JP6145317B2 - 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。   The present invention relates to a metal filling apparatus for filling molten metal in a minute space formed on the surface of an object to be processed.

近年、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)上に形成されたビアや貫通孔(以下、「微小空間」という)に金属を充填する技術が求められている。このシリコン貫通電極技術によれば、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。   2. Description of the Related Art In recent years, in a through silicon via (Through Silicon via) technique, a technique for filling a via or a through hole (hereinafter referred to as “microspace”) formed on a semiconductor wafer (object to be processed) with a metal is required. According to this silicon through electrode technology, it is possible to develop a chip stacking technology using the through electrode, and it is expected to realize a high-functional and high-speed semiconductor system by three-dimensional mounting.

そして、上記のように、被処理物上の微小空間内に金属を充填する装置としては、例えば、特開2010−283034号公報に開示された装置が提案されている。以下、この従来の金属充填装置について、図12を参照して説明する。尚、図12は、従来の金属充填装置100の構成を示した概略図である。   As described above, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-283034 has been proposed as an apparatus for filling a metal in a minute space on an object to be processed. Hereinafter, this conventional metal filling apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view showing a configuration of a conventional metal filling apparatus 100.

図12に示すように、この金属充填装置100は、第1及び第2支持体101,102や、溶融金属供給部103、圧力制御部104、加圧手段105などを備えており、第1支持体101と第2支持体102とによって処理室106が形成されるようになっている。また、溶融金属供給部103は、第2支持体102に設けられた金属供給路102aを通じて処理室106内に溶融金属を供給するように構成されており、圧力制御部104は、第2支持体102に設けられた圧力伝達路102bを介して処理室106内の減圧及び処理室106内へのガス供給とガスによる加圧を行うように構成されている。更に、加圧手段105は、第2支持体102にプレス圧を与えて、第2支持体102を第1支持体101に向けて移動させ、処理室106に圧力を与えるように構成されている。   As shown in FIG. 12, the metal filling apparatus 100 includes first and second supports 101 and 102, a molten metal supply unit 103, a pressure control unit 104, a pressurizing unit 105, and the like. A processing chamber 106 is formed by the body 101 and the second support 102. The molten metal supply unit 103 is configured to supply molten metal into the processing chamber 106 through a metal supply path 102 a provided in the second support 102. The pressure control unit 104 is configured to supply the second support Through the pressure transmission path 102 b provided in 102, the pressure in the processing chamber 106 is reduced, the gas is supplied into the processing chamber 106, and the gas is pressurized. Further, the pressurizing means 105 is configured to apply a press pressure to the second support 102, move the second support 102 toward the first support 101, and apply pressure to the processing chamber 106. .

この金属充填装置100によれば、まず、微小空間が形成された対象物107を第1支持体101面上に設置し、第2支持体102を、対象物107を覆うように第1支持体101と組み合わせ、対象物107の周りに処理室106を形成する。ついで、圧力制御部104によって真空度が10−3Pa程度まで処理室106内を減圧した後、溶融金属供給部103によって処理室106内に溶融金属を対象物107の被処理面上に金属薄膜が生じるように供給する。これにより、溶融金属が微小空間内に差圧充填される。しかる後、充填された溶融金属を硬化させる。この際、圧力制御部104及び加圧手段によって溶融金属が硬化するまで、当該溶融金属に圧力を加えるようにしている。そして、最後に対象物107上の残渣金属薄膜を除去することで、微小空間内に金属が充填された対象物が得られる。 According to this metal filling apparatus 100, first, the object 107 in which a minute space is formed is placed on the surface of the first support 101, and the second support 102 is covered with the object 107 so as to cover the object 107. The processing chamber 106 is formed around the object 107 in combination with the object 101. Next, after the pressure inside the processing chamber 106 is reduced to a pressure of about 10 −3 Pa by the pressure control unit 104, the molten metal is supplied into the processing chamber 106 by the molten metal supply unit 103 on the surface of the object 107 to be processed. Supply to occur. As a result, the molten metal is filled in the minute space with a differential pressure. Thereafter, the filled molten metal is cured. At this time, pressure is applied to the molten metal until the molten metal is cured by the pressure control unit 104 and the pressurizing means. Finally, by removing the residual metal thin film on the object 107, the object in which the metal is filled in the minute space is obtained.

特開2010−283034号公報JP 2010-283034 A

上述したように、従来の金属充填装置100によれば、対象物107に形成された微小空間内に金属を充填することができるものの、この金属充填装置100では、10−3Pa程度という高真空度を確保するために装置が複雑化し、装置の維持管理が容易ではなく、減圧にも長い時間を要するため、コスト面や処理効率の面で問題がある。 As described above, according to the conventional metal filling apparatus 100, although the metal can be filled in the minute space formed in the object 107, the metal filling apparatus 100 has a high vacuum of about 10 −3 Pa. In order to secure the degree, the apparatus becomes complicated, the maintenance and management of the apparatus is not easy, and it takes a long time for decompression, so there is a problem in cost and processing efficiency.

また、減圧圧力を例えば、10〜100Pa(abs.)程度の中真空から低真空として上記問題を回避しようとした場合、被処理面全体の微小空間内に金属を充填することは困難であるという問題点が生じる。   In addition, when trying to avoid the above problem by reducing the pressure from a medium vacuum to a low vacuum of about 10 to 100 Pa (abs.), For example, it is difficult to fill the minute space of the entire surface to be processed with metal. Problems arise.

即ち、10−3Pa程度の真空状態は、JISにおいても高真空の範囲に分類され、ターボ分子ポンプやクライオポンプなどの特殊なポンプが必要となり、更に、高真空の領域では、分子レベルの気体排気が要求され、圧力伝達路102bや処理室106の内壁に付着する気体分子の管理が必要となるため、その内壁の表面処理や構成材質にも注意を払う必要があることから、装置が複雑で高価なものとなる。 That is, a vacuum state of about 10 −3 Pa is classified into a high vacuum range in JIS, and a special pump such as a turbo molecular pump or a cryopump is required. Further, in a high vacuum region, a gas at a molecular level is required. Since exhaust gas is required and management of gas molecules adhering to the pressure transmission path 102b and the inner wall of the processing chamber 106 is required, it is necessary to pay attention to the surface treatment and constituent materials of the inner wall. And expensive.

また、圧力伝達路102b内や処理室106内にガスや溶融金属を注入する、又は、対象物107の出し入れを行うために処理室106を大気開放することにより、大量の気体分子が圧力伝達路102bや処理室106の内壁に付着するため、10−3Pa程度の真空度に到達するにはこれら略全てを排出する必要が生じる。その結果、処理時間の大半を減圧時間に費やすことになり、処理効率が低下してしまう。 Further, by injecting gas or molten metal into the pressure transmission path 102b or the processing chamber 106, or by opening the processing chamber 106 to remove or insert the object 107, a large amount of gas molecules are transferred to the pressure transmission path. Since it adheres to the inner wall of 102b and the processing chamber 106, it is necessary to discharge almost all of them in order to reach a vacuum degree of about 10 −3 Pa. As a result, most of the processing time is spent on the decompression time, resulting in a reduction in processing efficiency.

