(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物表面の外周縁部より内側の処理領域に形成され、且つ該表面に開口するように形成された微小空間内に液状物を充填する充填装置であって、
前記被処理物が保持される保持面を有する第１本体、及び該第１本体に保持される被処理物の表面と対向するように配設された第２本体からなり、該第１本体と第２本体とが係合した状態において、前記被処理物が保持される空間である気密状の処理室を形成する処理部本体と、
前記第１本体及び第２本体の内の少なくとも一方を移動させて、前記第１本体に保持される前記被処理物と前記第２本体とを相対的に接近、離反させる進退機構と、
前記処理室内を減圧する減圧機構と、
前記処理室内に保持される前記被処理物の表面上に前記液状物を供給する供給機構とを備えた充填装置において、
前記第２本体の前記被処理物表面との対向面であって、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の周域と対向する部分に、弾性を有する環状の封止部材を設けるとともに、前記進退機構の動作により前記第２本体が前記被処理物に対し相対的に接近して、該環状封止部材が前記被処理物表面の前記周域に押し当てられるように構成し、
更に、前記環状封止部材が前記被処理物表面に接触することによって形成される該環状封止部材の環内空間と、該環内空間外の空間とを連通させる切欠き溝を、該環状封止部材の、前記被処理物表面と接触する部分、又は、該環状封止部材の、前記第２本体の対向面と接触する部分、又は、前記第２本体の対向面の、前記環状封止部材と接触する部分に形成したことを特徴とする液状物充填装置。
【請求項２】
前記供給機構は、前記被処理物表面との対向面に開口するように前記第２本体に形成された供給路を通して、前記被処理物の表面上に前記液状物を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の液状物充填装置。
【請求項３】
被処理物表面の外周縁部より内側の処理領域に形成され、且つ該表面に開口するように形成された微小空間内に液状物を充填する充填装置であって、
前記被処理物が保持される保持面を有する第１本体、及び該第１本体に保持される被処理物の表面と対向するように配設された第２本体からなり、該第１本体と第２本体とが係合した状態において、前記被処理物が保持される空間である気密状の処理室を形成する処理部本体と、
前記第１本体及び第２本体の内の少なくとも一方を移動させて、前記第１本体に保持される前記被処理物と前記第２本体とを相対的に接近、離反させる進退機構と、
前記処理室内を減圧する減圧機構と、
前記処理室内に保持された前記被処理物上の個体充填物を加熱して液状にする加熱機構とを備えた充填装置において、
前記第２本体の前記被処理物表面との対向面であって、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の周域と対向する部分に、弾性を有する環状の封止部材を設けるとともに、前記進退機構の動作により前記第２本体が前記被処理物に対し相対的に接近して、該環状封止部材が前記被処理物表面の前記周域に押し当てられるように構成し、
更に、前記環状封止部材が前記被処理物表面に接触することによって形成される該環状封止部材の環内空間と、該環内空間外の空間とを連通させる切欠き溝を、該環状封止部材の、前記被処理物表面と接触する部分、又は、該環状封止部材の、前記第２本体の対向面と接触する部分、又は、前記第２本体の対向面の、前記環状封止部材と接触する部分に形成したことを特徴とする液状物充填装置。
【請求項４】
前記環状封止部材は、環状をした支持板と、封止作用部が前記支持板の内周より内側に位置するように前記支持板に固着された環状の弾性体とからなり、前記切欠き溝は、該弾性体の、前記被処理物表面と接触する部分、又は、該弾性体の、前記第２本体の対向面と接触する部分、又は、前記第２本体の対向面の、前記弾性体と接触する部分に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの液状物充填装置。
【請求項５】
前記環状封止部材は、前記第２本体の前記対向面に、着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの液状物充填装置。
【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液状物を充填する充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造分野では、近年、半導体ウェハなどの被処理物上に形成されたビアや貫通孔（微小空間）内に、電極となる導体や、絶縁層となる絶縁体を充填する技術が求められており、本出願人は、既に、被処理物上の微小空間内に溶融金属を充填する装置として、特開２０１３−７７８０６号公報（特許文献１）に開示される金属充填装置を提案している。
【０００３】
この金属充填装置は、その基本的な構成として、被処理物が保持される保持台、この保持台と対向して配設される筒状のハウジング、このハウジングの内部空間に嵌入され、保持台に保持される被処理物の被処理面に対して進退するピストンを備えており、これら保持台，ハウジング及びピストンによって気密状の処理室が形成される。また、この金属充填装置は、この他に、処理室内に溶融金属を供給する溶融金属供給機構、処理室内を減圧する減圧機構、処理室内に不活性ガスを供給するガス加圧機構、処理室内の余剰溶融金属を回収する回収機構などを備えている。
【０００４】
この金属充填装置によれば、まず、保持台上に被処理物を載置した後、保持台とハウジングとを接合させて処理室を形成し、ついで、減圧機構により処理室内の気体を排気して、減圧した後、溶融金属供給機構により処理室内に溶融金属を供給して、被処理物の被処理面が溶融金属によって覆われた状態にする。
【０００５】
この後、ガス加圧機構により処理室内に加圧用の不活性ガスを供給し、このガス圧により溶融金属を加圧して、微小空間内に溶融金属を充填し、ついで、ピストンを被処理物に向けて移動させて、当該ピストンを被処理物の被処理面に押し付け、被処理面上の余剰金属を当該被処理面上から押し出す。
