【手続補正書】
【提出日】平成16年5月31日(2004.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】充填金属部付き部材の製造方法及び充填金属部付き部材
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（１０、２４、３０、５０）に形成された微細孔（１１、２５、３１、５１）に金属を充填して充填金属部付き部材を製造する方法であって、
前記微細孔のワーク外面に開口する端部の内面に金属層（１５、５５）を形成した後、前記ワークを溶融金属（２０）中に浸潰して前記微細孔に溶融金属を充填せしめ、次いで、微細孔の軸方向に沿った一方の端部の閉塞したまま前記ワークを前記溶融金属から取り出して冷却することを特徴とする充填金属部付き部材の製造方法。
【請求項２】
前記微細孔が前記ワークを貫通する貫通孔であり、この貫通孔内面の、前記貫通孔の軸方向両端の内の少なくとも一端部の内面を含む範囲に前記金属層を形成し、溶融金属（２０）中に浸潰して前記貫通孔に溶融金属を充填せしめた前記ワークの溶融金属からの取り出しに際して、微細孔の軸方向一方の端部として、貫通孔の軸方向他端部の開口部を封止材（１７）で塞いでおくことを特徴とする請求項１記載の充填金属部付き部材の製造方法。
【請求項３】
前記微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面とともに、この微細孔の前記金属層が形成された端部の周囲に延在するワーク外面にも金属層を形成し、このワークを溶融金属槽内の溶融金属中に浸潰して前記微細孔に溶融金属を充填せしめた後、ワークの冷却前に、前記溶融金属から取り出したワークの微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面及び前記ワーク外面に開口する端部の周囲に形成した金属層の存在部位上に前記微細孔に充填された溶融金属を肉盛りしておき、次いで、ワークを冷却することで、前記微細孔内の溶融金属の固化によって形成される充填金属部（２２、２６、５６）と前記溶融金属の肉盛り部分の固化によって形成される外部金属部（２３、２７、５７）とを一体形成することを特徴とする請求項２記載の充填金属部付き部材の製造方法。
【請求項４】
前記ワークが基板であり、この基板に前記微細孔として、前記基板の表裏両面（１３、１４、５３、５４）の内の一方のみに開口する非貫通孔、あるいは、前記基板の表裏両面に開口する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充填金属部付き部材の製造方法。
【請求項５】
溶融金属中へのワークの浸漬前に、ワーク外面における微細孔の開口部の周囲の金属層を、形成する目的の外部金属部の形状に対応してパターニングすることを特徴とする請求項３記載の充填金属部付き部材の製造方法。
【請求項６】
ワーク（１０、２４）に形成されている微細孔（１１、２５）内に、前記微細孔への溶融金属の充填によって形成された充填金属部（２２、２６）を有し、
前記微細孔の内面の、少なくとも前記微細孔のワーク外面に開口する端部に位置する内面を含む範囲に金属層（１５）が形成されており、前記充填金属部が、前記微細孔の前記金属層が形成されている端部を含む前記微細孔の内部全体に設けられていることを特徴とする充填金属部付き部材。
【請求項７】
前記微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面とともに、この微細孔の前記金属層が形成された端部の周囲に延在するワーク外面にも金属層が形成されており、前記充填金属部と一体に形成され前記ワーク外面に突出するように肉盛りされた形状の外部金属部（２３、２７）が、前記金属層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項６記載の充填金属部付き部材。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に形成した貫通孔や非貫通孔など、部材に形成された微細孔に金属を充填する充填金属部付き部材の製造方法及び充填金属部付き部材に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みて、ワークに形成された微細孔の特にワーク外面に開口する開口部付近での溶融金属の充填を確実に行うことができる充填金属部付き部材の製造方法及び充填金属部付き部材を提供することを目的としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の充填金属部付き部材の製造方法は、ワークに形成された微細孔に金属を充填する方法であって、前記微細孔のワーク外面に開口する端部の内面に金属層を形成した後、前記ワークを溶融金属中に浸潰して前記微細孔に溶融金属を充填せしめ、次いで、微細孔の軸方向に沿った一方の端部の閉塞したまま前記ワークを前記溶融金属から取り出して冷却することを特徴とする。
