ウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法
【課題】 容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷を小さくする。
【解決手段】 テーパ状の貫通穴を有するウェハの貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、貫通穴の開口の径が大きい側から、貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、ウェハの表面を吸引把持する第一の吸引部と、ウェハの貫通穴から金属材料を吸引する第二の吸引部とを有する把持本体部と、第一の吸引部と第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、金属材料が吸引されて貫通穴を塞ぐことで変化した流量と圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、判定手段によって値が所定の値であると判定された場合に把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、を備えて構成される。
【解決手段】 テーパ状の貫通穴を有するウェハの貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、貫通穴の開口の径が大きい側から、貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、ウェハの表面を吸引把持する第一の吸引部と、ウェハの貫通穴から金属材料を吸引する第二の吸引部とを有する把持本体部と、第一の吸引部と第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、金属材料が吸引されて貫通穴を塞ぐことで変化した流量と圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、判定手段によって値が所定の値であると判定された場合に把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴を金属材料で埋めるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器には電子部品を搭載した電子基板が用いられている。この電子基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで電子基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、凹部を有する容器に各種素子を搭載して凹部を封止した構造の電子部品が含まれる。この電子部品に用いられる容器体は、ウェハの状態で複数個設けられており、ウェハの状態で容器体となる部分に設けられた各凹部にそれぞれ各種素子が搭載される。
【０００３】
ここで、ウェハに設けられる導通パターンは、例えば、外部と電気的・機械的接続をするための外部端子と、水晶振動素子などの素子と導通を取るための搭載パッド及び引き回しパターンとがある。外部端子は、ウェハの一方の主面に設けられる搭載パッド等とは反対側のウェハの主面に設けられるため、貫通穴を介して導通するように構成される（例えば、特許文献１参照）。
このようなウェハの両主面にそれぞれ設けられた導通パターンを電気的に接続するために、電解めっき又は無電解めっきを行って貫通穴を埋めていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、貫通穴の内部の全てを電解めっきや無電解めっきで埋める場合、貫通穴が埋まるまでに多くの時間を要するため、生産性が悪くなる問題がある。
また、貫通穴を電解めっきや無電解めっきで埋める場合、金属材料が貫通穴内から流れ出てしまうことがあるため、これを防ぐために貫通穴の一方の開口を塞ぐことがある。この場合、貫通穴の一方の開口を塞ぐ工程が余計に増えてしまい、作業が煩雑になるという問題がある。
また、電解めっきや無電解めっきは、薬品を多く使用するため、環境負荷が大きくなるという問題も有る。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷が小さくなるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、テーパのついた貫通穴が設けられたウェハの前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、前記貫通穴の開口の径が大きい側から、前記貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記吸引手段が、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに連通する流路を有するアダプター部に接続した配管と接続され、前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記把持本体部が、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込方法であって、前記ウェハに設けられた前記貫通穴の径の小さい方と対向するように、ウェハの表面を吸引して把持し前記貫通穴の前記開口から吸引を行うウェハ把持工程と、前記金属材料を吸引する金属材料吸引工程と、前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、前記判定工程によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記金属材料加圧工程において、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われても良い。
【発明の効果】
【００１２】
このようなウェハの金属材料埋込装置によれば、ウェハに設けられた貫通穴に金属材料の一部がウェハよりはみ出るように前記金属材料が吸引されており、検出手段および判定手段により貫通穴が塞がれたと判定された場合に、金属材料を加圧して貫通穴内部に圧入することができる。したがって、従来よりも容易に貫通穴に金属材料を埋めることができる。
また、配管がアダプター部と接続されており、このアダプター部が第一の吸引部と第二の吸引部とに接続されているので、吸引手段により吸引が行われると、第一の吸引部と第二の吸引部とから吸引することができる。
また、超音波振動を用いることで、金属材料を貫通穴に埋めやすくすることができる。
【００１３】
また、このようなウェハの金属材料埋込方法によれば、ウェハ把持工程で把持しているウェハに対して、金属材料吸引工程により、前記ウェハに設けられた貫通孔に容易に金属材料を入れることができる。また、判定工程と金属材料加圧工程とにより、貫通穴の塞がり状況を把握して金属材料を貫通穴へ圧入するので、金属材料を圧入する作業を容易にすることができる。
また、金属材料加圧工程で超音波振動が付与されるので、金属材料を貫通穴にさらに埋めやすくすることができる。
したがって、薬品を使わずにウェハに設けられた貫通穴を容易に埋めることができるため、環境負荷を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、各図面において、紙面に対して奥側を「上」、手前側を「下」とする。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１〜図７に示すように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００は、ウェハ１０に設けられた貫通穴１１を球状の金属材料２０で埋める装置である。
【００１６】
まず、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００に用いられるウェハ１０と金属材料２０について説明する。