一方、この問題を回避するために処理室106の真空度を低下させ、JISにおいて中真空から低真空に分類される0.1〜200(abs.)程度の真空度で充填するようにすれば、簡易な装置構成で短時間に減圧空間を得ることができるが、処理室106内の残留気体成分により被処理面全体の微小空間内に金属を効率良く充填することは困難であるという問題点が生じる。   On the other hand, in order to avoid this problem, the degree of vacuum in the processing chamber 106 is lowered, and filling is performed at a degree of vacuum of about 0.1 to 200 (abs.), Which is classified from medium vacuum to low vacuum in JIS. The reduced pressure space can be obtained in a short time with a simple apparatus configuration, but it is difficult to efficiently fill the minute space of the entire surface to be processed with the residual gas component in the processing chamber 106. Occurs.

即ち、上記金属充填装置100においては、処理室106内を減圧した後、当該処理室106内に溶融金属を供給するようにしているが、処理室106内が10〜200Pa(abs.)程度の中真空度から低真空度であった場合は、処理室106内に気体成分が残留してしまう。   That is, in the metal filling apparatus 100, after the inside of the processing chamber 106 is depressurized, molten metal is supplied into the processing chamber 106, but the inside of the processing chamber 106 is about 10 to 200 Pa (abs.). When the degree of vacuum is medium to low, gas components remain in the processing chamber 106.

ここで、処理室106内の圧力を100Pa(abs.)まで減圧した場合における処理室106内の気体成分は大気圧時のおよそ1/1000となり、対象物107が円盤形状であって処理室106の高さが変化しないとすると、残留気体成分は元の直径のおよそ1/33の直径の体積となる。   Here, when the pressure in the processing chamber 106 is reduced to 100 Pa (abs.), The gas component in the processing chamber 106 is approximately 1/1000 at the atmospheric pressure, the object 107 has a disk shape, and the processing chamber 106. If the height of the gas does not change, the residual gas component has a volume with a diameter of about 1/33 of the original diameter.

仮に、対象物106の直径を300mmとし、処理室106内の圧力を100Pa(abs.)まで減圧した状態で、溶融金属を供給して処理室106内を溶融金属で満たした後、当該処理室106内を大気圧にすると、およそ直径9mm×高さに相当する残留気体成分からなる体積空間が処理室106に発生する。   If the diameter of the object 106 is 300 mm and the pressure in the processing chamber 106 is reduced to 100 Pa (abs.), The molten metal is supplied to fill the processing chamber 106 with the molten metal, and then the processing chamber 106 When the inside of 106 is at atmospheric pressure, a volume space composed of residual gas components corresponding to a diameter of about 9 mm × height is generated in the processing chamber.

したがって、処理室106内に溶融金属を供給し、この供給された溶融金属が処理室106に広がる際に、図13及び図14に示すように、処理室106内に残留気体成分からなる空隙Sができ、溶融金属薄膜の膜切れが生じる。その結果、この空隙Sと接触している微小空間内には溶融金属薄膜が無いことから溶融金属の充填が行われず、未充填(欠陥部分)となる。   Therefore, when the molten metal is supplied into the processing chamber 106 and the supplied molten metal spreads into the processing chamber 106, as shown in FIG. 13 and FIG. As a result, the molten metal thin film breaks. As a result, since there is no molten metal thin film in the minute space in contact with the gap S, the molten metal is not filled and is not filled (defective portion).

また、シリコン貫通電極技術における対象物上に形成される微小空間の直径は、通常数μm〜数十μm程度であり、このような微細孔への溶融金属の充填においては、空隙Sの存在が致命的なものとなる。   In addition, the diameter of the minute space formed on the object in the through silicon via technique is usually about several μm to several tens of μm, and in the filling of the molten metal into such a fine hole, the presence of the void S is present. It will be fatal.

尚、処理室106の高さを高くし、対象物107上の溶融金属の膜厚を厚くすることによって、対象物107から空隙Sを遠ざけて、被処理面全体の微小空間内に溶融金属を充填することができるようになるが、対象物107上に形成される残渣金属薄膜の膜厚も厚くなる。したがって、残渣金属薄膜を除去する際に用いるような再溶融除去や機械的除去が容易ではなくなり、コスト面と処理効率の面での問題が生じ、更には、溶融金属の供給量(使用量)の増加によるコストアップも問題となる。   Note that by increasing the height of the processing chamber 106 and increasing the thickness of the molten metal on the object 107, the gap S is moved away from the object 107, and the molten metal is placed in the minute space of the entire surface to be processed. Although it can be filled, the film thickness of the residual metal thin film formed on the object 107 is also increased. Therefore, remelting removal and mechanical removal used when removing the residual metal thin film are not easy, resulting in problems in terms of cost and processing efficiency. Furthermore, the amount of molten metal supplied (used amount) Increased costs due to the increase in the cost will also be a problem.

このように、上記金属充填装置100においては、充填率を高くすること及び対象物107上に形成される残渣金属薄膜を極力薄くすることを両立させることができない。   Thus, in the metal filling apparatus 100, it is impossible to achieve both a high filling rate and a thin residual metal thin film formed on the object 107 as much as possible.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、10〜200Pa(abs.)程度の中真空から低真空の減圧状態においても、被処理物上の溶融金属の膜厚を厚くすることなく、残留気体成分からなる空隙を被処理面上から遠ざけ、被処理面全体を溶融金属薄膜で覆うことができ、被処理面全体の微小空間内に溶融金属を充填することができる金属充填装置の提供を、その目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to increase the thickness of the molten metal on the workpiece even in a reduced pressure state of about 10 to 200 Pa (abs.) From a medium vacuum to a low vacuum. In addition, a metal filling apparatus that can keep a gap made of residual gas components away from the surface to be processed, cover the entire surface to be processed with a molten metal thin film, and can fill the minute space of the entire surface to be processed with molten metal. The purpose is to provide

上記課題を解決するための本発明は、
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、
前記被処理面が水平方向に対して傾斜するように前記被処理物が保持される保持部、及び該保持部に保持される被処理物の被処理面と対向して形成された処理室を具備した処理部本体と、
一端が前記処理室の内壁面に開口した通気路を備え、該通気路を介して前記処理室内を減圧する減圧機構と、
一端が前記処理室の内壁面に開口した通液路、及び該通液路の他端に接続され、溶融状態の金属が貯留された貯留タンクを具備し、前記減圧機構によって減圧状態にある前記処理室内に前記通液路を介して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た溶融金属を加圧する加圧機構とを備えており、
前記通気路は、前記被処理物の被処理面における最上端よりも上方、且つ前記通液路の開口部よりも上方の高さ位置に開口し、
前記溶融金属供給機構は、少なくとも被処理物の被処理面を溶融金属で完全に満たすように、該処理室内に溶融金属を供給するように構成された金属充填装置に係る。
The present invention for solving the above problems
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 portion for holding the object to be processed so that the surface to be processed is inclined with respect to a horizontal direction, and a processing chamber formed facing the surface to be processed of the object to be processed held by the holding portion. A processing unit body provided;
A pressure reducing mechanism that includes an air passage having one end opened in the inner wall surface of the processing chamber, and that decompresses the processing chamber through the air passage;
The liquid passage having one end opened to the inner wall surface of the processing chamber, and a storage tank that is connected to the other end of the liquid passage and in which a molten metal is stored, are decompressed by the decompression mechanism. a molten metal supply mechanism for supplying molten metal through the liquid passing path in the processing chamber,
A pressurizing mechanism for pressurizing the molten metal supplied into the processing chamber,
The air passage opens at a height position above the uppermost end of the surface to be processed of the workpiece and above the opening of the liquid passage,
The molten metal supply mechanism relates to a metal filling device configured to supply molten metal into the processing chamber so that at least a surface to be processed of the object to be processed is completely filled with the molten metal.