【０００６】
次に、回収機構により処理室内に不活性ガスを供給して、処理室内の余剰溶融金属を処理室外に回収した後、溶融金属の温度が融点以下となるまで冷却して、微小空間内に充填された溶融金属を冷却硬化させ、この後、被処理物を処理室から取り出す。
【０００７】
斯くして、この金属充填装置によれば、微小空間内に金属が充填された被処理物を良好に得ることができ、また、処理後の被処理物上に形成される余剰金属層の厚さを極力薄くすることができる。
【０００８】
ところで、本願出願人は、上記特許文献１において、上記の他に、幾つかの態様の金属充填装置を提案している。中でも、前記被処理物と溶融金属との間が濡れ性の悪い場合でも、微小空間内に隙間なく溶融金属を充填することができる態様として、前記ピストンの前記被処理物との対向面に、環状の弾性体からなる封止部を設けた態様を提案している。
【０００９】
この封止部を設けた金属充填装置によれば、前記ピストンを被処理物に向けて移動させると、前記封止部が被処理物の被処理面に当接して、封止部の内側の領域にある溶融金属が当該封止部内に閉じ込められ、この状態でピストンが更に被処理物側に移動すると、封止部の弾性変形によって当該封止部内の溶融金属が加圧され、このように加圧することで、被処理物と溶融金属との間が濡れ性の悪い場合であっても、溶融金属を微小空間内に隙間なく充填することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−７７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、ピストンに環状の封止部を設けることで、被処理物と溶融金属との間が濡れ性の悪い場合でも、溶融金属を微小空間内に隙間なく充填することができるという効果が奏されるが、本願発明者は、更なる研究の結果、この態様においても、更に改良の余地があるとの知見に至った。
【００１２】
既述のように、処理後に被処理物上に残される余剰金属層は、極力薄いものであるのが好ましい。また、処理室内に供給される溶融金属も極力少量であるのが好ましい。その一方、被処理物との間の濡れ性が悪い溶融金属の場合、被処理物表面で弾かれ、アイランド状の不連続な膜にならないよう安定した膜厚で前記被処理物表面の全面を覆うことが可能な量の溶融金属を供給するのが好ましく、更に、供給される溶融金属を極力少量とするためには、処理室内において、被処理物上にのみ溶融金属を供給するのが好ましい。そして、この場合に、処理後の被処理物上に残される余剰金属層の厚さを薄くするには、前記封止部の厚さを薄くして、前記ピストンが被処理物側に移動し、当該封止部によって溶融金属を封止する際に、その対向面と被処理物との間から余剰の溶融金属を極力排出させるようにするのが好ましい。
【００１３】
ところが、被処理物との間の濡れ性が悪い溶融金属の場合、被処理物上に残される薄い余剰金属層の量とほぼ等しく、ある程度の余裕量を加えた程度の少量の溶融金属を供給すると、溶融金属は、その表面張力によって、被処理物上で丸まったり、アイランド状の不連続な膜の状態となるため、前記ピストンを前記被処理物側に移動させて、前記封止部を被処理物に押し当てる際に、当該封止部の厚さが薄いと、当該封止部が被処理物に当接する前に、前記ピストンの対向面と前記溶融金属が接触し、これにより、当該溶融金属が被処理物上を流動して、被処理物上から周囲に流出するといったことが起こり得る。この場合、被処理物上に、その全面を連続した溶融金属膜で覆うために必要な量の溶融金属を確保できないという問題を生じる。
【００１４】
一方、このような不都合を解消するには、前記封止部の厚さを厚くして、前記ピストンの対向面と前記溶融金属とが接触する前に、当該封止部が被処理物に当接するような構成とすれば良いが、この場合、被処理物上に供給された溶融金属の全量が当該封止部内に封止されるため、処理後の被処理物上には、多くの余剰金属層が残されることになる。
【００１５】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、被処理物との間の濡れ性が悪い液状物であっても、これを微小空間内に隙間なく充填することができ、しかも、処理後に被処理物上に残される充填物の量を極力少なくすることができる液状物充填装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、
被処理物表面の外周縁部より内側の処理領域に形成され、且つ該表面に開口するように形成された微小空間内に液状物を充填する充填装置であって、
前記被処理物が保持される保持面を有する第１本体、及び該第１本体に保持される被処理物の表面と対向するように配設された第２本体からなり、該第１本体と第２本体とが係合した状態において、前記被処理物が保持される空間である気密状の処理室を形成する処理部本体と、
前記第１本体及び第２本体の内の少なくとも一方を移動させて、前記第１本体に保持される前記被処理物と前記第２本体とを相対的に接近、離反させる進退機構と、
前記処理室内を減圧する減圧機構と、
前記処理室内に保持される前記被処理物の表面上に前記液状物を供給する供給機構とを備えた充填装置において、
前記第２本体の前記被処理物表面との対向面であって、前記被処理物表面の前記処理領域よりも外側の周域と対向する部分に、弾性を有する環状の封止部材を設けるとともに、前記進退機構の動作により前記第２本体が前記被処理物に対し相対的に接近して、該環状封止部材が前記被処理物表面の前記周域に押し当てられるように構成し、
更に、前記環状封止部材が前記被処理物表面に接触することによって形成される該環状封止部材の環内空間と、該環内空間外の空間とを連通させる切欠き溝を、該環状封止部材の、前記被処理物表面と接触する部分、又は、該環状封止部材の、前記第２本体の対向面と接触する部分、又は、前記第２本体の対向面の、前記環状封止部材と接触する部分に形成した液状物充填装置に係る。
【００１７】