【００１７】
（ウェハ）
図２に示すウェハ１０は、ガラス、ガラスセラミック、結晶化ガラス、シリコン（Ｓｉ）、焼成が完了したセラミックスのいずれかからなり、複数の貫通穴１１が設けられている。
なお、このウェハ１０は、個片化された部品単位の板状部材であっても良いし、これら板状部材を複数まとめた集合基板であっても良い。なお、説明を判り易くするために、ウェハ１０を水晶からなる集合基板として説明する。
【００１８】
図２（ｂ）に示す貫通穴１１は、例えば、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成される。なお、貫通穴１１は、サンドブラスト技術で形成しても良い（図２（ａ）参照）。説明をわかり易くするために、貫通穴１１がサンドブラスト技術で形成された場合について説明する。
この貫通穴１１は、貫通穴１１の形成を始めた一方の開口の直径が、貫通穴１１の形成を終えた他方の開口の直径よりも大きくなっている。言い換えれば、この貫通穴１１は、一方の主面側から他方の主面側に向かうにつれて拡径するように、つまり、テーパがつけられて形成されている。
また、貫通穴１１の開口の広い側の半径Ｒ１は、ウェハ１０の厚さをＴとしたとき、Ｒ１＜Ｔの関係となっているのが好ましい。
このウェハ１０は、図２（ｃ）に示すように、形成された貫通穴１１を有するウェハ１０に下地金属膜Ｃが蒸着により形成されている。このとき、蒸着により、貫通穴１１の内部にも下地金属膜Ｃが設けられる。
なお、下地金属膜Ｃには、Ｃｒ、Ｎｉ、ニクロム、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉなどを用いることができる。
【００１９】
（金属材料）
図２（ｄ）に示す金属材料２０は、例えば、Ａｕ（金）からなる。この金属材料２０は、球状に形成されており、貫通穴１１に入れられたときに、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚みの範囲に位置する大きさで形成されている。つまり、金属材料２０の中心位置は、ウェハ１０の内部に位置していることとなる。
例えば、貫通穴１１の広い開口側の半径Ｒ１をＡとし、狭い側の開口の半径Ｒ２がＡ／２とした場合、金属材料２０の半径Ｒ３をＡ×３／４とすれば、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の内部に位置することとなる。
【００２０】
なお、金属材料２０は、後述する圧入の前であって貫通穴１１に入れられたとき、必ず、一部がウェハ１０からはみ出る大きさになっている。
このような大きさで金属材料２０を形成するのは、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内に入っていない場合、金属材料２０の容積が貫通穴１１の容積より大きくなり、圧入したあと、貫通穴１１からはみ出し、ウェハ１０を破損させる恐れがある。また、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内にあったとしてもウェハ１０からはみ出る部分がなければ、圧入ができなくなり、金属材料２０を変形させて貫通穴１１を埋めることができなくなる。
したがって、金属材料２０は、前記のとおり、一部がウェハ１０からはみ出る大きさであって、中心位置がウェハ１０の厚み内にあるように形成するのが良い。
これにより、球状の金属材料が、貫通穴に入れられたときに、金属材料の中心位置がウェハの厚みの範囲にあることにより、貫通穴の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
【００２１】
（ウェハの金属材料埋込装置）
図１に示す本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００は、把持本体部１１０、吸引手段１２０、検出手段１３０、判定手段１４０、加圧手段１５０、アダプター部ＡＤ、配管Ｋとから主に構成されている。
【００２２】
図１及び図３に示すように、把持本体部１１０は、例えば、所定の厚さを有しウェハ１０の平面形状と同一の形状となり、第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とを有している。
第一の吸引部１１１は、ウェハ１０の表面を吸引把持する役割を果たす。
例えば、この第一の吸引部１１１は、ウェハ１０と接触する部分であり、ウェハ１０の後述する凹部１１３が設けられていない部分に第一の貫通孔Ｈ１が設けられている。
この第一の貫通孔Ｈ１に後述する吸引手段１２０をアダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して接続し吸引することで、第一の吸引部１１１は、ウェハ１０を吸引把持することができる。
【００２３】
ここで、第一の吸引部１１１は、ウェハ１０に設けられたテーパのついた貫通穴１１の開口の径が小さい側のウェハ１０の主面を吸引把持する。
なお、吸引把持及び把持とは、吸引することにより、ウェハ１０が第一の吸引部１１１に密着して離れない状態をいう。
第二の吸引部１１２は、ウェハ１０の貫通穴１１と対向する位置に形成された凹部１１３内に設けられており、ウェハ１０の貫通穴１１から金属材料２０を吸引する役割を果たす。
【００２４】
例えば、第二の貫通孔Ｈ２は、凹部１１３の内部における把持本体部１１０の厚さ部分の長さで設けられている。
第二の吸引部１１２は、この第二の貫通孔Ｈ２に後述する吸引手段１２０を接続して吸引することで、ウェハ１０が第一の吸引部１１１で吸引把持された状態で、ウェハ１０の貫通穴１１から金属材料２０を吸引することができる（図４参照）。
【００２５】
図１及び図３に示すように、吸引手段１２０は、例えば、吸引ポンプ、真空ポンプ、真空発生器のいずれか１つが用いられ、第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とにアダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して接続される。
この吸引手段１２０は、例えば、配管Ｋの一方の端部が取り付けられ、その配管Ｋの他方の端部にアダプター部ＡＤが取り付けられ、このアダプター部ＡＤが把持本体部１１０に取り付けられることで接続される。
【００２６】
アダプター部ＡＤは、例えば、所定の厚さを有し、把持本体部１１０の平面形状と同一の形状であって、一方の主面に把持本体部１１０の全ての第一の吸引部１１１を囲うように流路となる凹部が形成されている。また、アダプター部ＡＤは、この凹部内であって厚さ方向に貫通した吸引用開口部が設けられている。
これにより、このアダプター部ＡＤは、凹部側を把持本体部１１０側に向けて把持本体部１１０に接着剤やボルト等を用いて取り付けることで、把持本体部１１０の第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とアダプター部ＡＤと配管Ｋとが連通した状態となる。これにより、吸引手段１２０は、アダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とに接続することができる。
【００２７】
なお、吸引手段１２０は、例えば、空気などの気体を吸引する。
また、吸引手段１２０は、吸引を停止する場合、後述する加圧手段１５０から出力される停止信号、例えば「０００１」を入力することにより停止する。
吸引を開始する場合は、判定手段１４０から出力された吸引開始を意味する信号、例えば、「１０００」を入力することで吸引を開始する。
【００２８】
検出手段１３０は、配管Ｋを流れる流体の流量と圧力を検出する役割を果たす。
この検出手段１３０は、図１及び図３に示すように、把持本体部１１０に取り付けられたアダプター部ＡＤと吸引手段１２０との間に設けられた配管Ｋに設けられている。検出手段１３０は、配管Ｋ内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Ｋの内部の圧力を測定し、測定してデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段１４０に出力する。