この金属充填装置によれば、まず、被処理面に微小空間が形成された被処理物を、その被処理面が水平方向に対して傾斜するように、保持部に保持させる。ついで、減圧機構によって通気路を介し処理室内の気体を排気して当該処理室内を減圧する。   According to this metal filling apparatus, first, an object to be processed in which a minute space is formed on the surface to be processed is held by the holding unit so that the surface to be processed is inclined with respect to the horizontal direction. Next, the pressure in the processing chamber is reduced by exhausting the gas in the processing chamber through the ventilation path by the decompression mechanism.

しかる後、溶融金属供給機構によって通液路を介して処理室内に、貯留タンク内に貯留された溶融状態の金属の供給を開始し、少なくとも被処理面の上端よりも上方まで満たされた時点、言い換えれば、被処理面に残留気体成分が接触しなくなった時点で供給を停止する。尚、通気路を介した処理室内の気体の排気は、処理室内への溶融金属の供給を開始する前に停止しても良いし、処理室内への溶融金属の供給を開始した後、通気路に溶融金属が吸い込まれるのを防止するために適当なタイミングで停止するようにしても良い。   After that, when the molten metal supply mechanism starts supplying the molten metal stored in the storage tank into the processing chamber via the liquid flow path, at least when the metal is filled up to the upper end of the surface to be processed, In other words, the supply is stopped when the residual gas component does not contact the surface to be processed. Note that the exhaust of the gas in the processing chamber through the ventilation path may be stopped before starting the supply of the molten metal into the processing chamber, or after the supply of the molten metal into the processing chamber is started, In order to prevent the molten metal from being sucked in, it may be stopped at an appropriate timing.

この金属充填装置においては、保持された被処理物の被処理面が水平方向に対して傾斜しているため、被処理面の下端側から徐々に処理室内に溶融金属が満たされていていき、処理室内に残留している気体成分が溶融金属の液面より上に集められるようになっている。したがって、残留気体成分からなる空隙が被処理面から遠ざけられ、被処理面全体が溶融金属によって覆われた状態となる。尚、処理室内の残留気体成分を極力少なくするために、通気路の開口部を処理室の最上部に開口させることが好ましい。   In this metal filling apparatus, since the surface to be processed of the object to be processed is inclined with respect to the horizontal direction, the molten metal is gradually filled into the processing chamber from the lower end side of the surface to be processed. The gas component remaining in the processing chamber is collected above the liquid level of the molten metal. Therefore, the space | gap which consists of a residual gas component is kept away from a to-be-processed surface, and the whole to-be-processed surface will be in the state covered with the molten metal. In order to reduce the residual gas component in the processing chamber as much as possible, it is preferable to open the opening of the ventilation path at the top of the processing chamber.

その後、処理室内を密閉状態とした上で、加圧機構によって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充填する。尚、加圧機構としては、被処理物に向けて押付部材を移動させ、処理室を狭めることによって溶融金属を加圧する機構であっても良いし、処理室内に加圧気体を供給し、この処理室内に供給した加圧気体によって溶融金属を加圧する機構であっても良い。   Thereafter, after the processing chamber is hermetically sealed, the molten metal supplied into the processing chamber is pressurized by the pressurizing mechanism to fill the minute space with the molten metal. The pressurizing mechanism may be a mechanism that pressurizes the molten metal by moving the pressing member toward the object to be processed and narrowing the processing chamber, or supplying a pressurized gas into the processing chamber. A mechanism that pressurizes the molten metal with a pressurized gas supplied into the processing chamber may be used.

このように、本発明に係る金属充填装置においては、被処理面が水平方向に対して傾斜した状態で被処理物が保持部に保持されるようになっており、被処理面の下端側から上端側に向けて溶融金属が処理室内に満たされていくようになっている。したがって、処理室内の残留気体成分を溶融金属の液面よりも上に集めて、被処理面に空隙が接触するのを防止することができ、従来のように、処理室内に過剰な溶融金属を供給して被処理物上の溶融金属の膜厚を厚くすることなく、被処理面全体を溶融金属で覆って、当該被処理面全体の微小空間内に溶融金属を充填でき、充填率の向上を図ることができる。   Thus, in the metal filling apparatus according to the present invention, the object to be processed is held by the holding portion in a state where the surface to be processed is inclined with respect to the horizontal direction, and from the lower end side of the surface to be processed. The molten metal is filled in the processing chamber toward the upper end side. Therefore, it is possible to collect residual gas components in the processing chamber above the liquid surface of the molten metal and prevent the gap from coming into contact with the surface to be processed. Without increasing the thickness of the molten metal on the object to be processed, the entire surface to be processed can be covered with molten metal, and the molten metal can be filled into the minute space of the entire surface to be processed, improving the filling rate. Can be achieved.

尚、充填後の被処理面に形成される残渣金属薄膜を極力少なくするために、上記金属充填装置における処理室は、その空間体積を極力小さくすることが好ましい。   In order to minimize the residual metal thin film formed on the surface to be processed after filling, it is preferable to reduce the space volume of the processing chamber in the metal filling apparatus as much as possible.

また、上記金属充填装置においては、水平方向に対する被処理面の傾斜角度は、30°〜150°とすることが好ましい。このようにすれば、処理室内に溶融金属を供給した際に、残留気体成分をより確実に溶融金属の液面より上に集めることができる。   Moreover, in the said metal filling apparatus, it is preferable that the inclination | tilt angle of the to-be-processed surface with respect to a horizontal direction shall be 30 degrees-150 degrees. In this way, when the molten metal is supplied into the processing chamber, the residual gas component can be more reliably collected above the liquid surface of the molten metal.

更に、上記金属充填装置における減圧機構は、前記処理室内を10〜200Pa(abs.)の範囲内に減圧するように構成されていることが好ましい。このようにすれば、特殊なポンプなどを用いる必要もないため、装置の複雑化や装置の維持管理に係るコストの増加を抑えることができる。   Furthermore, it is preferable that the decompression mechanism in the metal filling apparatus is configured to decompress the processing chamber within a range of 10 to 200 Pa (abs.). In this way, since it is not necessary to use a special pump or the like, it is possible to suppress the complexity of the apparatus and the increase in cost related to the maintenance of the apparatus.

また、上記金属充填装置における通液路は、その処理室側の開口部が被処理面の下端と上端との中間の高さ位置よりも下方の高さ位置に開口するように形成されていることが好ましい。このようにすれば、より確実に被処理面の下端側から溶融金属を満たしていくことができる。   Further, the liquid passage in the metal filling device is formed such that the opening on the processing chamber side opens at a height position below the intermediate height position between the lower end and the upper end of the surface to be processed. It is preferable. In this way, the molten metal can be more reliably filled from the lower end side of the surface to be processed.

