台湾专利TW201322401A 金屬充填裝置

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金屬充填裝置1是對形成於半導體晶片K表面的微小空間內，充填溶融金屬M的裝置。此金屬充填裝置1，具備包含具有將半導體晶片K保持住的處理室5之處理室本體2，與溶融金屬供給機構5，與溶融金屬回收機構20。溶融金屬供給機構10包含儲存溶融金屬M之供給用桶槽11，與連接至處理部本體11的處理室5及供給用桶槽11之供給管13，插裝於供給管13，與將供給用桶槽11內的溶融金屬M，經由供給管13，供給至處理室5內之供給機12，溶融金屬回收機構20，將供給至處理室5內的溶融金屬M從處理室5內回收。
公开号:TW201322401A
申请号:TW101133988
申请日:2012-09-17
公开日:2013-06-01
发明作者:Tatsuo Kikuchi
申请人:Sumitomo Precision Prod Co；
IPC主号:H01L21-00

专利说明:
金屬充填裝置
本發明為關於充填溶融金屬至形成於半導體晶片K表面之微小空間內之金屬充填裝置。特別是在於充填溶融金屬之際，關於回收剩餘溶融金屬之金屬充填裝置。
近來，於矽晶貫通電極(Through Silicon via)技術上，一直在追求對設於半導體晶片上微小空間充填金屬的技術。若根據矽晶貫通電極技術，因可開發出使用貫通電極之晶片層積技術，透過三次元實際安裝，高性能，高速動作的半導體系統的出現將是指日可待。於矽晶貫通電極上，為確保安定的導通，追求其無裂痕或氣泡空洞等不良問題，並可提高良率之金屬充填。
迄今就充填金屬至半導體晶片上的微小空間內之技術，鍍銅法或浸漬半導體晶片於溶融金屬槽中之浸塗佈法之外，如專利文獻1~2所示，在已減壓的腔體內，應該充填金屬的微小空間所形成之試料的一面上，配置金屬充填體將之覆蓋住微小空間，加熱溶融此充填用金屬體之後，因真空腔體內用非活性氣體加壓至大氣壓以上，使其溶融金屬真空吸入至微小空間內之溶融真空吸引法，為此提案。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2002-368082號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-368083號公報
若使用上述之溶融真空吸引法，因半導體晶片上的微小空間內與腔體之間會產生壓力差，雖使得溶融金屬真空吸入至微小空間內，但實際上溶融金屬的表面張力或界面張力等將成為妨礙良好真空吸入的主因。
抑制溶融金屬的表面張力或半導體晶片表面的潮濕性不良的影響，做為為了達成良好金屬充填的方法，使用溶融真空法之際，做為試料的半導體晶片上用已知的多量之溶融金屬的覆蓋方法。特別是採用矽晶片(半導體晶片)與溶融焊錫的情形下，矽晶片上的潮濕性不佳，過量且一旦用剩餘的焊錫無覆蓋時，在晶片上溶融焊錫不延伸，而成球狀。
於一般的溶融真空吸引法，使用做為原料之溶融金屬之中，實際上要何種程度才能充填至半導體晶片上的微小空間內做了估算，就依照微小空間的形成狀態或充填條件，目前情況是不滿供給量的1%。
亦即用目前的技術不僅要準備並使用很多的溶融金屬，且僅有極其少量的金屬可實際被利用，而無法利用的大量的剩餘金屬，被當作廢棄物從半導體晶片上或裝置內去除。因為如此，用目前技術使用的金屬材料都大半浪費掉，乃為金屬充填效率惡化的主因。
