているが、これに限られるものではない。 The thickness of the altered layer is preferably set to a thickness that can suppress the fluidity of the molten metal when the molten metal is filled into the minute space. Specifically, the metal sheet for filling is used. The thickness is 10 μm or more from one surface of the substrate . In addition, it is preferable to set it as the thickness of 200 micrometers or less from the one surface of the metal sheet for filling . Moreover , although the thickness of the metal sheet for filling assumes the thickness of several dozen micrometer-several hundred micrometer, it is not restricted to this.

また、変質層は、充填用金属シートを充填対象物上に載置した際に、平面視の大きさが充填対象物と略同じとなるように形成しても良いし、充填用金属シートの一方の全面に形成するようにしても良い。   Further, the altered layer may be formed such that when the filling metal sheet is placed on the filling object, the size in plan view is substantially the same as that of the filling object. It may be formed on one entire surface.

更に、上記金属充填方法における載置工程、加熱工程及び加圧工程を密閉された処理室内で行うようにし、処理室内を減圧する減圧工程を更に行うようにしても良い。   Furthermore, the placing step, the heating step, and the pressurizing step in the metal filling method may be performed in a sealed processing chamber, and a depressurizing step for depressurizing the processing chamber may be further performed.

この場合、処理室内を減圧した後、充填用金属シートを加熱溶融し、溶融した金属を充填対象物の表面全体に押し付ける圧力を加えて、溶融した金属を微小空間内に充填する。この際、溶融した金属に対して圧力を加える方法としては、プレス圧を加える方法やガス圧を加える方法を例示することができる。   In this case, after reducing the pressure inside the processing chamber, the filling metal sheet is heated and melted, and a pressure is applied to press the molten metal against the entire surface of the filling object, thereby filling the minute space with the molten metal. At this time, examples of the method for applying pressure to the molten metal include a method of applying a press pressure and a method of applying a gas pressure.

尚、充填対象物上に形成される微小空間の大きさは、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が、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、非貫通孔であれば、その深さは、充填対象物の厚さに応じて数百μm以下で任意のものとすることができる。   Note that the size of the minute space formed on the filling object is typically assumed to have a diameter of 0.1 μm to several tens of μm. It does not matter whether it is a through hole, regardless of the form such as the formation method and aspect ratio. Moreover, if it is a non-through-hole, the depth can be made into arbitrary things by several hundred micrometers or less according to the thickness of a filling object.

以上のように、本発明に係る金属充填方法この金属充填方法に用いる充填用金属シート及びこの充填用金属シートの製造方法によれば、ガラスやフィルムから構成される支持基体を使用することなく、溶融した金属の流動を抑え、この溶融金属が充填対象物の表面上で弾かれて表面積が縮まる現象の発生を防止して、充填対象物の表面が溶融した金属によって均一に覆われた状態を維持することができ、溶融金属を微小空間内に均一且つ確実に充填することができる。 As described above, the metal filling method according to the present invention, according to the production method of filling the metal sheet and the filler metal sheet used for the metal filling method, without the use of a composed support substrate of glass or film The state in which the surface of the filling object is uniformly covered with the molten metal is prevented by suppressing the flow of the molten metal and preventing the phenomenon that the molten metal is repelled on the surface of the filling object and the surface area is reduced. Thus, the molten metal can be uniformly and reliably filled in the minute space.

本発明の一実施形態に係る金属充填方法に用いる充填用金属シートを示した断面図である。It is sectional drawing which showed the metal sheet for filling used for the metal filling method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る金属充填方法に用いる金属充填装置を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the metal filling apparatus used for the metal filling method which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in this embodiment. 本実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in this embodiment. 本実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in this embodiment. 本実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in this embodiment. 本実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in this embodiment. 微小空間内に溶融金属が充填された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the molten metal was filled in micro space. 金属残渣を除去した基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate which removed the metal residue. 本発明の他の実施形態に係る金属充填方法に用いる金属充填装置を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the metal filling apparatus used for the metal filling method which concerns on other embodiment of this invention. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 本発明の他の実施形態に係る金属充填方法に用いる金属充填装置を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the metal filling apparatus used for the metal filling method which concerns on other embodiment of this invention. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment. 他の実施形態における金属充填装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the metal filling apparatus in other embodiment.

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.

本発明の一実施形態に係る金属充填方法は、一方の全面に変質層が形成された充填用金属シートを作成し、この充填用金属シートを基板の表面上で加熱溶融し、溶融した金属を基板の表面に形成された微小空間内に充填する方法である。   In the metal filling method according to an embodiment of the present invention, a filling metal sheet having an altered layer formed on one entire surface is prepared, the filling metal sheet is heated and melted on the surface of the substrate, and the molten metal is removed. This is a method of filling a minute space formed on the surface of a substrate.

まず、充填用金属シートについて図1を参照して説明する。尚、図1は充填用金属シートMを模式的に示した断面図である。   First, the metal sheet for filling will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the filling metal sheet M.

図1に示すように、この充填用金属シートMは、微小空間内に充填すべき金属(基材金属)を構成成分とする充填層M1と、この充填層M1の一方の全面に形成され、充填層M1を構成する基材金属を変質させた変質成分を構成成分とする変質層M2とからなる。   As shown in FIG. 1, the filling metal sheet M is formed on the entire surface of one of the filling layer M1 containing the metal (base metal) to be filled in the minute space and the filling layer M1, It consists of a modified layer M2 having a modified component obtained by modifying the base metal constituting the packed layer M1 as a structural component.