この液状物充填装置によれば、まず、第１本体の保持面に、その表面が第２本体と対向するように被処理物を保持させた状態で、第１本体及び第２本体によって気密状の処理室を形成する。ついで、減圧機構により前記処理室内を減圧した後、供給機構によって前記被処理物の表面上に前記液状物を供給する。
【００１８】
次に、進退機構により、第１本体に保持される被処理物と第２本体とを相対的に接近させて、第２本体の対向面に設けた環状封止部材を被処理物表面の前記周域に押し当てる。その際、環状封止部材が被処理物表面の周域に当接した段階で、被処理物の表面上に供給された液状物が当該環状封止部材及び第２本体の前記対向面によって囲まれた状態となる。この後、引き続き被処理物と第２本体とを相対的に接近させると、環状封止部材が被処理物に対し更に押し当てられて徐々に弾性変形し、これにより、被処理物表面，環状封止部材及び第２本体の前記対向面によって画定される環内空間（以下、「環内部」ともいう）の容積が徐々に収縮する。
【００１９】
したがって、環状封止部材が被処理物表面へ当接した時点では、封止部の厚さを厚くして環内空間を形成するのと同様の状態となり、溶融金属が被処理物上を流動して、被処理物上から周囲に流出することを防止する。そして、当該環内空間内に液状物が充満していない場合には、環内空間の収縮によって当該環内空間内に液状物が充満した状態となり、即ち、当該環内部の被処理物表面全面が液状物によって覆われた状態となり、その後、更に、環内部の容積が収縮すると、この環内部の液状物が前記切欠き溝を通じて外部に漏出する。これに対し、環状封止部材が被処理物表面へ当接した時点で、当該環内空間内に液状物が充満している場合には、当該環内部の容積の収縮によって当該環内部の液状物が前記切欠き溝を通じて外部に漏出する。
【００２０】
一方、環状封止部材が被処理物に対して押し当てられることによって生じる弾性変形は、前記切欠き溝が、環状封止部材の被処理物表面と接触する部分、又は、当該環状封止部材の前記第２本体の対向面と接触する部分に形成されている場合には、自身の弾性変形によって前記切欠き溝を潰すように作用して、前記環内部と外部空間との連通を遮断する。他方、前記切欠き溝が、前記第２本体の対向面の、環状封止部材と接触する部分に形成されている場合には、前記環状封止部材の弾性変形は、当該切欠き溝を埋めるように作用して、前記環内部と外部空間との連通を遮断する。これにより、前記環内部は気密状に封止された状態となって、その内圧が高まる。
【００２１】
このように、本発明に係る液状物充填装置によれば、環状封止部材が被処理物表面へ押し当てられる過程で、前記環内空間が液状物で充満された状態となるとともに、不要な液状物が前記切欠き溝を通して外部に漏出し、その後、当該環内部は気密状に封止された状態となって、その内圧が高まり、この圧力上昇によって、当該環内部の液状物が被処理物に形成された微小空間内に充填される。そして、このようにして微小空間内に液状物を充填した後、前記進退機構により、被処理物と第２本体とを相対的に離反させ、この後、前記処理室から被処理物を取り出す。
【００２２】
尚、被処理物表面に供給する液状物の量は、上述したように、前記環内空間の容積と同じ量でも良いが、環状封止部材の弾性変形によって前記環内空間が液状物で充満されるようにするには、当該環内空間が液状物で充満されるまで前記切欠き溝による前記連通が遮断されないようにする必要があるため、前記切欠き溝の高さ（若しくは深さ）を大きくとる必要があるが、このようにすると、逆に、当該環状封止部材の弾性変形によって前記切欠き溝による連通を遮断するのが困難となるため、被処理物表面に供給する液状物の量は、環状封止部材が被処理物表面へ当接した時点の前記環内空間の容積以上の量とするのが好ましい。一方、あまり多く供給すると、余剰の液状物の量が多くなって、その後の回収が面倒となるので、前記環状封止部材が弾性変形する前の前記環内空間の容積を少し超えた量を供給するのがより好ましい。
【００２３】
また、前記切欠き溝の断面の大きさは、液状物を前記環内空間内に充満保持させるために、通過圧力損失を発生させることができ、且つ、環状封止部材の弾性変形によって、切欠き溝による前記連通を確実に遮断して、前記環内空間を確実に封止することができる大きさとする。切欠き溝の位置については、前記環内空間の容積収縮に伴い、液状物が環内空間に広がった後に、切欠き溝を通して外部に漏出するように、液状物の濡れや粘性、被処理面の水平度などを考慮して適宜配置すればよい。
【００２４】
また、環状封止部材の厚さは、ある程度余裕を持った膜厚で、前記環内空間内の被処理物表面全面を覆うことができる量の液状物を、前記環内空間内に保持できる厚さとする。
【００２５】
斯くして、本発明に係る液状物充填装置によれば、環状封止部材が被処理物表面へ押し当てられる過程で、前記環内空間が液状物で充満された状態となるとともに、不要な液状物が前記切欠き溝を通して外部に漏出されるので、前記環状封止部材の厚さを、ある程度余裕を持った膜厚で、前記環内空間内の被処理物表面全面を覆うことができる量の液状物を前記環内空間内に保持できる厚さとしても、処理後に被処理物上に残る余剰の液状物を極力少なくすることができる。このように、この液状物充填装置によれば、被処理物との間の濡れ性が悪い液状物であっても、これを微小空間内に隙間なく充填することができるとともに、処理後に被処理物上に残される液状物の量を極力少なくすることができ、上述した相反する双方の課題を解決することができる。
【００２６】
尚、本願でいう上記「液状物」は、被処理物の被処理面上に供給され、当該被処理面に形成された前記微小空間内への充填に供されるあらゆる種類の液状の物質を意味し、例えば、前記微小空間内に電極を形成する場合、溶融金属や金属粉体を含むペースト、金属粉体を分散させた溶液が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
また、本発明に係る液状物充填装置において、
前記供給機構は、前記被処理物表面との対向面に開口するように前記第２本体に形成された供給路を通して、前記被処理物の表面上に前記液状物を供給するように構成されていても良い。このようにすれば、被処理物の表面のみに必要な量の液状物を供給することができるので、液状物の供給及び再利用の面でのコストを押さえることができる。