この充填金属部付き部材の製造方法では、前記微細孔が前記ワークを貫通する貫通孔であり、この貫通孔内面の、前記貫通孔の軸方向両端の内の少なくとも一端部の内面を含む範囲に前記金属層を形成し、溶融金属中に浸潰して前記貫通孔に溶融金属を充填せしめた前記ワークの溶融金属からの取り出しに際して、微細孔の軸方向一方の端部として、貫通孔の軸方向他端部の開口部を封止材で塞いでおく構成も採用可能である。さらに、前記微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面とともに、この微細孔の前記金属層が形成された端部の周囲に延在するワーク外面にも金属層を形成し、このワークを溶融金属槽内の溶融金属中に浸潰して前記微細孔に溶融金属を充填せしめた後、ワークの冷却前に、前記溶融金属から取り出したワークの微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面及び前記ワーク外面に開口する端部の周囲に形成した金属層の存在部位上に前記微細孔に充填された溶融金属を肉盛りしておき、次いで、ワークを冷却することで、前記微細孔内の溶融金属の固化によって形成される充填金属部と前記溶融金属の肉盛り部分の固化によって形成される外部金属部とを一体形成することも可能である。
また、本発明に係る充填金属部付き部材の製造方法では、溶融金属中へのワークの浸漬前に、ワーク外面における微細孔の開口部の周囲の金属層を、形成する目的の外部金属部の形状に対応してパターニングすることも可能である。
本発明の充填金属部付き部材は、ワークに形成されている微細孔内に、前記微細孔への溶融金属の充填によって形成された充填金属部を有し、前記微細孔の内面の、少なくとも前記微細孔のワーク外面に開口する端部に位置する内面を含む範囲に金属層が形成されており、前記充填金属部が、前記微細孔の前記金属層が形成されている端部を含む前記微細孔の内部全体に設けられていることを特徴とする。この充填金属部付き部材は、前記微細孔の前記ワーク外面に開口する端部の内面とともに、この微細孔の前記金属層が形成された端部の周囲に延在するワーク外面にも金属層が形成されており、前記充填金属部と一体に形成され前記ワーク外面に突出するように肉盛りされた形状の外部金属部が、前記金属層を覆うように形成されている構成も採用可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る充填金属部付き部材の製造方法では、ワークを加熱溶融した溶融金属中に浸潰して、微細孔に溶融金属を流入充填させた後、前記微細孔の軸方向一端を塞いだまま溶融金属中から取り出し、次いで、この取り出したワークの冷却によって、微細孔内の溶融金属を固化させる手法を採用している。微細孔が貫通孔の場合は、ワークの微細孔内に充填された溶融金属の固化によって貫通配線等を形成でき、微細孔が非貫通孔の場合は固化した溶融金属によって充填金属部としてワークの内部電極、内部配線などを形成できる。
なお、溶融金属中からのワークの取り出しの際に、「微細孔の軸方向一端を塞いだまま」にすることとは、微細孔が貫通孔の場合であれば、貫通孔の軸方向に沿った一端の開口部を封止材を用いて塞ぐことなどによって実現できる。また、微細孔が非貫通孔である場合は、この非貫通孔自体が、軸方向に沿った一端が開口され、他端が塞がれた構成であるので、封止材を用いる必要が無いことは言うまでも無い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る充填金属部付き部材の製造方法では、加熱溶融した溶融金属を微細孔に充填するので、メッキ法の場合の微細孔入口でのメッキ層の集中的な成長等に起因する充填不良（前述の空隙の形成等）を回避できる。本発明において「溶融金属」は加熱溶融した金属である。
本発明において、ワークの溶融金属中への浸潰とは、ワークを溶融金属中に埋没させることであり、換言すれば、溶融金属中へのワークの挿入である。但し、ここで言う浸潰は、槽（以下、溶融金属槽とも言う）内に貯留された溶融金属へのワークの没入に限定されず、ワークを収容した容器（前述の溶融金属槽も含む）内への溶融金属の注入なども含む。ここで、微細孔への「充填」とは、微細孔の内部全体に隙間無く充填することに限らず、例えば微細孔の軸方向の一部分に空隙を残したり（インナービアホール等の非貫通孔への金属充填の場合）、充填金属内に若干の空間が存在する構成も「充填」に含まれる。本発明では、特に、微細孔の開口部付近での金属充填がしっかりとなされることで、充填金属部の電気的、機械的特性の確保を充分に行える。また、溶融金属中からのワークの「取り出し」とは、槽内に貯留された溶融金属中から上方への引き上げの他、横方向への取り出しなどの他、槽内の溶融金属中に浸潰したワークを槽内からの溶融金属の排出によって露出させることなども含む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る第１実施形態の充填金属部付き部材の製造方法及び充填金属部付き部材を説明する。
