(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】金属充填装置１は、半導体ウェハＫを、その処理面が水平方向に対して９０°傾いた状態で保持する保持台Ｈ、筒状のハウジングＣ、進退自在に設けられたピストンＰなどを備えており、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２が形成される。また、この金属充填装置１は、処理室２内を減圧する減圧機構１０、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及び溶融金属Ｍの脱気を行う脱気機構２０を備えている。【選択図】図１
2014236030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理面の、該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、前記通液路を介して前記処理室内に溶融金属を供給する溶融金属供給機構と、
前記処理室内に供給され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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するための本発明は、
被処理面の、該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、前記通液路を介して前記処理室内に溶融金属を供給する溶融金属供給機構と、
前記処理室内に供給され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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】従来の金属充填装置の概略構成を示した断面図である。
【図１３】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。
【図１４】図１３の矢示Ａ−Ａ間の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
［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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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