【００２８】
また、本発明に係る液状物充填装置は、前記供給機構に代えて、
前記処理室内に保持された前記被処理物上の個体充填物を加熱して液状にする加熱機構を備えたものでも良い。この態様の液状物充填装置によれば、被処理物上に個体充填物を供給した後、この個体充填物を加熱機構により加熱して液状にする点で、液状物を被処理物上に供給する上記態様の液状物充填装置と異なるが、個体充填物を液状にした後は、上記態様の液状物充填装置と同じ操作によって、被処理物の微小空間内に液状物を充填することができ、同様の効果が奏される。
【００２９】
また、本発明に係る液状物充填装置において、
前記環状封止部材は、環状をした支持板と、封止作用部が前記支持板の内周より内側に位置するように前記支持板に固着された環状の弾性体とから構成されているのが好ましい。この場合、前記切欠き溝は、前記弾性体の、前記被処理物表面と接触する部分、又は、前記弾性体の、前記第２本体の対向面と接触する部分、又は、前記第２本体の対向面の、前記弾性体と接触する部分に形成される。
【００３０】
また、本発明に係る液状物充填装置において、
前記環状封止部材は、前記第２本体の前記対向面に、着脱可能に固定されているのが好ましい。このようにすれば、環状封止部材を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、被処理物との間の濡れ性が悪い液状物であっても、これを微小空間内に隙間なく充填することができ、また、処理後に被処理物上に残される液状物の量を極力少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液状物充填装置の概略構成を示した正断面図である。
【図２】図１におけるＡ部を拡大して示した拡大断面図である。
【図３】本実施形態に係る環状封止部材を示した平面図である。
【図４】図３における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図５】図３における矢視Ｃ方向の図である。
【図６】本実施形態に係る液状物充填装置の動作を説明するための説明図である。
【図７】本実施形態に係る液状物充填装置の動作を説明するための説明図である。
【図８】本実施形態に係る液状物充填装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】本実施形態に係る液状物充填装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】本実施形態に係る液状物充填装置の動作を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る環状封止部材を示した断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る環状封止部材を示した断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る環状封止部材を示した断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る環状封止部材を示した断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る液状物充填装置の切欠き溝を示した拡大断面図である。
【図１６】本発明の更に他の実施形態に係る液状物充填装置の切欠き溝を示した拡大断面図である。
【図１７】図１６に示した液状物充填装置の環状封止部材の作用を説明するための説明図である。
【図１８】本発明の更に他の実施形態に係る液状物充填装置の概略構成を示した正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態に係る液状物充填装置（以下、単に「充填装置」という）について、図面を参照しながら説明する。尚、本例の充填装置では、板状をした被処理物の表面（被処理面）の外周縁部より内側の処理領域において、この表面に開口するように形成された微小空間内に、電極を形成するための溶融金属（液状物）を充填するように構成されているが、充填対象の液状物は、この溶融金属に限られるものではなく、この他に、金属粉体を分散させた液体や導電ペーストなどが含まれる。また、被処理物としては、シリコン基板やガラス基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス／シリコンの貼り合わせ基板などが例示される。
【００３４】
［充填装置の構成］
図１に示すように、この充填装置１は、処理部本体２、溶融金属供給機構２０、昇降機構１３、進退機構１４、第１減圧機構１５、第２減圧機構２５、ブロー機構２９、回収機構３３、加熱機構３７、冷却機構３８及び制御装置３９などから構成される。
【００３５】
前記処理部本体２は、被処理物Ｋがその被処理面を上にした状態で保持される保持面（上面）を具備した保持台４、及び下端面が前記保持台４と対向し、当該保持台４と離接可能に配設された筒状のハウジング５からなる第１本体３と、前記保持台４に保持される被処理物Ｋの被処理面に対して進退自在（接近，離反自在）に設けられた第２本体６とから構成される。
【００３６】
前記ハウジング５は上面及び下面に開口する筒状の内部空間を有し、この内部空間内に前記第２本体６が嵌挿され、上下に適宜間隔をあけて配設された２つの環状のシール部材５ａによって、ハウジング５の内周面と第２本体６の外周面との間がシールされている。また、保持台４とハウジング５との接合面も環状のシール部材７によってシールされており、ハウジング５に第２本体６が嵌挿され、保持台４とハウジング５が接合された状態で気密性を有する処理室１２が形成され、この処理室１２内において、前記保持面上に前記被処理物Ｋが保持される。前記第２本体６の下端面、即ち、前記保持台４の保持面との対向面は、当該保持台４の保持面と平行になっており、この下端面に環状封止部材８が着脱自在に固定されている。
【００３７】
前記環状封止部材８は、図３に示すように、環状の支持板９と、これに固着された弾性体１０からなり、図２及び図４に示すように、弾性体１０は、環状をした平板状の固着部１０ｂ、及びその内周側の断面が円形をした環状の封止部１０ａからなり、この封止部１０ａが前記支持板９の内周より内側に位置するように当該支持板９の下面に固着されている。