更に、上記金属充填装置における通気路の処理室側の開口部には、バッファ部を設けることが好ましい。このように、通気路の処理室側の開口部にバッファ部を形成することで、残留気体成分を当該バッファ部にトラップすることができるため、空隙が被処理面に接触するのをより確実に防止することができる。   Furthermore, it is preferable to provide a buffer part in the opening part by the side of the process chamber of the ventilation path in the said metal filling apparatus. In this way, by forming the buffer portion in the opening on the processing chamber side of the ventilation path, the residual gas component can be trapped in the buffer portion, so that the gap is more reliably in contact with the surface to be processed. Can be prevented.

また、前記溶融金属供給機構は、通液路に介装され、貯留タンク内の溶融金属を、通液路を介して処理室内に計量供給する供給ポンプを備えていることが好ましい。このようにすれば、その上端よりも上方まで被処理面が溶融金属で満たされるまで適切な量の溶融金属を処理室に供給することができ、処理室内を減圧しつつ、当該処理室内に溶融金属を供給する際に、通気路内への溶融金属の吸引を防止することができる。   Further, the molten metal supply mechanism is preferably provided with a supply pump that is interposed in the liquid passage and that measures the molten metal in the storage tank into the processing chamber through the liquid passage. In this way, an appropriate amount of molten metal can be supplied to the processing chamber until the surface to be processed is filled with the molten metal above the upper end, and the processing chamber is decompressed and melted in the processing chamber. When supplying the metal, it is possible to prevent the molten metal from being sucked into the air passage.

また、貯留タンク内の溶融金属の脱気を行うための脱気機構を設けるようにしても良い。この脱気機構によって貯留タンク内を減圧して、溶融金属の脱気を行うことにより、溶融金属中の気体成分を予め減少させておくことができる。したがって、処理室内に供給される溶融金属によって処理室内に気体成分が供給されてしまうことを防止することができる。   Further, a degassing mechanism for degassing the molten metal in the storage tank may be provided. By depressurizing the inside of the storage tank by this degassing mechanism and degassing the molten metal, the gas component in the molten metal can be reduced in advance. Therefore, it is possible to prevent the gaseous component from being supplied into the processing chamber by the molten metal supplied into the processing chamber.

以上のように、本発明に係る金属充填装置によれば、被処理物上の溶融金属の膜厚を厚くすることなく、処理室内の残留気体成分による空隙を被処理面から遠ざけた状態で、被処理面全体に溶融金属薄膜を形成し、全体の微小空間内に溶融金属を充填することができ、充填率の向上と処理効率の向上とを図ることができる。また、被処理物上の溶融金属の膜厚を厚くすることなく処理できるので、処理後の被処理面に形成される残渣金属薄膜の量を少なくすることができる。また、残渣金属薄膜の少量化は、使用する溶融金属量の少量化となって低コスト化に寄与する。更に、残渣金属薄膜の除去が容易になることで、低コスト化と処理効率の向上とを実現することができる。   As described above, according to the metal filling device according to the present invention, without increasing the thickness of the molten metal on the object to be processed, the gap due to the residual gas component in the processing chamber is kept away from the surface to be processed. A molten metal thin film can be formed on the entire surface to be processed, and the entire minute space can be filled with the molten metal, so that the filling rate and the processing efficiency can be improved. Moreover, since it can process without increasing the film thickness of the molten metal on a to-be-processed object, the quantity of the residual metal thin film formed in the to-be-processed surface after a process can be decreased. Further, the reduction in the amount of the residual metal thin film reduces the amount of molten metal to be used and contributes to cost reduction. Furthermore, since the removal of the residual metal thin film becomes easy, it is possible to realize cost reduction and improvement in processing efficiency.

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. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属充填装置によって溶融金属を充填する過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the process filled with a molten metal with the metal filling apparatus which concerns on one Embodiment. 本発明の他の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 other embodiment of this invention. 他の実施形態に係る金属充填装置における処理室内への溶融金属の供給過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the supply process of the molten metal in the process chamber in the metal filling apparatus which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る金属充填装置における処理室内への溶融金属の供給過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the supply process of the molten metal in the process chamber in the metal filling apparatus which concerns on other embodiment. 配管の開口部の高さ位置について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the height position of the opening part of piping. 従来の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 conventional metal filling apparatus. 従来の金属充填装置における課題を説明するための部分拡大図である。It is the elements on larger scale for demonstrating the subject in the conventional metal filling apparatus. 図13の矢示A−A間の断面図である。It is sectional drawing between arrow AA of FIG.

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面に基づき説明する。尚、以下の説明において、「右」と「左」とは、各図の紙面に向かって右側、左側を指すものとする。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, “right” and “left” refer to the right side and the left side as viewed in the drawing.

[1.金属充填装置の構成]
図1に示すように、本例の金属充填装置1は、半導体ウェハ(被処理物)Kの被処理面に開口するように形成された微小空間内に溶融金属Mを充填する金属充填装置であって、半導体ウェハKが、その被処理面が水平方向に対して90°傾いた状態で保持される保持台Hと、内部空間が形成され、右端面が保持台Hと対向して配設された筒状のハウジングCと、保持台Hに保持される半導体ウェハKの被処理面に対して進退自在に設けられたピストンPと、保持台HをハウジングCに接近、離反させる移動機構5と、ピストンPを進退させる進退機構6とを備えており、前記保持台H、ハウジングC及びピストンPが処理部本体として機能し、保持台Hに保持された半導体ウェハK、ハウジングC及びピストンPによって気密状の処理室2が形成される。尚、半導体ウェハKの被処理面とは、半導体ウェハKの表面のうち、溶融金属を充填すべき微小空間が形成された部分を指し、被処理物の表面全体に限られるものではない。
[1. Configuration of metal filling equipment]
As shown in FIG. 1, the metal filling apparatus 1 of this example is a metal filling apparatus that fills a molten space with a minute space formed so as to open on a processing surface of a semiconductor wafer (processing object) K. In addition, the semiconductor wafer K is formed with a holding base H in which the surface to be processed is held at an angle of 90 ° with respect to the horizontal direction, an internal space is formed, and a right end face is disposed facing the holding base H. The cylindrical housing C formed, the piston P provided so as to be able to advance and retreat with respect to the surface to be processed of the semiconductor wafer K held by the holding table H, and the moving mechanism 5 for moving the holding table H closer to and away from the housing C. And the advancing / retreating mechanism 6 for advancing and retracting the piston P. The holding table H, the housing C, and the piston P function as a processing unit main body, and the semiconductor wafer K, the housing C, and the piston P that are held by the holding table H. By means of the airtight processing chamber 2 It is made. The surface to be processed of the semiconductor wafer K refers to a portion of the surface of the semiconductor wafer K where a minute space to be filled with molten metal is formed, and is not limited to the entire surface of the object to be processed.

また、この金属充填装置1は、処理室2内の気体を排気して、当該処理室2内を減圧する減圧機構10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15と、溶融金属Mの脱気を行う脱気機構20と、移動機構5、進退機構6、減圧機構10、溶融金属供給機構15及び脱気機構20の作動を制御する制御装置25とから構成されている。   In addition, the metal filling apparatus 1 includes a decompression mechanism 10 that exhausts the gas in the processing chamber 2 to decompress the processing chamber 2, and a molten metal supply mechanism 15 that supplies the molten metal M into the processing chamber 2. And a degassing mechanism 20 for degassing the molten metal M, and a moving mechanism 5, an advancing / retreating mechanism 6, a pressure reducing mechanism 10, a molten metal supply mechanism 15 and a control device 25 for controlling the operation of the degassing mechanism 20. Yes.