本發明，係鑑於以上之實際情況，透過有效活用未被充填至半導體晶片等被處理物之微小空間內的金屬，來減少金屬材料的浪費，並以提供可達成低成本金屬充填之金屬充填裝置為目的。
為解決上述問題，本發明，係一將溶融金屬充填至在被處理物表面上形成開口的微小空間內的金屬充填裝置，在具備與具有保持前述被處理物之處理室的處理部本體，及貯存溶融狀態的金屬的供給用槽、一端係連接於前述供給用槽上，另一端則連接於前述處理部本體的處理室上的供給管，以及包含尚有裝置於該供給管上，並將前述供給用槽內的溶融金屬，經由前述供給管供給至前述處理室內的供給機所構成的溶融金屬供給機構的金屬充填裝置中，與具備將供應至前述處理室內的溶融金屬由該處理室回收的溶融金屬回收機構的金屬充填裝置相關。此外，所謂「插設於管上」，係指在管的兩端之間，亦即中間部位有對象物(上述則指供給機)插設於上般，配設有該對象物之意。
在本發明中，被處理物上所形成的微小空間之大小，典型來說該直徑係設定為0.1μm~數十μm。此外，若是有溶融金屬進入的話，則不論其形成方法及深寬比等形態，亦不論是否為貫通孔。若為非貫通孔，則其深度，可因應被處理物之厚度設定為數百μm以下之任意數值。
具備有上述結構之本發明，已在表面形成微小空間的被處理物，可被保持於處理部本體的處理室內。然後，貯存於前述供給用槽內的溶融狀態(液體狀態)之金屬，可透過溶融金屬供給機構之供給機，經由供給管被供給至前述處理室內。而後，前述被處理物可如此地，在被供給的溶融金屬覆蓋住其表面的同時，該溶融金屬將亦會被充填至前述微小空間內。
接下來，被處理物上處於溶融狀態的剩餘金屬，可藉由溶融金屬回收機構從被處理物上被回收。
像這樣，只要透過本發明，即可將被處理物上的剩餘金屬，透過溶融金屬回收機構從該被處理物上回收，因此可減少所使用之金屬材料的浪費，降低金屬充填所花費的材料成本。
此外，在本發明中，做為將溶融金屬供給至前述被處理物上，充填至其微小空間內的形態，有各式各樣的形態可供採取。例如，可在將前述處理室內減壓之後，將溶融金屬供給至被處理物上，或者，亦可採取在被處理物表面被溶融金屬覆蓋之後，透過適當的加壓機構，對被處理物上的溶融金屬加壓，將溶融金屬充填至前述微小空間內的形態。如此一來，被充填至前述微小空間內的金屬，較不易產生空隙或空洞，可完成更良好的充填作業。
再者，在本發明具體的第1種的形態中，前述處理部本體，含有前述做為處理室的凹部，而該凹部內則包含保持前述被處理物的第1本體，及具備與前述凹部呈氣密狀嵌合的擠壓部的第2本體等所構成，金屬充填裝置中，更具備有，前述第1本體以及第2本體的至少其中一方係朝相互遠離方向移動的擠壓機構。在此種情況下，前述擠壓機構，可做為前述溶融金屬回收機構的一部分而作用。
依據如此之構造的金屬充填裝置，首先，保持住位於上述第1本體的凹部之被處理物之後，將第2本體用其擠壓部嵌合於上述凹部並組裝於第1本體，上述凹部內當做氣密狀的處理室。之後，透過上述供給機，供給溶融金屬至前述處理室內。如此，上述被處理物之表面就這樣由供給的溶融金屬覆蓋著。此外，供給溶融金屬至處理室內之際，該處理室內最好是被溶融金屬供給至充滿為止。另外，如上所述，在供給溶融金屬至被處理物上之前，亦可透過合適的減壓機構減低處理室內的壓力。
接著，經由使用前述擠壓機構，第1本體及第2本體相互間接近，使其至少移動一邊，藉此，處理室內的溶融金屬被加壓，並將溶融金屬充填至形成於被處理物之微小空間內。