【００２９】
判定手段１４０は、金属材料２０が吸引されて貫通穴１１を塞ぐ（図４参照）ことで変化したデータ化された流量と圧力との値が所定の値となっているか否かを判定する役割を果たす。
図１及び図４に示すように、この判定手段１４０は、検出手段１３０とケーブル等で電気的に接続しており、検出手段１３０から出力されるデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたか否かを判定する。
【００３０】
具体的には、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたときのデータ化された圧力の値と流量の値とを記憶しており、この値に対して、入力したデータ化された圧力の値と流量の値との値が同じか異なるかを判定する。なお、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれていれば、流量の値は「０」であるため、この値をデータ化して記憶していることとなる。
また、圧力の場合は、吸引手段１２０の性能により作用可能な圧力の値をデータ化して記憶しているか、又は、実際に測定して得られた圧力の値をデータ化して記憶している。
ここで、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれていると判定した場合は、例えば、「ＯＫ」を意味するデータ化された加圧許可信号、例えば、「００００」を加圧手段１５０に出力する。
【００３１】
なお、判定手段１４０は、流量が「０」の値を示すデータと圧力が「０」の値を示すデータとが所定の時間を経過した後に異なる値を示すデータを入力した場合、吸引手段１２０を作動させて吸引を開始させることができる。
つまり、この状態は、把持本体部１１０にウェハ１０が吸引把持されていないことを示す。つまり、後述するように、加圧手段１５０からの停止信号を入力した吸引手段１２０が吸引を停止している状態となっていることを示す。
このとき、例えば、吸引開始を意味するデータ化された信号、例えば、「１０００」を吸引手段１２０に出力する。
【００３２】
加圧手段１５０は、判定手段１４０によってデータ化された流量の値とデータ化された圧量の値とが所定の値であると判定された場合に把持本体部１１０で吸引しているウェハ１０からはみ出て入る金属材料２０を所定の加圧平面Ｄに押し当てる役割を果たす。
図５及び図６に示すように、この加圧手段１５０は、把持本体部１１０を加圧平面Ｄまで移動可能に支持しており（図５参照）、判定手段１４０からの加圧許可信号を入力することで、所定の圧力で把持本体部１１０を加圧平面Ｄに押し付けることができる（図６参照）。
【００３３】
例えば、加圧手段１５０は、回転軸ＣＬに対して回転可能に構成されている回転支持部１５１と、この回転支持部から張り出したアーム部１５２と、このアーム部を上下方向に移動可能に支持し回転支持部１５１に設けられるアーム支持部１５３と、把持本体部１１０に取り付けられたアダプター部ＡＤを固定するチャック部１５４とから構成されている。
【００３４】
このように構成されることにより、ウェハ１０を回転軸ＣＬに対して軌道Ｌに沿うようにウェハ１０を移動させることがでる。これによりウェハ１０を加圧平面Ｄまで移動することができ、この加圧平面Ｄにウェハ１０を押し付けることができる。
なお、入力する加圧許可信号や出力する吸引開始を意味するデータ化された信号は、図中アーム支持部１５３でなされるよう表現しているが、信号の入出力や、回転支持部１５１の回転、アーム支持部１５３の上下移動を行わせる制御部を別途も受けても良い。
【００３５】
つまり、金属材料２０は、貫通穴１１の側面と接触している点を支持点とて、貫通穴１１内に金属材料２０を構成する金属材料が入り込んでくる。これにより、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に設けられている下地金属膜Ｃと接合して側面と密着した気密性の高い密着状態となる。
【００３６】
なお、加圧手段１５０は、所定の圧力で把持本体部１１０を加圧平面Ｄに押し付けた後、例えば、アンローダーなどの搬送手段やトレーＴ（図１及び図７参照）などの治具の上方まで移動し、吸引手段１２０を停止する停止信号、例えば、「０００１」を吸引手段１２０に出力して、吸引手段１２０を停止させる（図６）。そして、吸引手段１２０が吸引を停止したことによって吸引把持の状態が解除されることで、ウェハ１０を搬送手段やトレーＴ（図７参照）などに載置する。
このようにして貫通穴１１が金属材料２０で埋め込まれたウェハ１０は、図１０に示すように、その両主面に導通パターンＰが形成されて、埋め込まれた金属材料２０を電気的接続に用いた構造にすることができる。
【００３７】
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００を構成したので、ウェハ１０に設けられたテーパの付いた貫通穴１１に入っている金属材料２０を容易に圧入することができる。したがって、貫通穴１１への金属材料の埋め込みが容易に行えることで、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使う必要がなくなり、環境負荷を小さくすることができる。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法について説明する。
本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法は、ウェハ把持工程、金属材料吸引工程、判定工程、金属材料加圧工程を備えている。
【００３９】
（ウェハ把持工程）
ウェハ把持工程は、貫通穴１１の径の小さい方のウェハ１０の主面と対向するように、ウェハ１０の表面を吸引して把持し貫通穴１１の開口から吸引を行う工程である（図３及び図４参照）。
例えば、ウェハの金属材料埋込装置１００の把持本体部１１０でウェハ１０を吸引把持する。このとき、貫通穴１１からも吸引が行われている。
【００４０】
（金属材料吸引工程）
金属材料吸引工程は、ウェハ把持工程でウェハ１０を把持した状態で金属材料２０を吸引する工程である（図４参照）。金属材料２０は、吸引状態にある貫通穴１１に吸い込まれて貫通穴１１を塞ぐように貫通穴１１に入り込む。このとき、金属材料２０は、一部がウェハ１０からはみ出た状態となっている。つまり、ウェハ１０の貫通穴１１は、テーパが付けられた形状となっている。そのため、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に接触した状態で、貫通穴１１内で止まるようになっている。
例えば、トレーＴ２（図４参照）などに複数の金属材料を載置させておき、このトレーＴ２に把持本体部１１０を移動させながら貫通穴１１に吸引させて、貫通穴１１に金属材料２０を入り込ませる。
【００４１】
（判定工程）
判定工程は、金属材料２０が吸引されて貫通穴１１を塞ぐことで変化した流量と圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う工程である。
例えば、この判定工程では、ウェハの金属材料埋込装置１００の検出手段１３０と判定手段１４０とで貫通穴１１が塞がったかを判定する。
検出手段１３０で、配管Ｋ内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Ｋの内部の圧力を測定し、測定したデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段１４０に出力する。判定手段１４０がデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたか否かを判定する。これにより、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたと判定した場合に、金属材料加圧工程を行う。