前記保持台Hは、処理室2の減圧に対抗して半導体ウェハKを変形させることなく当該保持台Hに保持できる真空チャックや静電チャックなどのような被処理物保持機構を有し、ハウジングCと対向する保持面に半導体ウェハKを保持することができるようになっている。また、この保持台Hは、移動機構5によって移動するようになっており、この保持台HをハウジングCに接近する方向(左方向)に移動させ、保持台Hに保持された半導体ウェハKの表面をハウジングCの右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。   The holding table H has an object holding mechanism such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck that can hold the semiconductor wafer K without deforming the semiconductor wafer K against deformation of the processing chamber 2, and a housing The semiconductor wafer K can be held on the holding surface facing C. The holding table H is moved by the moving mechanism 5. The holding table H is moved in a direction approaching the housing C (left direction), and the semiconductor wafer K held on the holding table H is moved. By bringing the surface into contact with the right end surface of the housing C, an airtight processing chamber 2 is formed.

前記ピストンPは、ハウジングCの内部を進退機構6によって軸線方向に進退するようになっている。尚、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、2つの気密シール7,8が介装されている。   The piston P is advanced and retracted in the axial direction by an advance / retreat mechanism 6 inside the housing C. Two airtight seals 7 and 8 are interposed between the outer peripheral surface of the piston P and the inner peripheral surface of the housing C.

前記進退機構6は、例えば、油圧シリンダ機構などであって、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を所定の押圧力で持って半導体ウェハKに向けて進退させることができる。   The advance / retreat mechanism 6 is, for example, a hydraulic cylinder mechanism or the like that provides a driving force for moving the piston P back and forth, and can move the piston P forward and backward toward the semiconductor wafer K with a predetermined pressing force. .

前記減圧機構10は、ハウジングCの右端側の上部側壁を貫通して設けられ、ハウジングC側の開口部にバッファ部12aが形成された配管12と、配管12によって処理室2に接続された真空ポンプ11と、配管12の、真空ポンプ11と処理室2との間に設けられた制御弁13とからなり、真空ポンプ11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。尚、真空ポンプ11の作動及び制御弁13の開閉は、制御装置25によって制御されるようになっている。   The decompression mechanism 10 is provided through the upper side wall on the right end side of the housing C, a pipe 12 having a buffer portion 12a formed in an opening on the housing C side, and a vacuum connected to the processing chamber 2 by the pipe 12. It consists of a pump 11 and a control valve 13 provided between the vacuum pump 11 and the processing chamber 2 in the pipe 12. The air in the processing chamber 2 is exhausted by the vacuum pump 11 to depressurize the processing chamber 2. It is a mechanism to do. The operation of the vacuum pump 11 and the opening / closing of the control valve 13 are controlled by a control device 25.

前記溶融金属供給機構15は、ハウジングCの右端側の下部側壁を貫通し、その開口部が配管12のバッファ部12aと対向するように設けられた配管17と、配管17によって処理室2と接続された貯留タンク16と、配管17の、貯留タンク16と処理室2との間に介装された制御弁18と、貯留タンク16と制御弁18との間に介装された圧力制御機能付き供給ポンプ19とからなり、所定の供給圧でもって貯留タンク16から処理室2内に溶融金属を供給する機構である。また、制御弁18は、流量制御可能な開閉弁であり、供給ポンプ19の作動及び制御弁18の作動は、制御装置25によって制御されるようになっている。   The molten metal supply mechanism 15 passes through the lower side wall on the right end side of the housing C, and is connected to the processing chamber 2 by a pipe 17 provided so that the opening thereof faces the buffer part 12 a of the pipe 12. With the pressure control function interposed between the storage tank 16 and the control valve 18, the control valve 18 interposed between the storage tank 16 and the processing chamber 2 of the storage tank 16 and the pipe 17. This mechanism comprises a supply pump 19 and supplies molten metal from the storage tank 16 into the processing chamber 2 with a predetermined supply pressure. The control valve 18 is an on-off valve capable of controlling the flow rate, and the operation of the supply pump 19 and the operation of the control valve 18 are controlled by the control device 25.

前記貯留タンク16には、金属充填に用いられる溶融金属Mがその融点より高い温度で熱せられており、液体状態で貯留されている。尚、本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が、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ものを採用することができる。   In the storage tank 16, the molten metal M used for metal filling is heated at a temperature higher than its melting point and stored in a liquid state. In this example, the molten metal M used for metal filling is lead-free solder having a melting point of about 200 ° C. However, the type of the molten metal M is not limited to solder, Depending on the function, any material such as Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ir, Al, Ni, Sn, In, Bi, Zn, and alloys thereof can be adopted.

また、前記脱気機構20は、配管22によって貯留タンク16と接続された真空ポンプ21などからなり、貯留タンク16内の空気を排気して、貯留タンク16内の溶融金属Mの脱気を行う機構である。   The deaeration mechanism 20 includes a vacuum pump 21 connected to the storage tank 16 by a pipe 22, and exhausts air in the storage tank 16 to degas the molten metal M in the storage tank 16. Mechanism.

[2.金属充填の過程]
次に、図2〜図7を参照して、本例の金属充填装置1によって溶融金属Mを微小空間内に充填する過程を説明する。
[2. Metal filling process]
Next, with reference to FIG. 2 to FIG. 7, the process of filling the molten metal M into the minute space by the metal filling device 1 of this example will be described.

本例の金属充填装置1によれば、まず、移動機構5によって保持台HをハウジングCから遠ざかる方向(右方向)に移動させた状態で、半導体ウェハKを、その被処理面をハウジングC側に向けた状態で保持台Hの保持面上に保持させる(図2参照)。ついで、移動機構5によって保持台HをハウジングCに近づける方向(左方向)に移動させて、半導体ウェハKの表面にハウジングCの右端面を押し当てて密着させ処理室2を形成する。   According to the metal filling apparatus 1 of the present example, first, in a state where the holding base H is moved in the direction away from the housing C (right direction) by the moving mechanism 5, the semiconductor wafer K is moved to the housing C side. And held on the holding surface of the holding table H (see FIG. 2). Next, the holding base H is moved in a direction (left direction) closer to the housing C by the moving mechanism 5, and the right end surface of the housing C is pressed against the surface of the semiconductor wafer K to be in close contact therewith, thereby forming the processing chamber 2.

尚、処理室2内に供給する溶融金属Mの量を最小限に抑えるために、処理室2の容積が極力小さな容積となるように、進退機構6によってピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させておくことが好ましい。   In order to minimize the amount of molten metal M supplied into the processing chamber 2, the piston P is moved toward the semiconductor wafer K by the advance / retreat mechanism 6 so that the volume of the processing chamber 2 becomes as small as possible. It is preferable to keep it.