之後，不僅如此，用前述擠壓機構，使其第1本體與第2本體相互接近的話，前述處理室內容積減少，充滿處理室內的溶融金屬從該處理室內被推出，推出來的溶融金屬用前述溶融金屬回收機構回收。此意味著前述擠壓裝置可充當溶融金屬回收機構的一部份功能。
此外，此時，前述擠壓機構為前述第2本體的擠壓部與對接至前述第1本體內被處理物表面的擠壓位置，與前述第1本體與第2本體相互已反離的待機位置，此構造可依所希望的使其移動前述第1本體及第2本體之最少的一方。如此一來，第2本體的擠壓部和被處理物表面對接，不充填到微小空間內，而殘留在被處理物上的剩餘金屬則儘可能地從該被處理體排出，僅存的東西可相當少，可把需要充填的材料費用減至最少，此外可以把冷卻後去除不需要的固化金屬的工作減低到最少。
另外，於本發明的第2個形態上，前述處理部本體為與保持前述被處理物之保持元件，有內部空間，一端與前述保持部面對和設置的筒狀元件，該筒狀元件的內部空間內自由進退，且包含與插入氣密狀的擠壓元件所構成的同時，和金屬充填裝置更提供加壓氣體至前述處理室內之氣體供給機構，相對於保持在前述保持元件上之被處理物，和構成具備讓前述擠壓元件進退的擠壓機構，前述擠壓機構與前述擠壓元件對接在前述被處理物的表面的擠壓位置，和構成使其移動至從前述被處理物離反的待機位置。此情況下，保持在前述保持元件的被處理物，或是和前述保持元件，因著前述筒狀元件及前述擠壓元件來形成氣密狀的處理室，前述氣體供給機構充當前述溶融金屬回收機構的部份之功能。
若用此金屬充填裝置，首先保持被處理物於前述保持元件上之後，用保持元件，筒狀元件及擠壓元件來形成氣密狀的處理室。順勢地用前述供給機供給溶融金屬至前述處理室內，把溶融金屬覆蓋被處理物的表面。此外，和第1個形態一樣，供給溶融金屬至被處理物上之前，亦可透過適宜減壓機構做處理室內的減壓。另外，溶融金屬的供給量，雖溶融金屬需要全部覆蓋被處理物的表面，若是必要的話，沒滿過處理室內的量亦可。但至少希望擠壓元件下面能夠浸入溶融金屬中此程度之供給量。
接下來，用前述金屬供給機構供應加壓氣體到處理室內，加壓處理室內的溶融金屬。透過這些，被處理物上的溶融金屬將被充填壓入微小空間內。之後，用前述擠壓機構，讓前述擠壓元件進出於被處理物側，使其擠壓元件對接於被處理物的表面。透過這些，使得微小空間內不被充填，而被處理物上之殘留的剩餘金屬亦可微乎其微。
接下來，例如說使用前述氣體供給機構，透過前述供給機，因供給比所供應之溶融金屬壓力還要高的壓力氣體，所以處理室內剩餘的溶融金屬將從該處理室內推出，用前述溶融金屬回收。這表示前述氣體供給機構可充當溶融金屬回收機構的部份功能。
像這樣透過第2個的形態的金屬充填裝置，可以不充填到微小空間內，而殘留在被處理物上的剩餘金屬也可微乎其微，亦可把需要充填的材料費用減至最少，此外可以把去除冷卻後不需要的固化金屬的工作減低到最少。
此外，在這種情形下，前述推壓零件與前述被處理物對接面處，與前述被處理物對接之際，希望形成於前述被處理物表面之微小空間要框住存在範圍之具備要封裝的封裝零件。若為如此，將來自氣體供給機構的氣體供給至處理室內，從該處理室排出剩餘金屬之際，利用前述封裝零件，因為可將前述被處理物表面之微小空間封裝在所存在範圍，把剩餘金屬排出範圍與封裝範圍做隔離，就可防止充填於微小空間內的金屬隨著剩餘金屬被排出的問題。