この実施形態の充填金属部付き部材の製造方法は、ワークとしての基板（以下、ワークを「基板」と称する場合がある）の表裏両面（表面、裏面共に、ワーク外面に相当する）の配線パターンを繋ぐための貫通配線及びバンプを形成する方法（以下、この実施形態の金属充填方法を「貫通配線の形成方法」と称する場合がある）である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図１に示すように、この充填金属部付き部材の製造方法に用いる基板は、微細孔として貫通配線用の貫通孔１１（以下、微細孔を貫通孔と称する場合がある）が複数貫通形成されているものである。ここでは、基板１０としてシリコン基板を採用しているが、基板としてはこれに限定されず、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体材料、ガラスやセラミックなどの絶縁材料、合成樹脂製等も採用可能である。
さらに、例えば、エポキシ樹脂等の有機材料をガラスやシリコン製の基板と積層、一体化した複合基板なども採用可能である。また、基板としては、一方又は両方の主面（表面、裏面）に電気回路が直接形成されるものや、一方又は両方の主面に回路形成用のプラットフォームが形成されるもの、これらの複合など、各種構成が採用可能である。なお、基板１０の厚さは数百μｍ程度である。
基板１０に形成する貫通配線は本発明に係る充填金属部、バンプは本発明に係る外部金属部に相当するものである。この実施の形態において「基板」はワーク、貫通孔は微細孔、貫通配線は充填金属部、バンプは外部金属部と読み替えることができる。また、「貫通配線の形成方法」との記載箇所は充填金属部付き部材の製造方法と読み替えることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
この実施形態の充填金属部付き部材の製造方法は、ワーク５０として、非貫通孔５１（微細孔）が形成されている基板（以下、ワークを「基板」と称する場合がある）を採用し、前記非貫通孔５１に充填した溶融金属を固化した充填金属部及びバンプを形成する方法である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
この充填金属部付き部材の製造方法では、基板５０を用いて、メタライズ工程と、溶融金属充填工程と、冷却固化工程とを第１実施形態と同様の順番で進めていく。但し、この充填金属部付き部材の製造方法で用いる基板５０の微細孔５１は非貫通孔であり、軸方向に沿った一方の端部のみ基板５０外面（ここでは表面５３）に開口しており、軸方向に沿った他方の端部は塞がっているため、溶融金属充填工程にて溶融金属２０中に浸潰した基板５０の溶融金属２０からの取り出し作業（具体的には引き上げを採用できる）にあたり封止材を用いる必要が無い。この充填金属部付き部材の製造方法は、基板５０への封止材の取り付け、取り外しを省略する点以外は、メタライズ工程と、溶融金属充填工程と、冷却固化工程とを第１実施形態と同様に進めていく構成になっている。また、プラズマ前処理工程なども、第１実施形態と同様に行う。
さらに、ここで説明する充填金属部付き部材の製造方法では、冷却固化工程の後に、基板裏面側に充填金属部を露出させる充填金属部露出工程（後述）を追加している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
この実施形態の充填金属部付き部材の製造方法も、第３実施形態と同様にメタライズ工程と、溶融金属充填工程と、冷却固化工程の順に行うが、ワーク３０に形成されている微細孔３１が非貫通孔である故、封止材を使用する必要は無い。
図２３は、冷却固化工程を完了したワーク３０を示すものであり、図２３に示すように充填金属部２６及び外部金属部２７が形成されたワーク３０が、この実施形態に係る充填金属部付き部材である。また、この実施形態の充填金属部付き部材の製造方法では、冷却固化工程の後に充填金属部露出工程を追加して、棒状部材３０の軸方法他端側にも充填金属部２６を露出させることができる。つまり、図２３に示す充填金属部付き部材（あるいはワーク３０のみ）の、図２３中、仮想線３２から下側を研磨等によって除去することで、金属充填部２６を露出させれば、金属充填部２６を貫通配線等として利用することが可能になる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定されず、各種変更が可能である。