尚、前記充填層M1の構成成分としては、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ものを採用することができる。   As the constituent components of the filling layer M1, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ir, Al, Ni, Sn, In, Bi, Zn, and these can be used depending on the purpose and function of filling the minute space. Arbitrary things, such as an alloy, can be adopted.

また、前記変質層M2の厚さは、充填用金属シートMを加熱溶融し、溶融した金属を微小空間内に充填する際に、溶融した金属の流動を抑えることができる程度の厚さとなっている。具体的には、変質層M2の厚さは、10μm〜200μmの範囲内の厚さとすることが好ましい。尚、本例においては、充填用金属シートMの厚みは、数十μm〜数百μmを想定し、変質層M2の厚さを10μm程度に設定しているが、これに限られるものではない。   The altered layer M2 has a thickness that can suppress the flow of the molten metal when the filling metal sheet M is heated and melted and the molten metal is filled into the minute space. Yes. Specifically, the thickness of the altered layer M2 is preferably a thickness in the range of 10 μm to 200 μm. In this example, the thickness of the filling metal sheet M is assumed to be several tens of μm to several hundreds of μm, and the thickness of the altered layer M2 is set to about 10 μm, but is not limited thereto. .

このような充填用金属シートMは、種々の方法を採用して作成することができるが、一例として、微小空間内に充填すべき金属を、加熱した石英板などの作成板上で溶融し、超音波振動を与えて攪拌して、熱酸化物を表面に浮上させ、酸化層を形成した状態で作成板上に薄く広げた後、硬化させる方法を挙げることができる。尚、微小空間内に充填すべき金属を、加熱した作成板上で溶融する際に、充填すべき金属と熱膨張係数の異なる材料から構成される作成板を用いることで、作成した充填用金属シートMを、熱膨張率の違いを利用して作成板から容易に剥離させることができる。   Such a filling metal sheet M can be prepared by adopting various methods. As an example, a metal to be filled in a minute space is melted on a preparation plate such as a heated quartz plate, An example is a method in which ultrasonic vibration is applied and agitated, the thermal oxide is floated on the surface, and is thinly spread on a preparation plate in a state where an oxide layer is formed and then cured. In addition, when the metal to be filled in the minute space is melted on the heated production plate, the produced filling metal is formed by using a production plate made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the metal to be filled. The sheet | seat M can be easily peeled from a preparation board using the difference in a thermal expansion coefficient.

また、充填用金属シートMを作成する他の方法としては、微小空間内に充填すべき金属を構成成分とする基材の一方表面を、酸化剤を用いて化学酸化させることで、基材の一方表面に変質層たる酸化層を形成する方法や、ガリウムや水銀などの液体金属を基材の一方表面に接触させて、この一方表面を脆化させることで変質層たる脆化層を形成する方法、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を基材の一方表面上に堆積させて変質層(酸化層や脆化層)を形成する方法を例示することができる。   Further, as another method for producing the filling metal sheet M, one surface of a base material containing a metal to be filled in a minute space as a constituent component is chemically oxidized using an oxidizing agent, thereby On the other hand, a method of forming an oxide layer that is an altered layer on the surface, or a liquid metal such as gallium or mercury is brought into contact with one surface of the substrate, and this one surface is embrittled to form an embrittled layer that is an altered layer. Examples thereof include a method of depositing a denatured component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal on one surface of the substrate to form a denatured layer (oxidized layer or embrittled layer).

このようにして作成した充填用金属シートMにおける変質層M2は、充填層M1と比較して、その流動性が低い。   The altered layer M2 in the filling metal sheet M thus produced has lower fluidity than the packed layer M1.

尚、図1においては、充填層M1と変質層M2とが完全に分離している状態を示したが、充填層M1と変質層M2とは完全に分離している必要はなく、充填層M1から変質層M2へと段階的に変化していても良い。   Although FIG. 1 shows a state where the packed bed M1 and the altered layer M2 are completely separated, the packed bed M1 and the altered layer M2 do not have to be completely separated, and the packed bed M1. It may change in steps from the altered layer M2.

次に、金属充填方法を実施するための金属充填装置について説明する。尚、図2は、金属充填装置1の概略構成を示した断面図である。   Next, a metal filling apparatus for carrying out the metal filling method will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the metal filling device 1.

図2に示すように、この金属充填装置1は、基板Kがその表面を上にして保持される基台2と、基台2に保持される基板Kの表面に対して進退自在に設けられた押付部材3と、この押付部材を進退させる押付機構4と、昇降自在に設けられ、内部に処理室6が形成された筒体5と、この筒体5を昇降させる昇降機構7と、前記処理室6内を減圧する減圧機構8と、基板K及びこの基板Kの表面上に載置される充填用金属シートMを加熱する加熱機構14とから構成されている。   As shown in FIG. 2, the metal filling apparatus 1 is provided so as to be movable forward and backward with respect to a base 2 on which the substrate K is held with its surface facing up and a surface of the substrate K held on the base 2. The pressing member 3, the pressing mechanism 4 for moving the pressing member forward and backward, the cylinder 5 provided so as to be movable up and down, in which the processing chamber 6 is formed, the lifting mechanism 7 for moving the cylinder 5 up and down, A decompression mechanism 8 that decompresses the inside of the processing chamber 6 and a heating mechanism 14 that heats the substrate K and the filling metal sheet M placed on the surface of the substrate K are configured.