於上述之第1形態與第2形態的金屬充填裝置，前述溶融金屬回收機構，一端為前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，或連接至前述處理部本體的處理室，另一端與聯接到前述供給部用桶槽的回收管，插裝於該回收管，亦可做為包含控制該回收管的開閉狀態之回收用控制閥的構造。若為如此，來自前述處理室內排出之溶融金屬，經由回收管，回收到前述供給用桶槽，再被利用。此外，設於回收管的回收用控制閥，把來自供給機的溶融金屬供應到處理室之際，關閉回收管，回收剩餘金屬到供給用桶槽之際，打開回收管。
在這種情形下，前述溶融金屬回收機構，不僅有前述回收用控制閥與前述供給管，或者與處理部本體之間的前述回收管，或前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管做連接，來自前述處理部本體所回收的溶融金屬暫時收容於儲存槽，亦可用具備壓回機功能的儲存槽，把已收容的溶融金屬再推回去前述連接管內。
若用具備儲存槽之金屬充填裝置的話，將前述處理部本體所回收的溶融金屬，暫時收容於該儲存槽中，所收容的溶融金屬則用推回機推回去連接端的管子，即是回收管，或是推回到供給管中，經由前述回收管，回收到前述供給用桶槽處。
或是於上述之第1形態及第2形態之前述溶融金屬回收機構為，儲存溶融狀金屬的回收用桶槽，和一端為前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，或是連接到前述處理部本體之處理室，另一端與連接到前述回收用桶槽之回收管，插裝於該回收管，亦可做為包含控制該回收管的開閉狀態之回收用控制閥的構造。若為如此，來自前述處理室內排出之溶融金屬，經由回收管，回收到前述回收桶槽中。此外，設於回收管的回收用控制閥，把來自供給機的溶融金屬供應到處理室之際，關閉回收管，回收剩餘金屬到供給用桶槽之際，打開回收管。
在這種情形下，前述溶融金屬回收機構，不僅一端連接前述回收用桶槽，另一端和連接到前述供給用桶槽的回流管，插裝於該回流管，前述回收用桶槽內的溶融金屬，經由該前述回流管，亦可具備回流機使其回流到前述供給用桶槽內。若為如此，回收到回收桶槽的剩餘溶融金屬用回流機，經由回流管，回流至供給用桶槽而再利用。
或是於上述之第1形態及第2形態之金屬充填裝置，前述供給機可構成為收容逆流的溶融金屬，亦可充當前述溶融金屬回收機構的部份功能。在這種情形下，用前述溶融金屬回收機構，把來自前述處理部本體所回收之溶融金屬暫時地收納於前述供給機，從這供給機經由前述供給管送回到前述供給用桶槽內。
此外，前述回收溶融金屬的通路，溶融金屬希望能由不和外邊空氣接觸的氣密狀所構成。若為如此，可防止回收之溶融金屬因接觸外邊空氣而變質劣化，也可避免其再利用於金屬充填之際，因金屬的變質劣化而導致充填不良等問題。
另外，前述供給桶槽內的溶融金屬，希望能透過適當的攪拌方式來做攪拌。已回收之溶融金屬將和供給桶槽內的溶融金屬混合，將這些攪拌，可使供給桶槽內之溶融金屬形成均一的狀態，可實現品質安定的金屬充填。此外，溶融金屬氧化物為充填不良或是電極性能不良的原因，因為浮於上面，攪拌時最好不要將其混入。
另外，為獲得良好充填性，回收時，最好一直保持施加於處理室內的溶融金屬的壓力(加壓壓力)來做回收。

如上述所言，根據關於本發明之金屬充填裝置，無法被充填於微小空間內的剩餘溶融金屬，因可用溶融金屬回收機構回收，可減少金屬材料使用上的浪費，減低金屬充填時的材料成本。