【００４２】
（金属材料加圧工程）
金属材料加圧工程は、判定工程によって値が所定の値であると判定された場合にウェハ１０からはみ出ている金属材料２０を加圧して貫通穴１１を埋める工程である（図５及び図６参照）。
ウェハ１０を吸引把持した状態で貫通穴１１に入り込んでいる金属材料２０を加圧平面Ｄに押し付けて金属材料２０を貫通穴１１に圧入する。
【００４３】
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法を構成したので、容易に貫通穴１１に金属材料２０を埋め込むことができる。これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を用いることがないので、環境負荷を小さくすることができる。
【００４４】
（第二の実施形態）
図８は本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。図９は金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
図８及び図９に示すように、本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置２００は、金属材料２０を加圧する際に超音波振動を印加して、金属材料２０を貫通穴１１に圧入している点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置２００の構成要素である把持本体部１１０には、第一の超音波振動付与手段２１１と第二の超音波振動付与手段２１２が備えられている。
【００４５】
第一の超音波振動付与手段２１１は、ウェハ１０の主面と平行な方向に超音波振動を把持本体部１１０に与える役割を果たす。
なお、第一の超音波振動付与手段２１１は、図８及び図９にて、把持本体部１１０の側面に設けられているが、把持本体部１１０に取り付けられているアダプター部ＡＤの上面に設けても良い。
第二の超音波振動付与手段２１２は、ウェハ１０の主面に対する法線と平行な方向に超音波振動を把持本体部１１０に与える役割を果たす。
なお、第二の超音波振動付与手段２１２は、図８及び図９にて、把持本体部１１０の側面に設けられているが、把持本体部１１０に取り付けられているアダプター部ＡＤの上面に設けても良い。
したがって、加圧手段１５０により金属材料２０を加圧する際に、加圧と同時に超音波振動を印加する（金属材料加圧工程）ようになっている（図９参照）。
例えば、判定手段１４０が出力する加圧許可信号を第一の超音波振動付与手段２１１（図示せず）と第二の超音波振動付与手段２１２とに入力することで超音波振動を起こさせる。これにより、加圧手段１５０の加圧と同時に超音波振動を起こさせることができる。このように構成したことにより、金属材料２０を貫通穴１１に埋め込みやすくすることができる。
【００４６】
また、把持本体部１１０と加圧平面Ｄとにそれぞれ加熱手段２２１、２２２を備えても良い。
加熱手段２２１、２２２は、常温から３００℃までの範囲で設定が可能となっている。
加熱手段２２１は、金属材料２０を圧入する前に予め把持本体部１１０を加熱している。同様に、加熱手段２２２は金属材料２０を圧入する前に予め加圧平面Ｄを加熱している。なお、常温は、例えば２０±１５℃の範囲とする。これにより、金属材料２０が超音波振動で振動しながら加圧されている状態で加熱されるため、ウェハ１０の貫通穴１１に圧入しやすくすることができる。
【００４７】
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、金属材料２０の材質は、Ａｕに限定されず、導通パターンと導通可能な金属材料を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ａｌ、金すず、金ゲルマニウム、はんだボールなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置の一例を示す概念図である。
【図２】（ａ）はウェハに貫通穴を形成する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）はウェハに貫通穴が設けられた状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）はウェハに下地金属膜を設けた一例を示す概念図であり、（ｄ）は貫通穴に金属材料を入れた状態の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。
【図４】金属材料を吸引した状態の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部と加圧平面との位置関係を示す概念図である。
【図６】金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
【図７】貫通穴の埋め込みが完了した一例を示す概念図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。
【図９】金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
【図１０】導通パターンをウェハに設けた状態の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ウェハ
１１ 貫通穴
２０ 金属材料
１００、２００ ウェハの金属材料埋込装置
１１０ 把持本体部
１１１ 第一の吸引部
１１２ 第二の吸引部
１１３ 凹部
１２０ 吸引手段
１３０ 検出手段
１４０ 判定手段
１５０ 加圧手段
２１１ 第一の超音波振動付与手段
２１２ 第二の超音波振動付与手段
ＡＤ アダプター部
Ｃ 下地金属膜
Ｄ 加圧平面
Ｈ１ 第一の貫通孔
Ｈ２ 第二の貫通孔
Ｋ 配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴を金属材料で埋めるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器には電子部品を搭載した電子基板が用いられている。この電子基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで電子基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、凹部を有する容器に各種素子を搭載して凹部を封止した構造の電子部品が含まれる。この電子部品に用いられる容器体は、ウェハの状態で複数個設けられており、ウェハの状態で容器体となる部分に設けられた各凹部にそれぞれ各種素子が搭載される。
【０００３】
ここで、ウェハに設けられる導通パターンは、例えば、外部と電気的・機械的接続をするための外部端子と、水晶振動素子などの素子と導通を取るための搭載パッド及び引き回しパターンとがある。外部端子は、ウェハの一方の主面に設けられる搭載パッド等とは反対側のウェハの主面に設けられるため、貫通穴を介して導通するように構成される（例えば、特許文献１参照）。
このようなウェハの両主面にそれぞれ設けられた導通パターンを電気的に接続するために、電解めっき又は無電解めっきを行って貫通穴を埋めていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、貫通穴の内部の全てを電解めっきや無電解めっきで埋める場合、貫通穴が埋まるまでに多くの時間を要するため、生産性が悪くなる問題がある。
また、貫通穴を電解めっきや無電解めっきで埋める場合、金属材料が貫通穴内から流れ出てしまうことがあるため、これを防ぐために貫通穴の一方の開口を塞ぐことがある。この場合、貫通穴の一方の開口を塞ぐ工程が余計に増えてしまい、作業が煩雑になるという問題がある。