前記押付部材3は、円柱形状の所謂ピストンであって、前記筒体5の上側開口部から嵌挿されており、前記押付機構4によって軸線方向に進退するようになっている。尚、押付部材3の外周面と筒体5の内周面との間には、Oリング12が介装されており、両者の間がこのOリング12によってシールされている。   The pressing member 3 is a so-called piston having a columnar shape, and is inserted from the upper opening of the cylindrical body 5, and is advanced and retracted in the axial direction by the pressing mechanism 4. An O-ring 12 is interposed between the outer peripheral surface of the pressing member 3 and the inner peripheral surface of the cylinder 5, and the gap between the two is sealed by the O-ring 12.

前記筒体5は、上述したように、前記昇降機構7によって昇降するようになっており、この筒体5を基台2に向けて下降させ、筒体5の下端面を基台2の上面に当接させることにより、前記処理室6が密閉された空間となる。この際、筒体5の下端面と基台2の上面との間に介装されたOリング13によって、両者の間がシールされる。   As described above, the cylindrical body 5 is moved up and down by the elevating mechanism 7. The cylindrical body 5 is lowered toward the base 2, and the lower end surface of the cylindrical body 5 is set to the upper surface of the base 2. The processing chamber 6 becomes a hermetically sealed space. At this time, the space between the two is sealed by the O-ring 13 interposed between the lower end surface of the cylinder 5 and the upper surface of the base 2.

前記押付機構4は、押付部材3を進退させる駆動力を発生させるトルクモータなどから構成され、押付部材3を所定の押圧力で基板Kに押し付けることができる。また、同様に、前記昇降機構7は、筒体5を昇降させる駆動力を発生させるトルクモータなどから構成される。   The pressing mechanism 4 includes a torque motor that generates a driving force for moving the pressing member 3 forward and backward, and can press the pressing member 3 against the substrate K with a predetermined pressing force. Similarly, the elevating mechanism 7 includes a torque motor that generates a driving force for elevating and lowering the cylindrical body 5.

前記減圧機構8は、前記筒体5の側壁を貫通して設けられた配管11によって処理室6と接続された真空ポンプ9と、前記配管11の、真空ポンプ9と処理室6との間に設けられた開閉弁10とからなり、真空ポンプ9によって処理室6内の空気を排気して減圧する機構である。   The decompression mechanism 8 includes a vacuum pump 9 connected to the processing chamber 6 by a pipe 11 penetrating the side wall of the cylindrical body 5, and the vacuum pump 9 between the piping 11 and the processing chamber 6. This is a mechanism comprising an on-off valve 10 provided and exhausting the air in the processing chamber 6 by the vacuum pump 9 to reduce the pressure.

前記加熱機構14は、前記基台2の内部に設けられたヒータなどから構成されており、基板K上に載置された充填用金属シートMを充填層M1を構成する基材金属の融点以上の温度にまで加熱し溶融させるための機構である。   The heating mechanism 14 is composed of a heater or the like provided inside the base 2, and the filling metal sheet M placed on the substrate K is equal to or higher than the melting point of the base metal constituting the filling layer M <b> 1. It is a mechanism for heating and melting to a temperature of.

次に、上述した充填用金属シートM及び金属充填装置1を用い、本発明の一実施形態に係る金属充填方法を実施して、微小空間内に金属を充填する過程について、図3〜図7を参照して詳しく説明する。   Next, a process of filling a metal in a minute space by performing a metal filling method according to an embodiment of the present invention using the above-described filling metal sheet M and metal filling device 1 will be described with reference to FIGS. This will be described in detail with reference to FIG.

初めに、基板K上で加熱溶融させる充填用金属シートMを作成する。充填用金属シートMの作成方法としては、上述したように、種々の方法を採用することができるが、ここでは、前記充填層M1の構成成分が鉛フリーのはんだである場合の具体的な作成方法について説明する。   First, a filling metal sheet M to be heated and melted on the substrate K is prepared. As described above, various methods can be adopted as a method for producing the filling metal sheet M. Here, a specific production in the case where the constituent component of the filling layer M1 is lead-free solder is used. A method will be described.

まず、100〜150℃に加熱した加熱板上で石英板を加熱する。ついで、超音波出力機能を搭載したはんだごてを用いて、加熱した石英板上ではんだを溶融し、その後、超音波振動を与えた状態で溶融したはんだを石英板上に広げる。この際、超音波振動を与えられたはんだは、石英板を倣うように、気泡や熱酸化したはんだを石英板との界面から押し退ける。これにより、熱酸化したはんだが上面に集まった状態となる。そして、熱酸化したはんだが上面に集まった状態になった後、石英板を常温に戻してはんだを硬化させる。このようにして、はんだを構成成分とする充填層M1とはんだの熱酸化物を構成成分とする変質層(酸化層)M2とが形成された充填用金属シートMを作成する。   First, a quartz plate is heated on a heating plate heated to 100 to 150 ° C. Next, using a soldering iron equipped with an ultrasonic output function, the solder is melted on the heated quartz plate, and then the molten solder is spread on the quartz plate in a state where ultrasonic vibration is applied. At this time, the solder given the ultrasonic vibration pushes away bubbles and thermally oxidized solder from the interface with the quartz plate so as to follow the quartz plate. As a result, the thermally oxidized solder gathers on the upper surface. Then, after the thermally oxidized solder is gathered on the upper surface, the quartz plate is returned to room temperature to cure the solder. In this way, the filling metal sheet M is formed in which the filling layer M1 containing solder as a constituent component and the altered layer (oxide layer) M2 containing solder thermal oxide as a constituent component are formed.