例えば、金属層の形成手法としては、前述のスパッタリングに限定されず、メッキ法（基板をメッキ液に浸潰）等を採用することも可能である。
本発明に係る充填金属部付き部材の製造方法について、前記実施の形態では、ワークとして基板と棒状部材を例示したが、本発明はこれに限定されず、ワークの具体的形状、素材等は各種採用可能である。
基板やワークの溶融金属中への浸潰、溶融金属中からの取り出しは、図面等に例示したように封止材である耐熱性フィルムによって貫通孔を塞いだ側を下にした姿勢で行うことに限定されず、例えば、貫通孔の開口部付近内面等に形成した金属層と貫通孔内に流入した溶融金属との濡れ性や、溶融金属の流動性等の条件によっては、溶融金属中への浸潰時の姿勢並びに取り出し（引き上げ等）時の姿勢の自由度を大きく確保できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示す図であって、用意した基板を示す断面図である。
【図２】  図１の基板を熱酸化処理して電気絶縁層として酸化膜を形成した状態を示す断面図である。
【図３】  図２の熱酸化処理後の基板に金属層を形成した状態を示す断面図である。
【図４】  図３の金属層の詳細を示す断面図である。
【図５】  図３の金属層を形成した基板に感光性レジストを塗設した状態を示す断面図である。
【図６】  図５の基板から感光性レジストを除去した状態を示す断面図である。
【図７】  基板表面上の金属層のパターニングによる成形の一例を示す斜視図である。
【図８】  図７の金属層のパターニングを完了した基板の裏面に耐熱性フィルムを貼り付けて貫通孔の開口部を塞いだ状態を示す図である。
【図９】  本発明に係る貫通配線の形成方法に適用される減圧チャンバーを示す断面図である。
【図１０】  図９の減圧チャンバー内に設置された溶融金属槽内に貯留されている溶融金属中に基板を浸潰した状態を示す図である。
【図１１】  （ａ）は減圧チャンバー内を減圧した状態で溶融金属中に基板を浸潰した状態を示す断面図、（ｂ）は減圧チャンバー内を加圧して基板の貫通孔に溶融金属を充填した状態を示す断面図である。
【図１２】  図１１（ｂ）の状態を詳細に示す断面図である。
【図１３】  図９の減圧チャンバー内に設置された溶融金属槽内に貯留されている溶融金属中から基板を引き上げた状態を示す図である。
【図１４】  溶融金属中から引き上げた基板を冷却して、貫通配線とバンプとを形成した状態を示す断面図である。
【図１５】  比較例の貫通配線の形成方法によって基板の貫通孔に形成した貫通配線を示す断面図である。
【図１６】  本発明の第２実施形態に適用する基板を示す断面図である。
【図１７】  図１６の基板のメタライズ工程を完了した状態を示す断面図である。
【図１８】  図１６の基板をメタライズ工程の完了後、金属充填工程にて溶融金属中に浸潰した状態を示す図であり、減圧チャンバー内に設置されている溶融金属槽内の溶融金属中に浸潰した状態を示す。
【図１９】  図１８の金属充填工程の完了後、冷却固化工程にて、溶融金属から取り出した基板の冷却を完了して、充填金属部及び外部金属部を形成した状態を示す断面図である。
【図２０】  図１９の冷却固化工程の完了後、充填金属部露出工程にて基板の裏面側を研磨して、微細孔内の充填金属部を露出させた状態を示す断面図である。
【図２１】  本発明の第３実施形態を示す図であり、貫通孔が穿設されている棒状部材に、本発明に係る充填金属部付き部材の製造方法によって充填金属部と外部金属部とを形成した例を示す断面図である。
【図２２】  図２１の棒状部材の貫通孔に溶融金属を充填する工程を示す図であって、減圧チャンバー内に設置された溶融金属槽内に貯留されている溶融金属中から基板を引き上げた状態を示す図である。
【図２３】  本発明の第４実施形態を示す図であり、非貫通孔が穿設されている棒状部材に、本発明に係る金属充填方法によって充填金属部と外部金属部とを形成した例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ワーク（基板）、１１…微細孔（貫通孔）、１３…表面（一方の面）、１４…裏面（他方の面）、１５…金属層、１７…封止材（耐熱性フィルム）、１８…減圧チャンバー、１９…溶融金属槽、２０…溶融金属、２２…充填金属部（貫通配線）、２３…外部金属部（バンプ）、２４…ワーク（棒状部材）、２５…微細孔（貫通孔）、２６…充填金属部、２７…外部金属部、２８…上側の面、３０…ワーク（棒状部材）、３１…微細孔（非貫通孔）、５０…ワーク（基板）、５１…微細孔（非貫通孔）、５３…表面（一方の面）、５４…裏面（他方の面）、５５…金属層、５６…充填金属部、５７…外部金属部（バンプ）。