また、電解めっきや無電解めっきは、薬品を多く使用するため、環境負荷が大きくなるという問題も有る。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷が小さくなるウェハの金属材料埋込装置及びウェハの金属材料埋込方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、テーパのついた貫通穴が設けられたウェハの前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、前記貫通穴の開口の径が大きい側から、前記貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記吸引手段が、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに連通する流路を有するアダプター部に接続した配管と接続され、前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記把持本体部が、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込方法であって、前記ウェハに設けられた前記貫通穴の径の小さい方と対向するように、ウェハの表面を吸引して把持し前記貫通穴の前記開口から吸引を行うウェハ把持工程と、前記金属材料を吸引する金属材料吸引工程と、前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、前記判定工程によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記金属材料加圧工程において、前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われても良い。
【発明の効果】
【００１２】
このようなウェハの金属材料埋込装置によれば、ウェハに設けられた貫通穴に金属材料の一部がウェハよりはみ出るように前記金属材料が吸引されており、検出手段および判定手段により貫通穴が塞がれたと判定された場合に、金属材料を加圧して貫通穴内部に圧入することができる。したがって、従来よりも容易に貫通穴に金属材料を埋めることができる。
また、配管がアダプター部と接続されており、このアダプター部が第一の吸引部と第二の吸引部とに接続されているので、吸引手段により吸引が行われると、第一の吸引部と第二の吸引部とから吸引することができる。
また、超音波振動を用いることで、金属材料を貫通穴に埋めやすくすることができる。
【００１３】
また、このようなウェハの金属材料埋込方法によれば、ウェハ把持工程で把持しているウェハに対して、金属材料吸引工程により、前記ウェハに設けられた貫通孔に容易に金属材料を入れることができる。また、判定工程と金属材料加圧工程とにより、貫通穴の塞がり状況を把握して金属材料を貫通穴へ圧入するので、金属材料を圧入する作業を容易にすることができる。
また、金属材料加圧工程で超音波振動が付与されるので、金属材料を貫通穴にさらに埋めやすくすることができる。
したがって、薬品を使わずにウェハに設けられた貫通穴を容易に埋めることができるため、環境負荷を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、各図面において、紙面に対して奥側を「上」、手前側を「下」とする。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１〜図７に示すように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００は、ウェハ１０に設けられた貫通穴１１を球状の金属材料２０で埋める装置である。
【００１６】
まず、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００に用いられるウェハ１０と金属材料２０について説明する。
【００１７】
（ウェハ）
図２に示すウェハ１０は、ガラス、ガラスセラミック、結晶化ガラス、シリコン（Ｓｉ）、焼成が完了したセラミックスのいずれかからなり、複数の貫通穴１１が設けられている。
なお、このウェハ１０は、個片化された部品単位の板状部材であっても良いし、これら板状部材を複数まとめた集合基板であっても良い。なお、説明を判り易くするために、ウェハ１０を水晶からなる集合基板として説明する。
【００１８】
図２（ｂ）に示す貫通穴１１は、例えば、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成される。なお、貫通穴１１は、サンドブラスト技術で形成しても良い（図２（ａ）参照）。説明をわかり易くするために、貫通穴１１がサンドブラスト技術で形成された場合について説明する。
この貫通穴１１は、貫通穴１１の形成を始めた一方の開口の直径が、貫通穴１１の形成を終えた他方の開口の直径よりも大きくなっている。言い換えれば、この貫通穴１１は、一方の主面側から他方の主面側に向かうにつれて拡径するように、つまり、テーパがつけられて形成されている。
また、貫通穴１１の開口の広い側の半径Ｒ１は、ウェハ１０の厚さをＴとしたとき、Ｒ１＜Ｔの関係となっているのが好ましい。
このウェハ１０は、図２（ｃ）に示すように、形成された貫通穴１１を有するウェハ１０に下地金属膜Ｃが蒸着により形成されている。このとき、蒸着により、貫通穴１１の内部にも下地金属膜Ｃが設けられる。
なお、下地金属膜Ｃには、Ｃｒ、Ｎｉ、ニクロム、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉなどを用いることができる。
【００１９】
（金属材料）
図２（ｄ）に示す金属材料２０は、例えば、Ａｕ（金）からなる。この金属材料２０は、球状に形成されており、貫通穴１１に入れられたときに、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚みの範囲に位置する大きさで形成されている。つまり、金属材料２０の中心位置は、ウェハ１０の内部に位置していることとなる。
例えば、貫通穴１１の広い開口側の半径Ｒ１をＡとし、狭い側の開口の半径Ｒ２がＡ／２とした場合、金属材料２０の半径Ｒ３をＡ×３／４とすれば、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の内部に位置することとなる。
【００２０】
なお、金属材料２０は、後述する圧入の前であって貫通穴１１に入れられたとき、必ず、一部がウェハ１０からはみ出る大きさになっている。
このような大きさで金属材料２０を形成するのは、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内に入っていない場合、金属材料２０の容積が貫通穴１１の容積より大きくなり、圧入したあと、貫通穴１１からはみ出し、ウェハ１０を破損させる恐れがある。また、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内にあったとしてもウェハ１０からはみ出る部分がなければ、圧入ができなくなり、金属材料２０を変形させて貫通穴１１を埋めることができなくなる。
したがって、金属材料２０は、前記のとおり、一部がウェハ１０からはみ出る大きさであって、中心位置がウェハ１０の厚み内にあるように形成するのが良い。
これにより、球状の金属材料が、貫通穴に入れられたときに、金属材料の中心位置がウェハの厚みの範囲にあることにより、貫通穴の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
【００２１】
（ウェハの金属材料埋込装置）
図１に示す本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００は、把持本体部１１０、吸引手段１２０、検出手段１３０、判定手段１４０、加圧手段１５０、アダプター部ＡＤ、配管Ｋとから主に構成されている。
【００２２】
図１及び図３に示すように、把持本体部１１０は、例えば、所定の厚さを有しウェハ１０の平面形状と同一の形状となり、第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とを有している。