尚、この充填用金属シートMの作成方法においては、はんだと石英板との熱膨張係数が異なるため、石英板を常温に戻した際に、熱膨張率の違いによってはんだが石英板から剥離し易くなっている。また、表面粗さの小さな石英板を用いることで、充填層M1側の面の表面粗さが小さい充填用金属シートMを作成することができる。   In this method for producing the metal sheet M for filling, the thermal expansion coefficients of the solder and the quartz plate are different. Therefore, when the quartz plate is returned to room temperature, the solder is peeled off from the quartz plate due to the difference in thermal expansion coefficient. It is easy. Further, by using a quartz plate having a small surface roughness, a filling metal sheet M having a small surface roughness on the surface on the packed layer M1 side can be produced.

次に、充填層M1と基板Kの表面とを対向させた状態で、基板Kの表面上に充填用金属シートMを載置する。それとともに、金属充填装置1の昇降機構7を駆動させることにより筒体5を上昇させて処理室6を開放する。そして、開放した処理室6内に基板K及び充填用金属シートMを投入し、基台2上に載置する(図3参照)。   Next, the filling metal sheet M is placed on the surface of the substrate K with the filling layer M1 and the surface of the substrate K facing each other. At the same time, the cylinder 5 is raised by driving the lifting mechanism 7 of the metal filling device 1 to open the processing chamber 6. Then, the substrate K and the filling metal sheet M are put into the opened processing chamber 6 and placed on the base 2 (see FIG. 3).

ついで、昇降機構7を駆動させることにより筒体5を下降させ、この筒体5の下端面と基台2の上面とを当接させて処理室6を密閉した後、真空ポンプ9を作動させ、開閉弁10を開き処理室6内の空気を排気して、当該処理室6内が略真空状態となるまで減圧する(図4参照)。この際、基台2上に載置された基板Kの微小空間内も略真空の状態にまで減圧される。   Next, the cylinder 5 is lowered by driving the elevating mechanism 7, the lower end surface of the cylinder 5 and the upper surface of the base 2 are brought into contact with each other, the process chamber 6 is sealed, and then the vacuum pump 9 is operated. Then, the on-off valve 10 is opened, the air in the processing chamber 6 is exhausted, and the pressure is reduced until the inside of the processing chamber 6 is in a substantially vacuum state (see FIG. 4). At this time, the inside of the minute space of the substrate K placed on the base 2 is also decompressed to a substantially vacuum state.

次に、図5に示すように、押付機構4を駆動させることにより押付部材3を下降させ、充填用金属シートMを基板Kに押し付けて固定させた後、加熱機構14を作動させる。そして、充填用金属シートMを、この充填用金属シートMの充填層M1を構成する金属の融点以上の温度まで加熱し溶融させる。尚、変質層M2が酸化物から構成される酸化層であるため、酸化物の融点が酸化されていない金属の融点よりも高く、充填層M1を構成する金属が先に溶融する。   Next, as shown in FIG. 5, the pressing mechanism 4 is driven to lower the pressing member 3, press the metal sheet for filling M against the substrate K and fix it, and then the heating mechanism 14 is operated. Then, the filling metal sheet M is heated and melted to a temperature equal to or higher than the melting point of the metal constituting the filling layer M1 of the filling metal sheet M. Since the altered layer M2 is an oxide layer composed of an oxide, the melting point of the oxide is higher than the melting point of the unoxidized metal, and the metal constituting the filling layer M1 is melted first.

ついで、図6に示すように、押付部材3を更に下降させ、溶融金属に対して、この溶融金属を基板Kの表面全体に押し付ける向きの圧力を作用させ、微小空間内に溶融金属を押し込める。尚、微小空間に溶融金属を押し込める際には、適宜シール部材によって、溶融金属の漏れを防止することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 6, the pressing member 3 is further lowered, and a pressure is applied to the molten metal so as to press the molten metal against the entire surface of the substrate K, thereby forcing the molten metal into the minute space. Note that when the molten metal is pushed into the minute space, it is preferable to prevent the molten metal from leaking by an appropriate sealing member.

本例の充填用金属シートMは、充填層M1の上に、流動性の低い変質層M2が形成されており、変質層M2の厚さは、溶融した金属の流動を抑えることができる厚さとしている。したがって、変質層M2の働きにより、充填用金属シートMを加熱し、充填層M1を溶融させた際に、溶融した金属が基板Kの表面で凝集・分散するように流動してしまうのが抑えられ、基板Kの表面が溶融した金属によって均一に覆われる。これにより、溶融した金属を基板Kの表面に形成された微小空間内に均一且つ確実に充填することができる。また、充填層M1が先に溶融して、微小空間内に充填されるため、変質層M2の構成成分(はんだの熱酸化物)の微小空間への充填は抑えられる。   In the filling metal sheet M of this example, an altered layer M2 having low fluidity is formed on the filled layer M1, and the thickness of the altered layer M2 is a thickness capable of suppressing the flow of molten metal. It is said. Therefore, by the action of the altered layer M2, when the filling metal sheet M is heated and the filling layer M1 is melted, the molten metal is prevented from flowing so as to aggregate and disperse on the surface of the substrate K. Then, the surface of the substrate K is uniformly covered with the molten metal. As a result, the molten metal can be uniformly and reliably filled into the minute space formed on the surface of the substrate K. Further, since the filling layer M1 is melted first and filled into the minute space, the filling of the constituent component (the thermal oxide of the solder) of the altered layer M2 into the minute space is suppressed.