【００３８】
そして、図２に示すように、この環状封止部材８は、前記第２本体６の下端に形成された段付き状の小径部６ａに外嵌された状態で、この小径部６ａと大径部６ｂとの間の下端面に、ビスなどによって上記の如く着脱自在に固定され、封止部１０ａの上端部である封止作用部が、第２本体６の前記下端面に押し当てられた状態となっている。また、封止部１０ａの下端部である封止作用部は、被処理物Ｋ表面の前記処理領域より外側の周域に対向している。更に、図２〜図５に示すように、封止部１０ａの下端側の封止作用部には、その環中心から放射状、且つ周方向等間隔に配設された３つの切欠き溝１１が設けられている。
【００３９】
前記昇降機構１３は、モータなどによって前記保持台４を上下に昇降させる機構であり、前記保持台４をハウジング５に向けて上昇させることにより、当該保持台４をハウジング５に接合させ、前記保持台４を下方に降下させることによって、当該保持台４とハウジング５とを分離する。
【００４０】
前記進退機構５は、例えば、油圧シリンダなどからなる機構であって、第２本体６を被処理物Ｋに対して進退させる。
【００４１】
前記第１減圧機構１５は、真空ポンプ１６と、一端が真空ポンプ１６に接続され、他端が保持台４の表裏面の中心を貫通して設けられた配管１７と、この配管１７に設けられた制御弁１８とからなり、保持台４上に載置された被処理物Ｋの下面と保持台４の上面との間の空気を、真空ポンプ１６により排気して、被処理物Ｋを保持台４に真空吸着させる。
【００４２】
前記第２減圧機構２５は、真空ポンプ２６と、一端が真空ポンプ２６に接続され、他端がハウジング５を貫通して前記処理室１２に開口する配管２７と、この配管２７に設けられた制御弁２８とからなり、真空ポンプ２６によって処理室１２内の空気を排気して、当該処理室２内を減圧し、真空にする。
【００４３】
前記溶融金属供給機構２０は、溶融金属供給部２１と、一端が溶融金属供給部２１に接続され、他端が第２本体６の中心部を上下に貫通して当該第２本体６の下端面に開口する配管２２と、第２本体６に内装され、前記配管２２の開口部において、その管路を開閉するバルブゲートからなる制御弁２３とを備え、所定の供給圧でもって、溶融金属供給部２１から処理室１２内に溶融金属Ｍを供給する。
【００４４】
前記溶融金属供給部２１には、金属充填に用いられる溶融金属Ｍがその融点よりも高い温度に加熱され、液体状態で貯留されている。尚、本例においては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。
【００４５】
前記ブロー機構２９は、ブロア３０と、一端がブロア３０に接続され、他端が前記制御弁２８とハウジング５との間の前記配管２７に接続された配管３１と、この配管３１に設けられた制御弁３２とからなり、前記処理室１２内に不活性ガスを所定圧で供給する。
【００４６】
前記回収機構３３は、回収タンク及びこの回収タンクに接続された排気ポンプなどを具備した吸引部３４と、一端が吸引部３４に接続され、他端がハウジング５を貫通して前記処理室１２内に開口した配管３５と、この配管３５に設けられた制御弁３６とからなり、自身の吸引作用及び前記ブロー機構２９のガス供給作用の相乗作用による掃気作用によって、処理室１２内の溶融金属Ｍを回収する。
【００４７】
また、前記加熱機構３７は、前記保持台４に内蔵されたヒータなどを備え、このヒータによって、保持台４を含む処理部本体２を加熱する。また、冷却機構３８は、同じく保持部４に内蔵された冷媒流路などを備え、この冷媒流路に冷媒を流通させることによって、保持台４を含む処理部本体２を冷却する。
【００４８】
そして、前記制御装置３９は、前記昇降機構１３及び進退機構１４、前記真空ポンプ１６，２６、前記溶融金属供給部２１、前記ブロア３０及び前記吸引部３４の排気ポンプ、前記加熱機構３７並びに冷却機構３８に接続されてその動作を制御するとともに、前記制御弁１８，２３，２８，３２，３６に接続されてその開閉動作を制御する。
【００４９】
［金属充填の手順］
次に、以上の構成を備えた本例の充填装置１を用いた金属充填の手順について、図６〜図１０を参照して説明する。
【００５０】
まず、図６に示すように、昇降機構１３により保持台４を下降させて、保持台４とハウジング５とを分離させた後、被処理物Ｋを、その被処理面を上にした状態で保持台４の保持面上に載置する。ついで、第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を動作させるとともに、配管１７の制御弁１８を開き、保持台４の上面と被処理物Ｋの下面との間の気体を排気して、保持台４上に被処理物Ｋを真空吸着させる。
【００５１】
次に、昇降機構１３により保持台４を上昇させて、保持台４とハウジング５とを接合させることにより、気密状の処理室１２を形成するとともに、被処理物Ｋが処理室１２内に配置された状態を形成する。この後、前記第２減圧機構２５の真空ポンプ２６を動作させ、且つ配管２７の制御弁２８を開いて、処理室１２内の気体を排気し、当該処理室１２内及び被処理物Ｋに形成された微小空間内を略真空状態にまで減圧するとともに、前記加熱機構３７により、処理部本体２を溶融金属Ｍの融点以上の温度に加熱する。
【００５２】
次に、図７に示すように、溶融金属供給部２１を動作させるとともに、制御弁２３を開いて、溶融金属供給部２１から所定量の溶融金属Ｍを被処理物Ｋ上の略中心部に供給した後、当該溶融金属供給部２１を停止させ、制御弁２３を閉じる。尚、被処理物Ｋに供給する溶融金属Ｍの量は、前記第２本体６の下端面、前記環状封止部材８の封止部１０ａ、及び当該封止部１０ａの下端部を含む平面によって画定される環内空間（以下、「環内部」ともいう）の容積よりも若干少ない量でも良いが、当該環内空間の容積を少し超える量を供給するのが好ましい。また、前記封止部１０ａの厚さは、ある程度余裕を持った膜厚で、前記環内空間内の被処理物Ｋ表面の全面を覆うことができる量の溶融金属を、前記環内空間内に保持できる厚さとするのが好ましい。