第一の吸引部１１１は、ウェハ１０の表面を吸引把持する役割を果たす。
例えば、この第一の吸引部１１１は、ウェハ１０と接触する部分であり、ウェハ１０の後述する凹部１１３が設けられていない部分に第一の貫通孔Ｈ１が設けられている。
この第一の貫通孔Ｈ１に後述する吸引手段１２０をアダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して接続し吸引することで、第一の吸引部１１１は、ウェハ１０を吸引把持することができる。
【００２３】
ここで、第一の吸引部１１１は、ウェハ１０に設けられたテーパのついた貫通穴１１の開口の径が小さい側のウェハ１０の主面を吸引把持する。
なお、吸引把持及び把持とは、吸引することにより、ウェハ１０が第一の吸引部１１１に密着して離れない状態をいう。
第二の吸引部１１２は、ウェハ１０の貫通穴１１と対向する位置に形成された凹部１１３内に設けられており、ウェハ１０の貫通穴１１から金属材料２０を吸引する役割を果たす。
【００２４】
例えば、第二の貫通孔Ｈ２は、凹部１１３の内部における把持本体部１１０の厚さ部分の長さで設けられている。
第二の吸引部１１２は、この第二の貫通孔Ｈ２に後述する吸引手段１２０を接続して吸引することで、ウェハ１０が第一の吸引部１１１で吸引把持された状態で、ウェハ１０の貫通穴１１から金属材料２０を吸引することができる（図４参照）。
【００２５】
図１及び図３に示すように、吸引手段１２０は、例えば、吸引ポンプ、真空ポンプ、真空発生器のいずれか１つが用いられ、第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とにアダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して接続される。
この吸引手段１２０は、例えば、配管Ｋの一方の端部が取り付けられ、その配管Ｋの他方の端部にアダプター部ＡＤが取り付けられ、このアダプター部ＡＤが把持本体部１１０に取り付けられることで接続される。
【００２６】
アダプター部ＡＤは、例えば、所定の厚さを有し、把持本体部１１０の平面形状と同一の形状であって、一方の主面に把持本体部１１０の全ての第一の吸引部１１１を囲うように流路となる凹部が形成されている。また、アダプター部ＡＤは、この凹部内であって厚さ方向に貫通した吸引用開口部が設けられている。
これにより、このアダプター部ＡＤは、凹部側を把持本体部１１０側に向けて把持本体部１１０に接着剤やボルト等を用いて取り付けることで、把持本体部１１０の第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とアダプター部ＡＤと配管Ｋとが連通した状態となる。これにより、吸引手段１２０は、アダプター部ＡＤと配管Ｋとを介して第一の吸引部１１１と第二の吸引部１１２とに接続することができる。
【００２７】
なお、吸引手段１２０は、例えば、空気などの気体を吸引する。
また、吸引手段１２０は、吸引を停止する場合、後述する加圧手段１５０から出力される停止信号、例えば「０００１」を入力することにより停止する。
吸引を開始する場合は、判定手段１４０から出力された吸引開始を意味する信号、例えば、「１０００」を入力することで吸引を開始する。
【００２８】
検出手段１３０は、配管Ｋを流れる流体の流量と圧力を検出する役割を果たす。
この検出手段１３０は、図１及び図３に示すように、把持本体部１１０に取り付けられたアダプター部ＡＤと吸引手段１２０との間に設けられた配管Ｋに設けられている。検出手段１３０は、配管Ｋ内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Ｋの内部の圧力を測定し、測定してデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段１４０に出力する。
【００２９】
判定手段１４０は、金属材料２０が吸引されて貫通穴１１を塞ぐ（図４参照）ことで変化したデータ化された流量と圧力との値が所定の値となっているか否かを判定する役割を果たす。
図１及び図４に示すように、この判定手段１４０は、検出手段１３０とケーブル等で電気的に接続しており、検出手段１３０から出力されるデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたか否かを判定する。
【００３０】
具体的には、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたときのデータ化された圧力の値と流量の値とを記憶しており、この値に対して、入力したデータ化された圧力の値と流量の値との値が同じか異なるかを判定する。なお、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれていれば、流量の値は「０」であるため、この値をデータ化して記憶していることとなる。
また、圧力の場合は、吸引手段１２０の性能により作用可能な圧力の値をデータ化して記憶しているか、又は、実際に測定して得られた圧力の値をデータ化して記憶している。
ここで、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれていると判定した場合は、例えば、「ＯＫ」を意味するデータ化された加圧許可信号、例えば、「００００」を加圧手段１５０に出力する。
【００３１】
なお、判定手段１４０は、流量が「０」の値を示すデータと圧力が「０」の値を示すデータとが所定の時間を経過した後に異なる値を示すデータを入力した場合、吸引手段１２０を作動させて吸引を開始させることができる。
つまり、この状態は、把持本体部１１０にウェハ１０が吸引把持されていないことを示す。つまり、後述するように、加圧手段１５０からの停止信号を入力した吸引手段１２０が吸引を停止している状態となっていることを示す。
このとき、例えば、吸引開始を意味するデータ化された信号、例えば、「１０００」を吸引手段１２０に出力する。
【００３２】
加圧手段１５０は、判定手段１４０によってデータ化された流量の値とデータ化された圧量の値とが所定の値であると判定された場合に把持本体部１１０で吸引しているウェハ１０からはみ出て入る金属材料２０を所定の加圧平面Ｄに押し当てる役割を果たす。
図５及び図６に示すように、この加圧手段１５０は、把持本体部１１０を加圧平面Ｄまで移動可能に支持しており（図５参照）、判定手段１４０からの加圧許可信号を入力することで、所定の圧力で把持本体部１１０を加圧平面Ｄに押し付けることができる（図６参照）。
【００３３】
例えば、加圧手段１５０は、回転軸ＣＬに対して回転可能に構成されている回転支持部１５１と、この回転支持部から張り出したアーム部１５２と、このアーム部を上下方向に移動可能に支持し回転支持部１５１に設けられるアーム支持部１５３と、把持本体部１１０に取り付けられたアダプター部ＡＤを固定するチャック部１５４とから構成されている。
【００３４】
このように構成されることにより、ウェハ１０を回転軸ＣＬに対して軌道Ｌに沿うようにウェハ１０を移動させることがでる。これによりウェハ１０を加圧平面Ｄまで移動することができ、この加圧平面Ｄにウェハ１０を押し付けることができる。
なお、入力する加圧許可信号や出力する吸引開始を意味するデータ化された信号は、図中アーム支持部１５３でなされるよう表現しているが、信号の入出力や、回転支持部１５１の回転、アーム支持部１５３の上下移動を行わせる制御部を別途も受けても良い。
【００３５】
つまり、金属材料２０は、貫通穴１１の側面と接触している点を支持点とて、貫通穴１１内に金属材料２０を構成する金属材料が入り込んでくる。これにより、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に設けられている下地金属膜Ｃと接合して側面と密着した気密性の高い密着状態となる。
【００３６】