そして、十分な時間が経過した後、溶融した金属に前記押し付ける向きの圧力を作用させた状態のまま加熱機構14の作動を止め、微小空間内に充填された溶融金属が凝固するまで基板K及び溶融金属を十分に冷却する。尚、基板K及び溶融金属を冷却する方法は、自然冷却する方法であっても良いし、適宜冷却機構によって冷却する方法であっても良い。   Then, after a sufficient time has elapsed, the heating mechanism 14 is stopped while the pressure in the pressing direction is applied to the molten metal, and the substrate K and the molten metal filled in the minute space are solidified. Cool the molten metal sufficiently. The method of cooling the substrate K and the molten metal may be a method of natural cooling, or a method of cooling by a cooling mechanism as appropriate.

しかる後、図7に示すように、真空ポンプ9の作動を止め、適宜リークバルブを通して処理室6内に空気を取り入れて処理室6内を大気圧に戻し、押付機構4を駆動させることにより押付部材3を上昇させるとともに、昇降機構7を駆動させることにより筒体5を上昇させて処理室6を開放し、基台2上から微小空間内に金属が充填された基板Kを取り出す。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the operation of the vacuum pump 9 is stopped, air is appropriately taken into the processing chamber 6 through the leak valve, the processing chamber 6 is returned to atmospheric pressure, and the pressing mechanism 4 is driven to perform pressing. While raising the member 3 and driving the elevating mechanism 7, the cylinder 5 is raised to open the processing chamber 6, and the substrate K filled with metal in the minute space is taken out from the base 2.

この取り出した基板Kの断面図を図8に示した。同図に示すように、微小空間内には充填層M1が充填された状態となっている。そして、この基板Kから、微小空間内に充填されていない金属残渣(充填層M1及び変質層M2)を除去することで、図9に示すように、微小空間に溶融金属が隙間なく充填された基板Kとなる。   A sectional view of the substrate K taken out is shown in FIG. As shown in the figure, the minute space is filled with the filling layer M1. Then, by removing metal residues (filled layer M1 and altered layer M2) that are not filled in the minute space from the substrate K, as shown in FIG. 9, the molten metal is filled with no gaps. It becomes the substrate K.

斯くして、本例の金属充填方法によれば、変質層M2が形成された充填用金属シートMを基板Kの表面上で加熱して充填層M1を溶融させるため、溶融した金属が基板Kの表面で凝集・分散するように流動するのを防止することができ、この溶融した金属が基板Kの表面を均一に覆った状態を維持することができる。したがって、溶融した金属を基板Kの表面に形成された微小空間内に均一且つ確実に充填することができる。   Thus, according to the metal filling method of the present example, the filling metal sheet M on which the altered layer M2 is formed is heated on the surface of the substrate K to melt the filling layer M1, so that the molten metal becomes the substrate K. Thus, the molten metal can be prevented from flowing so as to be agglomerated and dispersed, and a state in which the molten metal uniformly covers the surface of the substrate K can be maintained. Therefore, the molten metal can be uniformly and surely filled into the minute space formed on the surface of the substrate K.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の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 one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.

本例では、減圧した処理室内で充填用金属シートを加熱し溶融させた後、押付部材によって、溶融した金属を微小空間内に更に押し込めるようにしているが、これらの工程を減圧した処理室内ではなく、開放された空間で行うようにしても良い。この場合、図10に示す金属充填装置20を用いて行う。尚、この金属充填装置20は、前記金属充填装置1における基台2、押付部材3、押付機構4及び加熱機構14から構成され、開放された空間に設置される。   In this example, after the metal sheet for filling is heated and melted in the decompressed processing chamber, the pressed metal is further pushed into the minute space by the pressing member. Alternatively, it may be performed in an open space. In this case, the metal filling device 20 shown in FIG. 10 is used. The metal filling device 20 includes the base 2, the pressing member 3, the pressing mechanism 4, and the heating mechanism 14 in the metal filling device 1, and is installed in an open space.

以下、金属充填装置20を用いて微小空間内に溶融金属を充填する過程について、図11〜図14を参照して説明する。   Hereinafter, the process of filling the molten metal into the minute space using the metal filling device 20 will be described with reference to FIGS.

