(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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、基材金属が酸化又は脆化された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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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、
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、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６８０８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】金属残渣を除去した基板を示す断面図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
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
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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