なお、加圧手段１５０は、所定の圧力で把持本体部１１０を加圧平面Ｄに押し付けた後、例えば、アンローダーなどの搬送手段やトレーＴ（図１及び図７参照）などの治具の上方まで移動し、吸引手段１２０を停止する停止信号、例えば、「０００１」を吸引手段１２０に出力して、吸引手段１２０を停止させる（図６）。そして、吸引手段１２０が吸引を停止したことによって吸引把持の状態が解除されることで、ウェハ１０を搬送手段やトレーＴ（図７参照）などに載置する。
このようにして貫通穴１１が金属材料２０で埋め込まれたウェハ１０は、図１０に示すように、その両主面に導通パターンＰが形成されて、埋め込まれた金属材料２０を電気的接続に用いた構造にすることができる。
【００３７】
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置１００を構成したので、ウェハ１０に設けられたテーパの付いた貫通穴１１に入っている金属材料２０を容易に圧入することができる。したがって、貫通穴１１への金属材料の埋め込みが容易に行えることで、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使う必要がなくなり、環境負荷を小さくすることができる。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法について説明する。
本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法は、ウェハ把持工程、金属材料吸引工程、判定工程、金属材料加圧工程を備えている。
【００３９】
（ウェハ把持工程）
ウェハ把持工程は、貫通穴１１の径の小さい方のウェハ１０の主面と対向するように、ウェハ１０の表面を吸引して把持し貫通穴１１の開口から吸引を行う工程である（図３及び図４参照）。
例えば、ウェハの金属材料埋込装置１００の把持本体部１１０でウェハ１０を吸引把持する。このとき、貫通穴１１からも吸引が行われている。
【００４０】
（金属材料吸引工程）
金属材料吸引工程は、ウェハ把持工程でウェハ１０を把持した状態で金属材料２０を吸引する工程である（図４参照）。金属材料２０は、吸引状態にある貫通穴１１に吸い込まれて貫通穴１１を塞ぐように貫通穴１１に入り込む。このとき、金属材料２０は、一部がウェハ１０からはみ出た状態となっている。つまり、ウェハ１０の貫通穴１１は、テーパが付けられた形状となっている。そのため、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に接触した状態で、貫通穴１１内で止まるようになっている。
例えば、トレーＴ２（図４参照）などに複数の金属材料を載置させておき、このトレーＴ２に把持本体部１１０を移動させながら貫通穴１１に吸引させて、貫通穴１１に金属材料２０を入り込ませる。
【００４１】
（判定工程）
判定工程は、金属材料２０が吸引されて貫通穴１１を塞ぐことで変化した流量と圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う工程である。
例えば、この判定工程では、ウェハの金属材料埋込装置１００の検出手段１３０と判定手段１４０とで貫通穴１１が塞がったかを判定する。
検出手段１３０で、配管Ｋ内を流れる流体の流量を測定しつつ、この配管Ｋの内部の圧力を測定し、測定したデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値とを判定手段１４０に出力する。判定手段１４０がデータ化した流量の値とデータ化した圧力の値を入力し、所定の値と比較することで貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたか否かを判定する。これにより、貫通穴１１が金属材料２０で塞がれたと判定した場合に、金属材料加圧工程を行う。
【００４２】
（金属材料加圧工程）
金属材料加圧工程は、判定工程によって値が所定の値であると判定された場合にウェハ１０からはみ出ている金属材料２０を加圧して貫通穴１１を埋める工程である（図５及び図６参照）。
ウェハ１０を吸引把持した状態で貫通穴１１に入り込んでいる金属材料２０を加圧平面Ｄに押し付けて金属材料２０を貫通穴１１に圧入する。
【００４３】
このように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料埋込方法を構成したので、容易に貫通穴１１に金属材料２０を埋め込むことができる。これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を用いることがないので、環境負荷を小さくすることができる。
【００４４】
（第二の実施形態）
図８は本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。図９は金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
図８及び図９に示すように、本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置２００は、金属材料２０を加圧する際に超音波振動を印加して、金属材料２０を貫通穴１１に圧入している点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置２００の構成要素である把持本体部１１０には、第一の超音波振動付与手段２１１と第二の超音波振動付与手段２１２が備えられている。
【００４５】
第一の超音波振動付与手段２１１は、ウェハ１０の主面と平行な方向に超音波振動を把持本体部１１０に与える役割を果たす。
なお、第一の超音波振動付与手段２１１は、図８及び図９にて、把持本体部１１０の側面に設けられているが、把持本体部１１０に取り付けられているアダプター部ＡＤの上面に設けても良い。
第二の超音波振動付与手段２１２は、ウェハ１０の主面に対する法線と平行な方向に超音波振動を把持本体部１１０に与える役割を果たす。
なお、第二の超音波振動付与手段２１２は、図８及び図９にて、把持本体部１１０の側面に設けられているが、把持本体部１１０に取り付けられているアダプター部ＡＤの上面に設けても良い。
したがって、加圧手段１５０により金属材料２０を加圧する際に、加圧と同時に超音波振動を印加する（金属材料加圧工程）ようになっている（図９参照）。
例えば、判定手段１４０が出力する加圧許可信号を第一の超音波振動付与手段２１１（図示せず）と第二の超音波振動付与手段２１２とに入力することで超音波振動を起こさせる。これにより、加圧手段１５０の加圧と同時に超音波振動を起こさせることができる。このように構成したことにより、金属材料２０を貫通穴１１に埋め込みやすくすることができる。
【００４６】
また、把持本体部１１０と加圧平面Ｄとにそれぞれ加熱手段２２１、２２２を備えても良い。
加熱手段２２１、２２２は、常温から３００℃までの範囲で設定が可能となっている。
加熱手段２２１は、金属材料２０を圧入する前に予め把持本体部１１０を加熱している。同様に、加熱手段２２２は金属材料２０を圧入する前に予め加圧平面Ｄを加熱している。なお、常温は、例えば２０±１５℃の範囲とする。これにより、金属材料２０が超音波振動で振動しながら加圧されている状態で加熱されるため、ウェハ１０の貫通穴１１に圧入しやすくすることができる。
【００４７】
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、金属材料２０の材質は、Ａｕに限定されず、導通パターンと導通可能な金属材料を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ａｌ、金すず、金ゲルマニウム、はんだボールなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置の一例を示す概念図である。