まず、上例と同様に、充填層M1と変質層M2とからなる充填用金属シートMを作成し、この作成した充填用金属シートMを基板Kの表面上に載置した後、この基板Kを基台2上に載置する(図11参照)。ついで、押付機構4を駆動させることにより押付部材3を下降させ、充填用金属シートMを基板Kに押し付けて固定させた後、加熱機構14を作動させ、充填用金属シートMを基板K上で加熱し、充填層M1を溶融させる(図12参照)。充填層M1が溶融した際、上例と同様、変質層M2の働きによって溶融した金属の流動が抑えられるため、この溶融した金属が基板Kの表面を均一に覆った状態となる。   First, similarly to the above example, a filling metal sheet M composed of a filling layer M1 and an altered layer M2 is prepared, and after the created filling metal sheet M is placed on the surface of the substrate K, the substrate K Is placed on the base 2 (see FIG. 11). Next, by driving the pressing mechanism 4, the pressing member 3 is lowered and the filling metal sheet M is pressed against the substrate K to be fixed, and then the heating mechanism 14 is operated so that the filling metal sheet M is placed on the substrate K. Heating is performed to melt the packed bed M1 (see FIG. 12). When the packed layer M1 is melted, the flow of the molten metal is suppressed by the action of the altered layer M2 as in the above example, so that the molten metal uniformly covers the surface of the substrate K.

しかる後、押付部材3を更に下降させ、溶融金属に対して、この溶融金属を基板Kの表面全体に押し付ける向きの圧力を作用させ、微小空間内に溶融金属を押し込める(図13参照)。そして、溶融金属に圧力を作用させた状態を維持したまま加熱機構14の作動を停止し、基板K及び溶融した金属を冷却して溶融した金属を凝固させた後、基板Kを基台2上から降ろす(図14参照)。   Thereafter, the pressing member 3 is further lowered, and a pressure is applied to the molten metal so as to press the molten metal against the entire surface of the substrate K, so that the molten metal is pushed into the minute space (see FIG. 13). Then, the operation of the heating mechanism 14 is stopped while maintaining the state where the pressure is applied to the molten metal, the substrate K and the molten metal are cooled to solidify the molten metal, and then the substrate K is placed on the base 2. (See FIG. 14).

このように、充填用金属シートの溶融及び微小空間への溶融金属の充填を開放された空間で行うようにしても、上例と同様に、基板Kの表面を溶融金属によって均一に覆うことができ、溶融した金属に対して、この溶融した金属を基板Kの表面全体に押し付ける圧力を作用させることができるため、微小空間内に溶融した金属を均一且つ確実に充填することができる。尚、この例における金属充填装置20は、基板Kの微小空間に対する溶融金属の濡れ性が良い場合に、特に好適に用いることができる。   As described above, even when the filling metal sheet is melted and the molten metal is filled into the minute space in the open space, the surface of the substrate K can be uniformly covered with the molten metal as in the above example. In addition, since the pressure that presses the molten metal against the entire surface of the substrate K can be applied to the molten metal, the molten metal can be uniformly and reliably filled in the minute space. The metal filling device 20 in this example can be used particularly suitably when the molten metal has good wettability with respect to the minute space of the substrate K.

また、本例では、押付部材によって、溶融した金属を基板の表面全体に押し付ける向きの圧力を作用させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、処理室内に不活性ガスを供給して、溶融した金属に対してガス加圧により同様の圧力を作用させるようにしても良い。このように、ガス加圧によって溶融した金属に圧力を作用させて、微小空間内に溶融金属を充填する方法について、以下説明する。尚、この方法は、図15に示す金属充填装置30を用いて行う。   In this example, the pressing member applies a pressure in a direction in which the molten metal is pressed against the entire surface of the substrate. However, the pressure is not limited to this. For example, an inert gas is supplied into the processing chamber. Then, a similar pressure may be applied to the molten metal by gas pressurization. A method of filling the molten metal in the minute space by applying pressure to the molten metal by gas pressurization will be described below. This method is performed using a metal filling apparatus 30 shown in FIG.

図15に示すように、金属充填装置30は、前記金属充填装置1における筒体5に代えて、内部に処理室6が形成されたカップ型の容器31を適用し、更に、処理室6内に不活性ガスを供給するガス供給機構32を備えた構成となっている。尚、図15においては、金属充填装置1と同じ構成要素については同一の符号を付した。   As shown in FIG. 15, the metal filling device 30 uses a cup-shaped container 31 in which a processing chamber 6 is formed instead of the cylindrical body 5 in the metal filling device 1. It has the structure provided with the gas supply mechanism 32 which supplies an inert gas to. In addition, in FIG. 15, the same code | symbol was attached | subjected about the same component as the metal filling apparatus 1. FIG.

前記容器31は、筒体5と同様に、内部に処理室6が形成され、昇降機構7によって昇降するようになっており、また、同様に、この容器31の下端面と基台2の上面とが当接することで、処理室6が密閉された空間となる。   Similar to the cylindrical body 5, the container 31 has a processing chamber 6 formed therein, and is moved up and down by an elevating mechanism 7. Similarly, the lower end surface of the container 31 and the upper surface of the base 2. Makes a space in which the processing chamber 6 is sealed.

前記ガス供給機構32は、前記配管11によって処理室6と接続されたガス供給部33と、前記配管11の、ガス供給部33と処理室6との間に設けられた開閉弁34とからなり、ガス供給部33から処理室6内に窒素ガスなどの不活性ガスを供給するように構成されている。   The gas supply mechanism 32 includes a gas supply unit 33 connected to the processing chamber 6 by the pipe 11 and an on-off valve 34 provided between the gas supply unit 33 and the processing chamber 6 of the pipe 11. The gas supply unit 33 is configured to supply an inert gas such as nitrogen gas into the processing chamber 6.