另外，回收溶融金屬之際，構成前述處理部本體之第2本體的擠壓部，或是若用擠壓機構使擠壓元件對接在被處理物表面時，被處理物上的剩餘金屬也可微乎其微，亦可將需要金屬充填的材料費用減至最少，此外可以把去除冷卻後不需要的固化金屬的工作減低到最少。
關於本發明之最佳實施形態，根據附件圖面，茲說明如下所述。此外，在本實施形態中，被處理物當做半導體晶片，此半導體晶片表面，即位於該表面處做一開口，將金屬充填至形成多數微小孔(微小空間)內。
此外，在本例，使用於金屬充填的金屬採用無鉛焊錫(融點約200℃)。因為如焊錫一樣融點低的金屬較容易處理，在實施本發明時，比較能夠維持較低的半導體晶片K的溫度，所以不會對半導體晶片K的配線材料等造成損傷的好處。然而，於本發明上的金屬種類，不拘限於焊錫，因應埋於微小空間的目的或其功能，可任意採用Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ir、Al、Ni、Sn、In、Bi、Zn或其合金。〔第1實施例〕
首先，關於本發明之第1的實施形態，根據圖1~圖4來說明之。 1.裝置的構造
關於本例之金屬充填裝置之裝置構造為下述說明。如圖1所示，由本例之金屬充填裝置1，處理部本體2，擠壓機7，溶融金屬供給機構10，溶融金屬回收機構20，廢棄機構25，減壓機構30，以及氣體供給機構40等各部分所構成。
前述處理部本體2，由具備開口在上面的凹部3a之第1本體3，與嵌入於前述凹部3a之氣密狀處的擠壓部4a，以及具備比這還大口徑的凸緣部4b的第2本體4所形成。在第1本體3的凹部3a的底部，由保持孔3b所形成，半導體晶片K其表面從前述底部突出，收納並保管於前述保持孔3b內。然後，因為擠壓部4a嵌合在凹部3a，組裝成第1本體3及第2本體4，透過這些第1本體3及第2本體4，由位於其內部之氣密狀的處理室所形成。
此外，第1本體3及第2本體4，在供給溶融金屬M到處理室5之際，為避免溶融金屬急速冷卻固化，用未於圖中顯示的合適加熱機，將上述無鉛焊錫加熱到融點(200℃)以上的溫度。
前述擠壓機7由油壓汽缸等的致動器所構成，前述第2本體4使其移動到前述擠壓部4a對接於保持在第1本體3的凹部3a內的半導體晶片K表面的擠壓位置，和從前述第1本體3離反出來的待機位置，和從前述第1本體3分離出來的初期位置(如圖2所示位置)。此外，於圖1~圖4，雖描繪擠壓機7將連接到離開第2本體中心的位置，此為方便製圖之物，最佳形態則為擠壓機7連接在第2本體的中心位置。
前述溶融金屬供給機構10是由儲存溶融金屬M的供給用桶槽，和設置於貫通到前述處理室5之前述第2本體4的閘閥15，一端連接前述供給用桶槽11，另一端則連接到前述閘閥的供給管13，和介裝於此供給管13的供給泵12，和介裝於相同供給管13之開關閥所構成。供給泵12只要能將高溫下融化的溶融金屬M加壓打出來的話，雖說任何的泵都可以，就舉例而言，可參考柱塞泵。
於前述供給用桶槽11內用於金屬充填的金屬要加熱至高於融點溫度的溶融狀態，即是以液狀儲存。然後，驅動前述供給泵12，開啟閘閥及開關閥14，將供給用桶槽11內的溶融金屬M以加壓狀態供給到前述處理室本體2的處理室5內。
此外，前述閘閥15，供給管13，開關閥14及供給泵12，分別都有少量的溶融金屬M流過的部份，也要和前述供給桶槽11一樣要加熱，透過加熱防止流通內部的溶融金屬M冷卻固化。