【００５３】
ついで、進退機構１４により、第２本体６を被処理物Ｋ側に進出させて、環状封止部材８の封止部１０ａを被処理物Ｋ表面の前記周域に押し当てる。その際、封止部１０ａが被処理物Ｋの前記周域に当接した段階で、被処理物Ｋ上の溶融金属Ｍは、当該封止部１０ａ及び第２本体６の下端面によって囲まれた状態となり、当該環内空間内が溶融金属Ｍで充満、若しくは略充満された状態、即ち、当該環内空間内の被処理物Ｋ全面が溶融金属Ｍによって覆われた、若しくは略覆われた状態となる。
【００５４】
そして、引き続き第２本体６が被処理物Ｋ側に移動すると、封止部１０ａが被処理物Ｋに対し押し当てられて徐々に弾性変形し、これにより前記環内空間の容積が徐々に収縮し、当該環内部の溶融金属Ｍが、封止部１０ａの下端部に形成された切欠き溝１１を通じて外部に漏出する（図８参照）。そして、封止部１０ａが更に弾性変形すると、前記切欠き溝１１が潰されて、前記環内部と外部空間との連通が遮断され、当該環内部は気密状に封止された状態となり、これにより、溶融金属Ｍの内圧が高まって、当該環内部の溶融金属Ｍが、被処理物Ｋに形成された微小空間内に充填される。
【００５５】
このように、この充填装置１によれば、環状封止部材８の封止部１０ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられる過程で、前記環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となるとともに、不要な溶融金属Ｍが前記切欠き溝１１を通して外部に漏出し、その後、当該環内部は気密状に封止された状態となって、溶融金属Ｍの内圧が高まり、この圧力上昇によって、当該環内部の溶融金属Ｍが、被処理物Ｋに形成された微小空間内に充填される。
【００５６】
尚、前記切欠き溝１１は、封止部１０ａの周方向に等間隔に設けられているので、溶融金属Ｍは前記環内空間内に偏りなく均等に広がって行き、上記の如く、前記環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となる。
【００５７】
また、前記切欠き溝１１の流路断面積は、封止部１０ａが被処理物Ｋ表面に押し当てられることによる当該封止部１０ａの弾性変形によって、その流路が完全に潰されるとともに、このときに前記環内空間内に残される溶融金属Ｍの厚さが、許容し得る所望の薄い厚さとなるように適宜設定される。
【００５８】
次に、真空ポンプ２６を停止させるとともに、配管２７の制御弁２８を閉じ、この後、前記ブロア３０及び前記吸引部３４の排気ポンプを動作させるとともに、配管３１の制御弁３２及び配管３５の制御弁３６を開いて、前記封止部１０ａの前記環内部から漏出した溶融金属Ｍを、掃気作用によって、処理室１２内から吸引部３４に回収し、回収後、前記ブロア３０及び排気ポンプを停止させるとともに、制御弁３２，３６を閉じる。尚、このとき、前記第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を停止させるとともに、配管１７の制御弁１８を閉じて、被処理物Ｋの真空吸着を解除する（図９参照）。
【００５９】
次に、前記第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を動作させ、且つ配管１７の制御弁１８を開いて、被処理物Ｋを再度、保持台４上に真空吸着し、この状態で、前記冷却機構３８によって処理部本体２を冷却して、被処理物Ｋを冷却するとともに、溶融金属Ｍを冷却固化させ、この後、進退機構１４により前記第２本体６を上方に移動させて原位置に復帰させるとともに、前記昇降機構１３により前記保持台４を下方に降下させて、保持台４とハウジング５とを分離させ、分離後、前記第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を停止させるとともに、配管１７の制御弁１８を閉じて、被処理物Ｋの真空吸着を解除し、被処理物Ｋを保持台４上から取り出す（図９参照）。
【００６０】
以後、上記手順を繰り返して実施することにより、複数の被処理物Ｋを対して連続的に金属充填を行う。
【００６１】
このように、本例の充填装置１によれば、環状の封止部１０ａが被処理物Ｋの表面へ押し当てられる過程で、前記環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となるとともに、不要な溶融金属Ｍが前記切欠き溝１１を通して外部に漏出されるので、前記封止部１０ａの厚さを、前記環内空間内の被処理物Ｋ表面の全面を覆うことができる量の溶融金属を前記環内空間内に保持できる厚さとしても、処理後に被処理物Ｋ上に残る余剰の溶融金属Ｍを極力少なくする、即ち、被処理物Ｋ上に形成される金属膜の厚さを極力薄くすることができる。
【００６２】
斯くして、この充填装置１によると、被処理物Ｋとの間の濡れ性が悪い溶融金属Ｍであっても、これを微小空間内に隙間なく充填することができる。また、処理後に被処理物Ｋに残される金属膜を極力薄くすることができるので、当該金属膜を除去する作業が軽減され、溶融金属Ｍの供給及び再利用の面でのコストを低減することができる。
【００６３】
また、前記環状封止部材８を第２本体６に対して着脱自在としたので、弾性体１０が劣化してその交換が必要になった際に、これを容易に新たなものに交換することができ、そのメンテナンス性を大幅に向上させることができる。
【００６４】
前記溶融金属供給機構２０は、第２本体６の被処理物Ｋとの対向面に開口するように設けられた配管２２を通して、前記被処理物Ｋ上に溶融金属Ｍを供給するように構成されているので、被処理物Ｋの処理面のみに必要な量の溶融金属Ｍを供給することができ、溶融金属Ｍの供給及び再利用の面でのコストを押さえることができる。
【００６５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は何らこれらに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、上例では、封止部１０ａの下端部の３か所に切欠き溝１１を設けたが、これに限られるものではなく、１か所でも良く、２か所、或いは４か所以上であっても良い。尚、複数個所に設ける場合には、これらを周方向に等間隔に設けるのが好ましい。上述したように、切欠き溝１１を周方向に等間隔に設けることで、溶融金属Ｍを前記環内空間内に偏りなく均等に広げることができる。