以下、この金属充填装置30を用いて微小空間内に溶融した金属を充填する過程について、図16〜図19を参照して説明する。   Hereinafter, the process of filling the molten metal into the minute space using the metal filling device 30 will be described with reference to FIGS.

まず、上例と同様に、昇降機構7によって容器31を上昇させて処理室6を開放するとともに、表面上に充填用金属シートMを載置した基板Kを基台2上に載置した後(図16参照)、容器31を下降させて処理室6を密閉し、真空ポンプ9を作動させ、開閉弁10を開いて処理室6内を略真空状態にまで減圧する。ついで、加熱機構14を作動させて、充填用金属シートMを基板K上で加熱し、充填層M1を溶融させる(図17参照)。この際、上例と同様に、変質層M2の働きによって、溶融した金属の流動が抑えられ、この溶融した金属が基板Kの表面を均一に覆う。これにより、微小空間と処理室6とが溶融金属によって隔絶された状態となる。   First, as in the above example, the container 31 is raised by the elevating mechanism 7 to open the processing chamber 6 and the substrate K on which the filling metal sheet M is placed on the surface is placed on the base 2. (See FIG. 16) The container 31 is lowered to seal the processing chamber 6, the vacuum pump 9 is operated, the open / close valve 10 is opened, and the inside of the processing chamber 6 is decompressed to a substantially vacuum state. Next, the heating mechanism 14 is operated to heat the filling metal sheet M on the substrate K and melt the filling layer M1 (see FIG. 17). At this time, similarly to the above example, the flow of the molten metal is suppressed by the function of the deteriorated layer M2, and the molten metal uniformly covers the surface of the substrate K. As a result, the minute space and the processing chamber 6 are isolated from each other by the molten metal.

その後、開閉弁10を閉じるとともに、開閉弁34を開いて、処理室6内に不活性ガスを供給する(図18参照)。これにより、微小空間内と処理室6内との間で圧力差が生じ、溶融した金属が基板Kの微小空間内に真空吸引される。また、上述したように、変質層M2の働きにより、溶融した金属が基板Kの表面との接触角を大きくするように流動してしまうのが抑えられ、基板Kの表面が溶融した金属によって均一に覆われているため、溶融した金属に対して、この溶融した金属を基板Kの表面全体に押し付ける向きの圧力が作用する、即ち、溶融した金属がガス加圧され、この溶融した金属が微小空間内に充填される。   Thereafter, the on-off valve 10 is closed and the on-off valve 34 is opened to supply an inert gas into the processing chamber 6 (see FIG. 18). Thereby, a pressure difference is generated between the minute space and the inside of the processing chamber 6, and the molten metal is sucked into the minute space of the substrate K by vacuum. In addition, as described above, the action of the altered layer M2 prevents the molten metal from flowing so as to increase the contact angle with the surface of the substrate K, and the surface of the substrate K is uniformly formed by the molten metal. Therefore, a pressure is applied to the molten metal in such a direction that the molten metal is pressed against the entire surface of the substrate K. That is, the molten metal is gas-pressed, and the molten metal is minute. The space is filled.

そして、十分な時間が経過した後、処理室6内に不活性ガスを供給したまま加熱機構14の作動を停止し、基板K及び溶融した金属を冷却して、溶融した金属を凝固させる。しかる後、図19に示すように、開閉弁34を閉じて処理室6内への不活性ガスの供給を止め、処理室6内を大気圧に戻してから処理室6を開放して、微小空間内に金属が充填された基板Kを取り出す。   Then, after a sufficient time has passed, the operation of the heating mechanism 14 is stopped while supplying the inert gas into the processing chamber 6, the substrate K and the molten metal are cooled, and the molten metal is solidified. Thereafter, as shown in FIG. 19, the on-off valve 34 is closed to stop the supply of the inert gas into the processing chamber 6, and the processing chamber 6 is opened after the inside of the processing chamber 6 is returned to atmospheric pressure. The substrate K filled with metal in the space is taken out.

このように、ガス加圧によって溶融した金属を微小空間内に充填するようにしても、上例と同様に、溶融した金属が基板Kの表面を均一に覆った状態を維持することができているので、溶融した金属に対して、この溶融した金属を基板Kの表面全体に押し付ける圧力を作用させることで、微小空間内に溶融金属を均一且つ確実に充填することができる。   As described above, even when the metal melted by gas pressurization is filled in the minute space, the state in which the molten metal uniformly covers the surface of the substrate K can be maintained as in the above example. Therefore, the molten metal can be uniformly and surely filled in the minute space by applying a pressure to the molten metal against the entire surface of the substrate K.

尚、押当部材によるプレス圧と不活性ガスによるガス圧とを加えるようにしても良い。このようにしても、同様に、溶融した金属を微小空間内に均一且つ確実に充填することができる。   In addition, you may make it apply the press pressure by a pressing member, and the gas pressure by an inert gas. Even in this case, similarly, the molten metal can be uniformly and reliably filled into the minute space.