前述溶融金屬回收機構20則由一端連接前述處理部本體2和前述供給泵12之間的供給管13，以及另一端連接前述供給用桶槽11的回收管21，和由插裝於此回收管的開關閥22及節流閥23所形成的。此外，有關回收管21，開關閥22及絞閥23，分別有少量的溶融金屬M流過的部份，也要和前述供給桶槽11一樣要加熱，透過加熱防止流通內部的溶融金屬M冷卻固化。
前述減壓機構30由真空泵等所構成的減壓機31，和設置於貫通到前述處理室5的前述第2本體4的閘閥，和一端連接到前述供給用桶槽11，另一端連接到前述減壓機31的減壓管32，和一端連接到前述閘閥35，另一端連接到前述減壓機31的減壓管33，以及插裝於此減壓管33的開關閥34所形成。
若使用此減壓機構30使其啟動減壓機31，通過減壓閥32，供給用桶槽11內，譬如說減壓到100Pa程度的真空狀態，另外讓減壓機31啟動的狀態下，因為關閉後述之開關閥43，打開前述開關閥34及閘閥35，通過減壓閥33，前述處理部本體2的處理室5內，譬如說減壓至前述真空狀態。供給用桶槽11內保持真空狀態的主要原因是希望防止溶融金屬M的劣化及去除來自溶融金屬的氣泡。此外，上述所言之壓力僅是舉例，當然亦可減壓至更高真空度。
前述氣體供給機構40由供給並加壓氮氣(N₂)等非活性氣體的氣體供給機41，與一端連接前述閘閥35及開關閥34之間的減壓管33，與另一端連接前述氣體供給機41的氣體供給管42，與插裝於此氣體供給管42的開關閥43所構成。
若根據此氣體供給機構40，因關閉前述開關閥34，打開前述開關閥43及閘閥35，將已加壓的氣體從氣體供應機41，經由氣體供給管42及連接於此的減壓管33，供給至前述處理部本體2之處理室5。
另外，前述廢棄機構25由儲存廢棄溶融金屬M的廢棄桶槽26，與設置於連通至第1本體3的凹部3a底部之該第1本體3的閘閥28，與一端連接至前述閘閥28，另一端連接至前述廢棄桶槽26的廢棄管27所構成。 2.金屬充填操作
其次，使用圖2至圖4，根據具備上述構造之金屬充填裝置，來說明有關金屬充填的操作順序。
首先，如圖2所示，驅動擠壓機7，讓第2本體4移動至前述初期位置，於開啟第1本體3與第2本體4的狀態下，保持並收納半導體晶片K於第1本體3的保持孔3b內。
此時，逐一關閉前述閘閥15、28、35，也逐一關閉開關閥14、22、34、43。
之後，由擠壓機使第2本體4移動至前述待機位置，使第2本體4的擠壓部4a嵌合至第1本體3的凹部3a。根據這些，如圖3所示，透過第1本體3的凹部3a及第2本體4的擠壓部4a，將氣密狀處理室形成。
順勢打開開關閥34及閘閥35，透過減壓管33，排放處理室5內的空氣，同供給用桶槽11一般，將該處理室5內設為真空狀態。
其次，如圖3所示，關閉減壓管33的開關閥34及閘閥35，處理室5內在一直處於真空狀態下，讓供給泵啟動的同時，打開開關閥14及閘閥15，加壓供給用桶槽11內的溶融金屬M，並供給至處理室5內部使其覆蓋半導體晶片K的全部表面，處理室5內的全體空間將被溶融金屬M完全充滿。
如上述，透過減壓機31將處理室5內保持於真空狀態，保持於處理室5內的半導體晶片K的微小空間內亦為真空狀態。因此，供給溶融金屬M使其覆蓋半導體晶片K的全部表面，該溶融金屬M充填於前述微小空間內，不僅如此，因為處理室5內的全體空間將由溶融金屬M供給至完全充滿，將供給泵12的原本壓力傳送給處理室5內的溶融金屬M並加壓，將處理室5內的溶融金屬M用更強的力量充填於微小空間內。透過這些，在無空隙或空洞的良好狀態下，可以充填金屬至前述微小間內。