次に、真空ポンプ11を作動させるとともに制御弁13を開き、処理室2内及び微小空間内を減圧する(図3参照)。尚、この際、処理室2内を高真空にするようにしても良いし、減圧に要する時間を短縮して処理効率の向上を図るために、処理室2内の真空度を10〜200Pa(abs.)程度となるようにしても良い。   Next, the vacuum pump 11 is operated and the control valve 13 is opened to decompress the inside of the processing chamber 2 and the minute space (see FIG. 3). At this time, the inside of the processing chamber 2 may be set to a high vacuum, or the degree of vacuum in the processing chamber 2 is set to 10 to 200 Pa (in order to shorten the time required for decompression and improve the processing efficiency. abs.) or so.

ついで、図4に示すように、制御弁13を閉じて、制御弁18を開放状態にし、供給ポンプ19を用いて、貯留タンク16から処理室2内への溶融金属Mの供給を開始する。尚、処理室2内への溶融金属Mの供給は、制御弁18によって適切な供給速度に調整された状態で行われるようになっている。また、貯留タンク16内の溶融金属Mは脱気された状態となっており、処理室2内に供給される溶融金属Mに中の気体成分が極力少なくなるようになっている。   Next, as shown in FIG. 4, the control valve 13 is closed, the control valve 18 is opened, and the supply of the molten metal M from the storage tank 16 into the processing chamber 2 is started using the supply pump 19. The supply of the molten metal M into the processing chamber 2 is performed in a state adjusted to an appropriate supply speed by the control valve 18. Further, the molten metal M in the storage tank 16 is in a degassed state, so that the gas component in the molten metal M supplied into the processing chamber 2 is reduced as much as possible.

そして、処理室2内の半導体ウェハKの被処理面が溶融金属Mで完全に満たされる、言い換えれば、溶融金属Mの液面が被処理面の上端よりも上方に位置するまで、溶融金属Mの供給を行った後、供給ポンプ19の作動を停止させる(図5参照)。   Then, the surface of the semiconductor wafer K in the processing chamber 2 is completely filled with the molten metal M, in other words, until the liquid level of the molten metal M is located above the upper end of the surface to be processed. Then, the operation of the supply pump 19 is stopped (see FIG. 5).

このように、本例の金属充填装置1においては、処理室2の下方から溶融金属Mが供給され、当該処理室2の下方から徐々に溶融金属Mが満たされていくため、処理室2内の残留気体成分が溶融金属Mの液面よりも上に集められるようになっている。そして、バッファ部12aを設け、残留気体成分を当該バッファ部12aにトラップした上で、処理室2内の半導体ウェハKの被処理面を溶融金属Mで満たすようにしているため、半導体ウェハKの被処理面に残留気体成分からなる空隙が接触するのが防止される。   Thus, in the metal filling apparatus 1 of this example, the molten metal M is supplied from the lower side of the processing chamber 2 and is gradually filled from the lower side of the processing chamber 2. The residual gas component is collected above the liquid level of the molten metal M. And since the buffer part 12a is provided and the residual gas component is trapped in the buffer part 12a, the surface to be processed of the semiconductor wafer K in the processing chamber 2 is filled with the molten metal M. It is possible to prevent the gap made of the residual gas component from coming into contact with the surface to be processed.

しかる後、図6に示すように、進退機構6によってピストンPを半導体ウェハKに向けて所定の位置まで移動させる。この際、制御弁18の流量制御機能又は供給ポンプ19の圧力制御機能により溶融金属が適切に加圧された状態のまま、処理室2内の余分な溶融金属Mが貯留タンク16に押し戻されるとともに、微小空間内に溶融金属Mが加圧充填される。   Thereafter, the piston P is moved toward the semiconductor wafer K to a predetermined position by the advance / retreat mechanism 6 as shown in FIG. At this time, excess molten metal M in the processing chamber 2 is pushed back to the storage tank 16 while the molten metal is appropriately pressurized by the flow rate control function of the control valve 18 or the pressure control function of the supply pump 19. The molten metal M is pressurized and filled in the minute space.

しかる後、微小空間内に充填された溶融金属Mの温度が融点以下となるまで冷却し、溶融金属Mが冷却硬化するまで待機する。その後、図7に示すように、移動機構5によって保持台Hを右方向に移動させて処理室2を開放し、保持台Hの保持部から半導体ウェハKを取り外す。   Thereafter, the temperature of the molten metal M filled in the minute space is cooled until the temperature becomes equal to or lower than the melting point, and the process waits until the molten metal M is cooled and hardened. After that, as shown in FIG. 7, the holding table H is moved rightward by the moving mechanism 5 to open the processing chamber 2, and the semiconductor wafer K is removed from the holding unit of the holding table H.

このように、本例の金属充填装置1においては、処理室2内の残留気体成分を溶融金属Mの液面よりも上に集めるようにしているため、従来のように、処理室2内に過剰な溶融金属Mを供給することなく、残留気体成分からなる空隙を被処理面から遠ざけて、被処理面全体を溶融金属Mで覆うことができるので、被処理面全体の微小空間内に溶融金属Mを充填することができる。   As described above, in the metal filling apparatus 1 of this example, the residual gas components in the processing chamber 2 are collected above the liquid surface of the molten metal M. Without supplying an excessive amount of molten metal M, it is possible to keep the entire surface to be processed with the molten metal M away from the surface to be processed, so that the molten metal M is melted in the minute space of the entire surface to be processed. Metal M can be filled.

以上、本発明の一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 one 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、処理室2内の余分な溶融金属Mを貯留タンク16に押し戻す構成としたが、適宜回収タンクを設け、この回収タンクに余分な溶融金属Mを回収するようにしても良い。   For example, in the above example, the configuration is such that excess molten metal M in the processing chamber 2 is pushed back to the storage tank 16, but a recovery tank may be provided as appropriate, and the excess molten metal M may be recovered in this recovery tank. good.

また、上記金属充填装置1は、ピストンPを半導体ウェハKに向けて移動させることで、処理室2内の溶融金属Mを加圧するようにしているが、溶融金属Mを加圧する機構はこれに限られるものではない。例えば、余分な溶融金属Mの押し戻しや排出が不要な場合には、制御弁18を閉止するとともに、ピストンPが移動しないように固定した後、処理室2内に加圧気体を供給し、この加圧気体によって溶融金属Mを加圧する機構を用いることができる。   In addition, the metal filling apparatus 1 pressurizes the molten metal M in the processing chamber 2 by moving the piston P toward the semiconductor wafer K, but the mechanism for pressurizing the molten metal M is the same. It is not limited. For example, when it is not necessary to push back or discharge excess molten metal M, the control valve 18 is closed and the piston P is fixed so as not to move, and then pressurized gas is supplied into the processing chamber 2. A mechanism that pressurizes the molten metal M with a pressurized gas can be used.

また、上例の金属充填装置1は、処理室2内への溶融金属Mの供給を開始する前に、制御弁13を閉じて、処理室2内の減圧を停止するようにしているが、これに限られるものではない。   In addition, the metal filling apparatus 1 in the above example closes the control valve 13 and stops the decompression in the processing chamber 2 before starting the supply of the molten metal M into the processing chamber 2. It is not limited to this.