1 金属充填装置
2 基台
3 押付部材
4 押付機構
5 筒体
6 処理室
7 昇降機構
8 減圧機構
14 加熱機構
20 金属充填装置
30 金属充填装置
31 容器
32 ガス供給機構
M 充填用金属シート
M1 充填層
M2 変質層
K 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal filling apparatus 2 Base 3 Pushing member 4 Pushing mechanism 5 Cylindrical body 6 Processing chamber 7 Lifting mechanism 8 Depressurization mechanism 14 Heating mechanism 20 Metal filling apparatus 30 Metal filling apparatus 31 Container 32 Gas supply mechanism M Filling metal sheet M1 Filling layer M2 alteration layer K substrate

Claims (8)

充填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方法であって、
一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層が形成された充填用金属シートを作成する金属シート作成工程と、
前記充填用金属シートを、前記一方の面の裏側の面が前記充填対象物の表面に接する状態で、該充填対象物の表面上に載置する載置工程と、
前記充填用金属シートを加熱し、前記基材金属を溶融させる加熱工程と、
溶融した金属に対して、該溶融した金属を前記充填対象物の表面全体に押し付ける向きの圧力を加える加圧工程とを行い、
前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、10μm以上の厚さとしたことを特徴とする金属充填方法。
A method of filling molten metal into a minute space formed so as to open on the surface of a filling object,
On one side, a metal sheet making process for creating a filling metal sheet in which a deteriorated layer containing an altered component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal is formed,
A placing step of placing the filling metal sheet on the surface of the filling object in a state where the back surface of the one surface is in contact with the surface of the filling object;
Heating the metal sheet for filling and melting the base metal; and
The molten metal, have rows and a pressure applying pressure direction for pressing the molten metal on the entire surface of the filler object,
A metal filling method, wherein the altered layer has a thickness of 10 μm or more from one surface of the filling metal sheet .
処理室内で、充填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方法であって、
一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層が形成された充填用金属シートを作成する金属シート作成工程と、
前記充填用金属シートを、前記一方の面の裏側の面が前記充填対象物の表面に接する状態で、該充填対象物の表面上に載置する載置工程と、
前記処理室内を減圧する減圧工程と、
前記充填用金属シートを加熱し、前記基材金属を溶融させる加熱工程と、
溶融した金属に対して、該溶融した金属を前記充填対象物の表面全体に押し付ける向きの圧力を加える加圧工程とを行い、
前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、10μm以上の厚さとしたことを特徴する金属充填方法。
A method of filling molten metal into a minute space formed so as to open on the surface of an object to be filled in a processing chamber,
On one side, a metal sheet making process for creating a filling metal sheet in which a deteriorated layer containing an altered component obtained by oxidizing or embrittlement of a base metal is formed,
A placing step of placing the filling metal sheet on the surface of the filling object in a state where the back surface of the one surface is in contact with the surface of the filling object;
A decompression step of decompressing the processing chamber;
Heating the metal sheet for filling and melting the base metal; and
The molten metal, have rows and a pressure applying pressure direction for pressing the molten metal on the entire surface of the filler object,
A metal filling method, wherein the altered layer has a thickness of 10 μm or more from one surface of a filling metal sheet .
前記変質層は、熱酸化、化学酸化又は液体金属脆化によって前記充填用金属シートの一方表面に形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の金属充填方法。   3. The metal filling method according to claim 1, wherein the deteriorated layer is formed on one surface of the filling metal sheet by thermal oxidation, chemical oxidation, or liquid metal embrittlement. 前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、200μm以下の厚さとしたことを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの金属充填方法。 The metal filling method according to any one of claims 1 to 3, wherein the altered layer has a thickness of 200 µm or less from one surface of the metal sheet for filling. 充填対象物上で加熱溶融されて、該充填対象物の表面に開口する微小空間内に充填される充填用の金属シートであって、
一方の面に、基材金属酸化又は脆化さ状態にある変質成分を含む変質層を備え、
前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、10μm以上の厚さとしたことを特徴とする充填用金属シート。
A metal sheet for filling that is heated and melted on a filling object and is filled in a minute space opened on the surface of the filling object,
On one side, the base metal comprises a deteriorated layer containing the altered components in a state of being oxidized or embrittled,
The filling metal sheet, wherein the altered layer has a thickness of 10 μm or more from one surface of the filling metal sheet.
前記変質層は、熱酸化、化学酸化又は液体金属脆化によって前記充填用金属シートの一方表面に形成されることを特徴とする請求項5記載の充填用金属シート。   6. The metal sheet for filling according to claim 5, wherein the altered layer is formed on one surface of the metal sheet for filling by thermal oxidation, chemical oxidation or liquid metal embrittlement. 前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、200μm以下の厚さとしたことを特徴とする請求項5又は6記載の充填用金属シート。 The metal sheet for filling according to claim 5 or 6, wherein the altered layer has a thickness of 200 µm or less from one surface of the metal sheet for filling. 充填対象物上で加熱溶融されて、該充填対象物の表面に開口する微小空間内に充填される充填用の金属シートを製造する方法であって、A method for producing a metal sheet for filling, which is heated and melted on a filling object and is filled in a micro space opened on the surface of the filling object,
一方の面に、基材金属を酸化又は脆化させた変質成分を含む変質層を形成するステップを含み、Forming a modified layer containing a modified component obtained by oxidizing or embrittlement of the base metal on one surface;
前記変質層の厚さを、充填用金属シートの一方表面より、10μm以上の厚さとしたことを特徴とする充填用金属シートの製造方法。A method for producing a metal sheet for filling, wherein the altered layer has a thickness of 10 μm or more from one surface of the metal sheet for filling.
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