其次，如圖4所示，關閉供給管13的開關閥14後，打開回收管21的開關閥22，接著透過前述擠壓機7，讓第2本體4更加移動至下方，使擠壓部4a對接於半導體晶片K的表面。透過這些，將處理室5內的容積收縮，相對地處理室5內的剩餘溶融金屬將從閘閥15處被擠出並逆流，將從供給泵12之間的供給管13，經由分歧的回收管21，回收至供給桶槽11。
此時，因回收管21上設置有節壓閥23，所以處理室5內的溶融金屬M的壓力將維持在設定的壓力內。此外，透過節壓閥應可維持溶融金屬M的壓力，將是充填於微小空間的金屬中，其空隙或氣泡將不會產生壓力，可依經驗來設定的東西，前述節壓閥23由處理室5內的溶融金屬M的壓力來維持上述設定壓力的調整開度。此外，亦可於回收操作中，最好讓供給泵12先行運轉，如此便可確實維持處理室5內的溶融金屬M的壓力。
另外，因第2本體4的擠壓部4a對接於半導體晶片K的表面，所以半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M可從該半導體晶片K上去除到所剩無幾。
如此一來，上述擠壓機7的作用因為對溶融金屬M的回收有直接關係，又因與溶融金屬回收機構20協同工作，使溶融金屬的回收達到最好效果。因此，擠壓機7於本發明中擔任溶融金屬回收的部份功能。
此外，讓前述第2本體4移動至下方，擠出半導體晶片K上的溶融金屬M之際，因希望能提高第2本體4與半導體晶片K的密著性，第2本體4的裡面，與半導體晶片K的表面連接的範圍，最好用彈性或耐熱性優良的鐵氟龍等先做表面處理。
如上述所及，回收處理室5內的剩餘金屬M之後，其次關閉回收管21的開關閥22及閘閥15，緊接打開氣體供給管42的開關閥43及閘閥35，將來自氣體供給機41的非活性氣體供給至處理室5內的同時，打開廢棄管27的閘閥28，把已供給至處理室5內的非活性氣體排氣至廢棄桶槽26。根據於此，處理室5內透過非活性氣體來排氣，因著此非活性氣體的流動，將僅存於處理室5內的溶融金屬M，即是透過第2本體4的移動所無法被回收的溶融金屬M，從閘閥28經由廢棄管27回收至廢棄桶槽26。
此外，此情形，於第2本體的擠壓部4a之下面外周，例如，設有O型環等之封裝元件，擠壓部4a的下面與半導體晶片K的表面對接之際，形成於半導體晶片K表面的微小空間的存在範圍，最好經由此封裝元件包圍住進行封裝。如此，透過封裝元件所包圍的範圍，與非活性氣體所存在的外部範圍可用氣密狀做遮斷，藉由上述掃除氣體，可防止微小空間內的溶融金屬M與非活性氣體間產生對換的情形。
如上所述，剩餘溶融金屬M多出的量，雖可透過移動第2本體4並對接於半導體晶片K來回收，如圖4所示，於處理室5的底面與半導體晶片K的上面的段差所產生的空間中，依舊有溶融金屬會殘留。
像這樣的溶融金屬M，因長時滯留於處理室內而導致有變質的可能性，已變質的溶融金屬M一旦滯留，當要處理下一個半導體晶片K之際，將與供給的溶融金屬M混合，恐造成金屬充填不良。
因此，無法利用的溶融金屬M透過上述廢棄處理回收至廢棄桶槽26，所以充填處理後的處理室5內，剩餘的溶融金屬M可以做到完全不存在的清潔狀態。即使針對複數的半導體晶片K要進行連續充填處理時，亦可繼續維持高品質的金屬充填。
一旦結束上述廢棄處理，之後，在關閉閘閥28，開關閥43及閘閥35的同時，停止第1本體3及第2本體4的加熱，將其冷卻至溶融金屬M的融點以下的溫度為止，讓已充填至半導體晶片K的溶融金屬M固化。其次，透過擠壓機7，讓第2本體4移動至上方的初期位置，如圖2所示，分離第1本體3與第2本體4，將半導體晶片K從第1本體3取出，結束針對一個半導體晶片K的金屬充填處理。之後，針對複數的半導體晶片K要進行連續充填處理時，反覆實施上述的處理。 3.總結