【００６７】
また、前記環状封止部材８は、その封止部１０ａの断面形状が上例のような円形に限られるものではなく、前記第２本体６の下端面及び被処理物Ｋに対して気密状に密接できれば、例えば、図１１に示すような、断面形状が略三角形をした封止部１０ｂを有する環状封止部材８ｂ、或いは、図１２に示すような、断面形状が四角形をした封止部１０ｃを有する環状封止部材８ｃであっても良い。尚、図１１の符号１１ｂ及び図１２の符号１１ｃはそれぞれ切欠き溝である。
【００６８】
また、前記環状封止部８は、図１４に示すような、下端部が環内側に湾曲する、断面形状がアルファベットのＪ字状をした封止部１０ｅを有する環状封止部材８ｅであっても良い。この封止部１０ｅは、図１４（ａ）に示した状態から、図１４（ｂ）に示すような、その下端部が被処理物Ｋに押し当てられた状態となったとき、当該下端部が更に湾曲し、切欠き部１１ｅが内側に折れ曲がって他の部分が被処理物Ｋに押し当てられた状態となり、これにより、前記環内部が気密状に封止される。
【００６９】
また、前記環状封止部８は、図１３に示すように、その切欠き溝１１ｄの底面（図示した状態では上面）の形状が平面ではなく、湾曲面（下に凸の曲面）となった封止部１０ｄを有する環状封止部材８ｄであっても良い。
【００７０】
また、上例では、封止部１０ａの下端部に切欠き溝１１を形成したが、これに限るものではなく、図１５に示すように、封止部４３ａの上端部及び支持板４１の上面、即ち、封止部４３ａ及び支持板４１が第２本体６’の下端面と接触する部分に切欠き溝４４，４２を形成した充填装置１’であっても良い。尚、図１５は、図１におけるＡ部に相当する部分をＡ’として拡大して示した拡大図であり、図１の充填装置１とは、第２本体６’及び環状封止部材４０の構成が異なるのみであり、上例の充填装置１と同じ構成部分については同じ符号を付している。また、第２本体６’は、下端部に段付き部を形成していない点において前記第２本体６とはその構成が異なり、環状封止部材４０は封止部４３ａ及び支持板４１に切欠き溝４４，４２を形成した点において前記環状封止部材８とはその構成が異なる。また、図中の符号４３は弾性体、符号４３ｂは固着部である。
【００７１】
この充填装置１’によれば、封止部４３ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられる過程で、その環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となるとともに、不要な溶融金属Ｍが切欠き溝４４，４２を通して外部に漏出し、その後更に封止部４３ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられると、封止部４３ａの弾性変形によって、切欠き溝４４が潰されて、当該環内部と外部空間との連通が遮断され、当該環内部は気密状に封止される。
【００７２】
更に、図１６に示すように、第２本体６”の下端面であって、前記環状封止部材４５が接触する部分に、前記環内空間と外部空間を連通させる切欠き溝４７を形成した充填装置１”であっても良い。尚、図１６は、図１におけるＡ部に相当する部分をＡ”として拡大して示した拡大図であり、図１の充填装置１とは、第２本体６”及び環状封止部材４５の構成が異なるのみであり、充填装置１と同じ構成部分については同じ符号を付している。また、第２本体６”は、切欠き溝４７を形成した点において前記第２本体６とはその構成が異なり、環状封止部材４５は封止部４６ａに切欠き溝を設けていない点において前記環状封止部材８とはその構成が異なる。また、図中の符号４６は弾性体、符号４６ｂは固着部である。
【００７３】
この充填装置１”では、封止部４６ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられる過程で、その環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となるとともに、不要な溶融金属Ｍが切欠き溝４７を通して外部に漏出し、その後更に封止部４６ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられると、図１７に示すように、封止部４６ａの弾性変形によって、切欠き溝４７が埋められて、当該環内部と外部空間との連通が遮断され、当該環内部が気密状に封止される。
【００７４】
また、上例の充填装置１では、前記処理部本体２を、保持台４及びハウジング５（第１本体３）と、第２本体６との３つの部材から構成したが、これに限られるものではなく、図１８に示すように、処理部本体２’を、保持台４（第１本体３）と、この保持台４の上方に、当該保持第４と対向するように設けた第２本体５１との２つの部材から構成した充填装置５０であっても良い。尚、図１８において、充填装置１と同じ構成部分については、同一の符号を付している。
【００７５】
前記第２本体５１は、前記進退機構１４によって、前記保持台４に対して進退するように構成されており、前記保持台４との対向面（下端面）には凹部５１ａが形成され、この凹部５１ａ内の前記対向面に前記環状封止部材８が固設されている。また、前記凹部５１ａの周囲には、環状のシール部材７’が設けられており、前記進退機構１４によって、前記保持台４側に進出したとき、保持台４の上面と第２本体５１の下端面との間がこのシール部材７’によって封止され、シール部材７’の環内の空間が処理室１２’として形成される。また、その際、処理室１２’内の被処理物Ｋの前記周域に、前記環状封止部材８の前記封止部１０ａが押し当てられる。尚、前記封止部１０ａが被処理物Ｋに押し当てられると、当該封止部１０ａの弾性変形によって前記切欠き溝１１が潰れるが、前記シール部材７’は、この封止部材１０ａの弾性変形を許容する程度に、自体弾性変形可能である。
【００７６】