即ち、金属充填装置1における供給ポンプ19を、溶融金属Mの計量供給ができる供給ポンプとし、処理室2内に所定量の溶融金属Mを供給した後、処理室2内の減圧を停止するようにしても良い。このようにすれば、処理室2内の減圧を停止するまでは、処理室2内の圧力を略一定に保つことができ、また、処理室2内の残留気体成分を極力少なくすることができる。   That is, the supply pump 19 in the metal filling apparatus 1 is a supply pump capable of metering the molten metal M, and after supplying a predetermined amount of the molten metal M into the processing chamber 2, the decompression in the processing chamber 2 is stopped. Anyway. By doing so, the pressure in the processing chamber 2 can be kept substantially constant until the decompression in the processing chamber 2 is stopped, and the residual gas component in the processing chamber 2 can be reduced as much as possible. .

また、金属充填装置1における配管12とバッファ部12aとの間に、溶融金属Mの流入を防止するための逆流防止弁を設けるようにしても良い。このようにすれば、溶融金属Mが配管12内に流入するのを効果的に防止することができる。   Moreover, you may make it provide the backflow prevention valve for preventing inflow of the molten metal M between the piping 12 and the buffer part 12a in the metal filling apparatus 1. FIG. In this way, it is possible to effectively prevent the molten metal M from flowing into the pipe 12.

更に、本例においては、半導体ウェハKがその被処理面を水平方向に対して90°傾いた状態で保持される構成としたが、水平方向に対する被処理面の傾斜角度は必ずしも90°に限られるものではない。即ち、処理室内に溶融金属を供給した際に、処理室の下方から徐々に溶融金属が満たされ、残留気体成分が溶融金属Mの液面よりも上に集められるように、溶融金属Mの流動性や被処理物の表面性状、ピストンPの表面性状などに応じて、所定の角度に適宜設定するようにすれば良い。これについて、図8に示す他の実施形態に係る金属充填装置30を例にとって、以下説明する。   Furthermore, in this example, the semiconductor wafer K is configured to be held in a state where the surface to be processed is inclined by 90 ° with respect to the horizontal direction, but the inclination angle of the surface to be processed with respect to the horizontal direction is not necessarily limited to 90 °. Is not something That is, when the molten metal is supplied into the processing chamber, the molten metal is gradually filled from below the processing chamber, and the residual gas component is collected above the liquid level of the molten metal M. Depending on the properties, surface properties of the object to be processed, surface properties of the piston P, etc., the predetermined angle may be set as appropriate. This will be described below by taking a metal filling device 30 according to another embodiment shown in FIG. 8 as an example.

図8に示すように、金属充填装置30は、半導体ウェハKが、その被処理面が水平方向に対してθだけ傾いた状態で保持される保持台H’と、内部に空間が形成され、一方端面が保持台H’と対向して配設された筒状のハウジングC’と、保持台H’に保持される半導体ウェハKの被処理面に対して進退自在に設けられたピストンP’と、保持台H’をハウジングC’に接近、離反させる移動機構(図示せず)と、ピストンP’を進退させる進退機構(図示せず)とを備えており、保持台H’に保持された半導体ウェハK、ハウジングC’及びピストンP’によって気密状の処理室32が形成される。   As shown in FIG. 8, the metal filling device 30 includes a holding base H ′ that holds the semiconductor wafer K in a state in which the processing target surface is inclined by θ with respect to the horizontal direction, and a space is formed therein. On the other hand, a cylindrical housing C ′ having an end face opposed to the holding table H ′, and a piston P ′ provided to be movable back and forth with respect to the surface to be processed of the semiconductor wafer K held by the holding table H ′. And a moving mechanism (not shown) for moving the holding base H ′ toward and away from the housing C ′ and an advancing / retreating mechanism (not shown) for moving the piston P ′ back and forth, and is held by the holding base H ′. An airtight processing chamber 32 is formed by the semiconductor wafer K, the housing C ′ and the piston P ′.

尚、この金属充填装置30においては、ピストンP’の外周面とハウジングC’との間に気密シール37が介装されており、両者の間がこの気密シール37によってシールされている。   In the metal filling device 30, an airtight seal 37 is interposed between the outer peripheral surface of the piston P ′ and the housing C ′, and the space between both is sealed by the airtight seal 37.

また、この金属充填装置30は、金属充填装置1と同様に、処理室32内を減圧する減圧機構40、処理室32内に溶融金属Mを供給する溶融金属供給機構45、溶融金属Mの脱気を行う脱気機構(図示せず)、各機構の作動を制御する制御装置(図示せず)を備えている。   Further, similar to the metal filling device 1, the metal filling device 30 includes a decompression mechanism 40 that depressurizes the inside of the processing chamber 32, a molten metal supply mechanism 45 that supplies the molten metal M to the processing chamber 32, A deaeration mechanism (not shown) for performing gas and a control device (not shown) for controlling the operation of each mechanism are provided.

前記減圧機構40は、真空ポンプ41、バッファ部42aが形成された配管42及び制御弁43からなり、金属充填装置1における減圧機構10と略同様の構成からなるが、配管42は、ハウジングC’の他方端側の側壁を貫通するように設けられている。   The decompression mechanism 40 includes a vacuum pump 41, a pipe 42 in which a buffer portion 42a is formed, and a control valve 43. The decompression mechanism 40 has substantially the same configuration as the decompression mechanism 10 in the metal filling apparatus 1, but the pipe 42 has a housing C ′. It is provided so as to penetrate the side wall on the other end side.

前記溶融金属供給機構45も、金属充填装置1における溶融金属供給機構15と略同様の構成からなり、貯留タンク46、配管47、制御弁48及び供給タンク49で構成されている。尚、配管47は、ハウジングC’の一方端側の側壁を貫通して設けられており、配管42の処理室32側の開口部が配管47の処理室32側の開口部よりも上方、且つ処理室2の最上部より更に上方に位置している。   The molten metal supply mechanism 45 also has substantially the same configuration as the molten metal supply mechanism 15 in the metal filling device 1, and includes a storage tank 46, a pipe 47, a control valve 48, and a supply tank 49. The piping 47 is provided so as to penetrate the side wall on one end side of the housing C ′, and the opening of the piping 42 on the processing chamber 32 side is above the opening of the piping 47 on the processing chamber 32 side, and It is located further above the uppermost part of the processing chamber 2.

次に、この金属充填装置30における処理室32内への溶融金属Mの供給過程について図9及び図10を参照して説明する。   Next, the process of supplying the molten metal M into the processing chamber 32 in the metal filling apparatus 30 will be described with reference to FIGS.

この金属充填装置30によれば、金属充填装置1と同様に、保持台H’に半導体ウェハKを保持した状態で処理室32を形成した後、真空ポンプ41を作動させるとともに制御弁43を開き、処理室32内の気体を排気して、処理室32内及び微小空間内を略真空状態にまで減圧する。   According to this metal filling device 30, like the metal filling device 1, after forming the processing chamber 32 with the semiconductor wafer K held on the holding base H ′, the vacuum pump 41 is operated and the control valve 43 is opened. Then, the gas in the processing chamber 32 is exhausted, and the pressure in the processing chamber 32 and the minute space is reduced to a substantially vacuum state.

ついで、図9に示すように、制御弁43を閉じるとともに、制御弁48を開放状態にし、供給ポンプ49を作動させて、貯留タンク46から処理室32内への溶融金属Mの供給を開始する。   Next, as shown in FIG. 9, the control valve 43 is closed, the control valve 48 is opened, the supply pump 49 is operated, and supply of the molten metal M from the storage tank 46 into the processing chamber 32 is started. .