【図２】（ａ）はウェハに貫通穴を形成する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）はウェハに貫通穴が設けられた状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）はウェハに下地金属膜を設けた一例を示す概念図であり、（ｄ）は貫通穴に金属材料を入れた状態の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。
【図４】金属材料を吸引した状態の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部と加圧平面との位置関係を示す概念図である。
【図６】金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
【図７】貫通穴の埋め込みが完了した一例を示す概念図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係るウェハの金属材料埋込装置における把持本体部とウェハとの位置関係を示す概念図である。
【図９】金属材料を加圧した状態の一例を示す概念図である。
【図１０】導通パターンをウェハに設けた状態の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ウェハ
１１ 貫通穴
２０ 金属材料
１００、２００ ウェハの金属材料埋込装置
１１０ 把持本体部
１１１ 第一の吸引部
１１２ 第二の吸引部
１１３ 凹部
１２０ 吸引手段
１３０ 検出手段
１４０ 判定手段
１５０ 加圧手段
２１１ 第一の超音波振動付与手段
２１２ 第二の超音波振動付与手段
ＡＤ アダプター部
Ｃ 下地金属膜
Ｄ 加圧平面
Ｈ１ 第一の貫通孔
Ｈ２ 第二の貫通孔
Ｋ 配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパのついた貫通穴が設けられたウェハの前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、前記貫通穴の開口の径が大きい側から、前記貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、
ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、
前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、
前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、
前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込装置。
【請求項２】
前記吸引手段が、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに連通する流路を有するアダプター部に接続した配管と接続され、
前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のウェハの金属材料埋込装置。
【請求項３】
前記把持本体部が、
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、
前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェハの金属材料埋込装置。
【請求項４】
板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込方法であって、
前記ウェハに設けられた前記貫通穴の径の小さい方と対向するように、ウェハの表面を吸引して把持し前記貫通穴の前記開口から吸引を行うウェハ把持工程と、
前記金属材料を吸引する金属材料吸引工程と、
前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、
前記判定工程によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込方法。
【請求項５】
前記金属材料加圧工程において、
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われることを特徴とする請求項４に記載のウェハの金属材料埋込方法。
【請求項１】
テーパのついた貫通穴が設けられたウェハの前記貫通穴の開口の径が小さい側の主面を把持し、前記貫通穴の開口の径が大きい側から、前記貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込装置であって、
ウェハの表面を吸引把持するための第一の吸引部と、前記ウェハの貫通穴と対向する位置に形成された凹部内に設けられ前記貫通穴から前記金属材料を吸引するための第二の吸引部とを有する把持本体部と、
前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに配管を介して接続される吸引手段と、
前記配管を流れる流体の流量と圧力とを検出する検出手段と、
前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記把持本体部で吸引している前記ウェハからはみ出て入る前記金属材料を所定の加圧平面に押し当てる加圧手段と、
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込装置。
【請求項２】
前記吸引手段が、前記第一の吸引部と前記第二の吸引部とに連通する流路を有するアダプター部に接続した配管と接続され、
前記アダプター部が、把持本体部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のウェハの金属材料埋込装置。
【請求項３】
前記把持本体部が、
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動を与える第一の超音波振動付与手段と、
前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動を与える第二の超音波振動付与手段と、を備えて構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェハの金属材料埋込装置。
【請求項４】
板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を埋め込むウェハの金属材料埋込方法であって、
前記ウェハに設けられた前記貫通穴の径の小さい方と対向するように、ウェハの表面を吸引して把持し前記貫通穴の前記開口から吸引を行うウェハ把持工程と、
前記金属材料を吸引する金属材料吸引工程と、
前記金属材料が吸引されて前記貫通穴を塞ぐことで変化した前記流量と前記圧力の値が所定の値となっているか否かの判定を行う判定工程と、
前記判定工程によって前記値が所定の値であると判定された場合に前記ウェハからはみ出ている前記金属材料を加圧して前記貫通穴を埋める金属材料加圧工程と、
を備えて構成されることを特徴とするウェハの金属材料埋込方法。
【請求項５】
前記金属材料加圧工程において、
前記ウェハの主面と平行な方向に超音波振動が与えられ、かつ、前記ウェハの主面の法線と平行な方向に超音波振動が与えられながら加圧が行われることを特徴とする請求項４に記載のウェハの金属材料埋込方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−８７２４８（Ｐ２０１０−８７２４８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５４７９３（Ｐ２００８−２５４７９３）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラキンセキ株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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