また、保持台４には、上記充填装置１と同様の第１減圧機構１５が接続されており、前記真空ポンプ１６によって、被処理物Ｋが保持台４上に真空吸着される。また、当該保持台４は、加熱機構３７によって、溶融金属Ｍの融点以上の温度に加熱され、冷却機構３８によって、適宜冷却される。
【００７７】
一方、前記第２本体５１には、第２減圧機構５２及び前記溶融金属供給機構２０が接続されている。第２減圧機構５２は、真空ポンプ５３と、一端がこの真空ポンプ５３に接続され、他端が第２本体５１を上下に貫通して前記凹部５１ａ内の前記対向面に開口する配管５４と、第２本体５１に内装され、前記配管５４の開口部において、その管路を開閉するバルブゲートからなる制御弁５５とを備え、真空ポンプ５３によって、前記処理室１２’内を減圧して、真空にする。また、前記溶融金属供給機構２０は、配管２２及び制御弁２３を介して、溶融金属供給部２１から所定量の溶融金属Ｍを、処理室１２’内の被処理物Ｋ上に供給する。
【００７８】
尚、この充填装置５０においても、進退機構１４、真空ポンプ１６，５３、溶融金属供給部２１、加熱機構３７、冷却機構３８、制御弁１８，２３，５５は、それぞれ制御装置３９’によってその動作が制御される。
【００７９】
この充填装置５０によれば、まず、進退機構１４によって第２本体５１を上方の原位置に移動させて、保持台４と第２本体５１とを分離させた状態にする。ついで、被処理物Ｋを、その被処理面を上にした状態で保持台４の保持面上に載置し、ついで、第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を動作させるとともに、配管１７の制御弁１８を開いて、保持台４上に被処理物Ｋを真空吸着させる。
【００８０】
次に、進退機構１４によって第２本体５１を下方に移動させて、前記シール部材７’を保持台４の上面に押し当てることにより、気密状の処理室１２を形成する。尚、このとき、環状封止部材８の封止部１０ａは、被処理物Ｋに押し当てられていても、当該被処理物Ｋに接触していなくても良いが、封止部１０ａの切欠き溝１１が潰れていない状態とする。
【００８１】
ついで、前記第２減圧機構５２の真空ポンプ５３を動作させ、且つ配管５４の制御弁５５を開いて、処理室１２’内を減圧し、真空状態にするとともに、前記加熱機構３７により、処理部本体２’を溶融金属Ｍの融点以上の温度に加熱する。
【００８２】
次に、溶融金属供給部２１を動作させるとともに、制御弁２３を開いて、溶融金属供給部２１から所定量の溶融金属Ｍを被処理物Ｋ上に供給した後、当該溶融金属供給部２１を停止させ、且つ制御弁２３を閉じ、この後、進退機構１４により、第２本体５１を更に被処理物Ｋ側に進出させる。
【００８３】
これにより、環状封止部材８の封止部１０ａが被処理物Ｋの表面に押し当てられ、その際、前記環内空間内が溶融金属Ｍによって充満され、当該環内空間内の被処理物Ｋ全面が溶融金属Ｍによって覆われた状態となる。そして、引き続き第２本体５１が保持台４側に移動すると、封止部１０ａが徐々に弾性変形して、当該環内部の溶融金属Ｍが、封止部１０ａに形成された切欠き溝１１を通じて外部に漏出し、封止部１０ａが更に弾性変形すると、前記切欠き溝１１が潰されて、前記環内部と外部空間との連通が遮断され、当該環内部は気密状に封止された状態となる。これにより、当該環内部の溶融金属Ｍの内圧が高まって、当該溶融金属Ｍが被処理物Ｋに形成された微小空間内に充填される。
【００８４】
次に、真空ポンプ５３を停止させ、配管５４の制御弁５５を閉じるとともに、前記冷却機構３８によって処理部本体２’を冷却して、溶融金属Ｍを冷却固化させる。ついで、進退機構１４により前記第２本体５１を上方の原位置に復帰させて、第２本体５１と保持台４とを分離させ、分離後、前記第１減圧機構１５の真空ポンプ１６を停止させるとともに、配管１７の制御弁１８を閉じて、被処理物Ｋの真空吸着を解除し、被処理物Ｋを保持台４上から取り出す。
【００８５】
このように、この充填装置５０においても、環状封止部材８の封止部１０ａが被処理物Ｋ表面へ押し当てられる過程で、前記環内空間が溶融金属Ｍで充満された状態となるとともに、不要な溶融金属Ｍが前記切欠き溝１１を通して外部に漏出されるので、被処理物Ｋとの間の濡れ性が悪い溶融金属Ｍであっても、これを微小空間内に隙間なく充填することができるとともに、処理後に被処理物Ｋ上に残る余剰の金属膜を極力薄くすることができ、該金属膜を除去する作業が軽減され、更に、溶融金属Ｍの供給及び再利用の面でのコストを低減することができる。
【００８６】
尚、言うまでもなく、この充填装置５０においても、上述した切欠き溝１１の変形例や、封止部１０ａの変形例に係る態様を採用することができる。
【００８７】
また、上述した充填装置１及び充填装置５０において、前記溶融金属供給機構２０を設けない構成とすることもできる。この場合、被処理物Ｋを保持台４上に載置し、続いて固体状（例えば、板状）の充填物を被処理物Ｋに載置して、前記加熱機構３７による前記処理部本体２，２’の加熱時に、当該加熱によって固体状の充填物を液化させるようにすれば良く、充填装置１及び充填装置５０の双方とも、被処理物Ｋを保持台４上に載置する際に、固体状（例えば、板状）の充填物を被処理物Ｋに載置する点以外は、それぞれについて上述した手順と同じ手順により、被処理物Ｋの微小空間内に液状物を充填することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１      充填装置
２      処理部本体
４      保持台（第１本体）
５      ハウジング（第１本体）
６      第２本体
８      環状封止部材
９      支持板
１０    弾性体
１０ａ  封止部
１０ｂ  固着部
１１    切欠き溝
１２    処理室
１３    昇降機構
１４    進退機構
１５    第１減圧機構
２０    溶融金属供給機構
２５    第２減圧機構
２９    ブロー機構
３３    回収機構
３７    制御装置
Ｋ      被処理物
【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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