この金属充填装置30においても、処理室32の下方から溶融金属Mが供給されるようになっており、処理室32の下方から徐々に溶融金属Mが満たされていくことで、当該処理室32内の残留気体成分が溶融金属Mの液面よりも上に集められた状態となる。   Also in the metal filling device 30, the molten metal M is supplied from below the processing chamber 32, and the molten metal M is gradually filled from below the processing chamber 32, so that the processing chamber 32 is concerned. The residual gas components inside are collected above the liquid level of the molten metal M.

そして、処理室32内の半導体ウェハKの被処理面が溶融金属Mで完全に満たされるまで、溶融金属Mの供給を続けた後、図10に示すように、制御弁48を閉じ、供給ポンプ49の作動を停止させる。   Then, after the supply of the molten metal M is continued until the surface to be processed of the semiconductor wafer K in the processing chamber 32 is completely filled with the molten metal M, the control valve 48 is closed as shown in FIG. 49 is stopped.

このように、被処理面を水平方向に対して角度θだけ傾けるようにしても、上記と同様に、溶融金属Mの液面よりも上に残留気体成分を集めて、溶融金属Mによって被処理面全体を覆うことができ、相応の効果を奏する。尚、より確実に溶融金属Mの液面よりも上に残留気体成分を集めるために、角度θの値は、30°〜150°の範囲内の値に設定することが好ましい。   As described above, even if the surface to be processed is inclined by the angle θ with respect to the horizontal direction, the residual gas components are collected above the liquid surface of the molten metal M and processed by the molten metal M in the same manner as described above. The entire surface can be covered, and there is a corresponding effect. In order to collect the residual gas component above the liquid level of the molten metal M more reliably, the value of the angle θ is preferably set to a value within the range of 30 ° to 150 °.

また、上記金属充填装置1において、配管17の処理室2側の開口部は、被処理面の最下端の高さ位置と同じ位置に開口しているが、これに限られるものではなく、図11に示すように、被処理面の最上端の高さ位置(点線l)と最下端の高さ位置(点線m)との中間の高さ位置(点線n)よりも下方の高さ位置に開口するようにすることで、処理室2の下方から徐々に溶融金属Mが満たされていくという相応の効果を奏する。   Further, in the metal filling apparatus 1, the opening on the processing chamber 2 side of the pipe 17 opens at the same position as the height position of the lowermost end of the surface to be processed, but is not limited to this. As shown in FIG. 11, the height position is lower than the middle height position (dotted line n) between the height position of the uppermost end (dotted line l) and the height position of the lowermost end (dotted line m) of the surface to be processed. By making it open, there exists a corresponding effect that the molten metal M is gradually filled from the lower side of the processing chamber 2.

1 金属充填装置
2 処理室
5 移動機構
6 進退機構
10 減圧機構
11 真空ポンプ
12 配管
12a バッファ部
13 制御弁
15 溶融金属供給機構
16 貯留タンク
17 配管
18 制御弁
19 供給ポンプ
20 脱気機構
21 真空ポンプ
22 配管
H 保持台
C ハウジング
P ピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal filling apparatus 2 Processing chamber 5 Movement mechanism 6 Advance / retreat mechanism 10 Decompression mechanism 11 Vacuum pump 12 Piping 12a Buffer part 13 Control valve 15 Molten metal supply mechanism 16 Storage tank 17 Piping 18 Control valve 19 Supply pump 20 Deaeration mechanism 21 Vacuum pump 22 Piping H Holding stand C Housing 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、
前記被処理面が水平方向に対して傾斜するように前記被処理物が保持される保持部、及び該保持部に保持される被処理物の被処理面と対向して形成された処理室を具備した処理部本体と、
一端が前記処理室の内壁面に開口した通気路を備え、該通気路を介して前記処理室内を減圧する減圧機構と、
一端が前記処理室の内壁面に開口した通液路、及び該通液路の他端に接続され、溶融状態の金属が貯留された貯留タンクを具備し、前記減圧機構によって減圧状態にある前記処理室内に前記通液路を介して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た溶融金属を加圧する加圧機構とを備えており、
前記通気路は、前記被処理物の被処理面における最上端よりも上方、且つ前記通液路の開口部よりも上方の高さ位置に開口し、
前記溶融金属供給機構は、少なくとも被処理物の被処理面を溶融金属で完全に満たすように、該処理室内に溶融金属を供給す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 portion for holding the object to be processed so that the surface to be processed is inclined with respect to a horizontal direction, and a processing chamber formed facing the surface to be processed of the object to be processed held by the holding portion. A processing unit body provided;
A pressure reducing mechanism that includes an air passage having one end opened in the inner wall surface of the processing chamber, and that decompresses the processing chamber through the air passage;
The liquid passage having one end opened to the inner wall surface of the processing chamber, and a storage tank that is connected to the other end of the liquid passage and in which a molten metal is stored, are decompressed by the decompression mechanism. a molten metal supply mechanism for supplying molten metal through the liquid passing path in the processing chamber,
A pressurizing mechanism for pressurizing the molten metal supplied into the processing chamber,
The air passage opens at a height position above the uppermost end of the surface to be processed of the workpiece and above the opening of the liquid passage,
The molten metal supply mechanism supplies the molten metal into the processing chamber so that at least the surface to be processed of the object to be processed is completely filled with the molten metal.
前記水平方向に対する被処理面の傾斜角度は、30°〜150°であることを特徴とする請求項1記載の金属充填装置。   The metal filling apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle of the surface to be processed with respect to the horizontal direction is 30 ° to 150 °. 前記減圧機構は、前記処理室内を10〜200Pa(abs.)の範囲内に減圧するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の金属充填装置。   The metal filling apparatus according to claim 1, wherein the pressure reducing mechanism is configured to depressurize the processing chamber within a range of 10 to 200 Pa (abs.). 前記通液路は、その前記処理室側の開口部が前記被処理面の下端と上端との中間の高さ位置よりも下方の高さ位置に開口するように形成されている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装置。   The liquid passage is formed such that the opening on the processing chamber side opens at a height position below a middle height position between a lower end and an upper end of the surface to be processed. The metal filling device according to any one of claims 1 to 3. 前記通気路の処理室側の開口部には、バッファ部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4記載のいずれかの金属充填装置。   The metal filling apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a buffer portion is formed in an opening portion of the ventilation path on the processing chamber side. 前記溶融金属供給機構は、前記通液路に介装され、前記貯留タンク内の溶融金属を、前記通液路を介して前記処理室内に計量供給する供給ポンプを備えていることを特徴とする請求項1乃至5記載のいずれかの金属充填装置。   The molten metal supply mechanism is provided with a supply pump that is interposed in the liquid flow path and supplies the molten metal in the storage tank into the processing chamber via the liquid flow path. The metal filling device according to any one of claims 1 to 5. 前記貯留タンク内を減圧して、該貯留タンク内の溶融金属の脱気を行う脱気機構を備えていることを特徴とする請求項1乃至6記載のいずれかの金属充填装置。   The metal filling device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a deaeration mechanism that depressurizes the storage tank and degass the molten metal in the storage tank.
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