詳如上所述，透過本例之金屬充填裝置1，因半導體晶片K上的剩餘金屬M透過擠壓機7及溶融金屬回收機構20的作用，從該半導體晶片K上回收至供給用桶槽11再利用，可減少使用金屬的浪費，降低於金屬充填時的材料成本。
此外，回收溶融金屬之際，因第2本體4的擠壓部4a對接於半導體晶片K的表面，不充填至微小空間內，殘留於半導體晶片K上的剩餘金屬將可所剩無幾，亦可將金屬充填所需要的材料成本減至最低。
不僅如此，因設於前述回收管21的節流閥23，於回收溶融金屬M之際，打開開閉閥22，即使供給用桶槽11內與處理室5內處於連通狀態，供給用桶槽11內的真空壓在處理室5內無作用，該處理室5內可維持在加壓狀態，亦可維持良好的充填性。
此外，將溶融金屬M回收至供給用桶槽11的通路，可防止溶融金屬M的劣化(特別是氧化)，最好能做到不接觸外面氣體。
另外，供給用桶槽11內的溶融金屬M，最好透過合適的攪拌機做攪拌。已回收之溶融金屬M，雖與供給用桶槽內的溶融金屬M混合，透過攪拌可讓供給用桶槽11內的溶融金屬M的狀態均一化，可實現品質安定的金屬充填。此外，充填不良，或導致電極性能不良的原因的溶融金屬氧化物，因會浮於上面，攪拌時最好不要將其混入。
另外，在進行金屬充填前的待機時，雖溶融金屬將滯留於供給管13及回收管21內，此時，適當控制開閉閥14、22的同時，讓供給泵12啟動，溶融金屬M將經由供給用桶槽11→供給管13→供給泵12→回收管21→供給用桶槽11的通路循環。因已加熱的溶融金屬M會在這些零件間循環，所以可防止溶融金屬M滯留於部分零件產生變質。
另外，供給管13及回收管21最好盡量縮短。如前所述，為了不讓溶融金屬M冷卻固化，供給管13及回收管21需要先加熱至溶融金屬M的融點以上的溫度，配管長度越長，則需要多出加熱器或其電力花費。此外，配管一旦變長，恐因溫度差導致溶融金屬M在配管的一部分凝固或變質，若配管較短，則配管上的溫度會傳導全長易於均溫。
有關上述金屬充填裝置1的變形例，如下說明。〔第1實施例之變形例1〕
圖5為表示關於此變形例之充填金屬裝置50的構造說明圖。此外，此金屬充填裝置50，可置換成上述金屬充填裝置1之溶融金屬回收機構20，在此之構造具有迥異的溶融金屬機構51。因此，關於上述金屬充填裝置1與相同結構部份標註同一符號，以省略詳細說明。另外，關於金屬充填操作及溶融金屬的廢棄操作，同上述金屬充填裝置1，省略詳細說明，主要以溶融金屬的回收操作來說明之。
如圖5所示，前述溶融金屬回收機構51，是由存放已回收之溶融金屬之回收用桶槽52。與一端連接至前述處理部本體2與前述供給泵12之間的前述供給管13，與另一端連接至前述回收用桶槽52之回收管53，與介裝於此回收管53之開閉閥54及節流閥55，與一端連接至前述回收用桶槽52，另一端則連接至前述供給用桶槽11之回流管57，與介裝於此回流管57之回流用泵56，與介裝於此回流用泵56與前述供給用桶槽11之間之回流管之開關閥58，一端連接回收用桶槽52，另一端連接至前述加壓管32之減壓管59所構成。
此外，前述回收桶槽52，可將溶融金屬M維持在溶融狀態，先加熱到融點以上的溫度，有關前述回收管53，開關閥54，節流閥55，回流用泵56，回流管57及開關閥58，亦分別有極少量的溶融金屬M流通之部分，同樣先行加熱，如此便可防止溶融金屬M冷卻固化。
若根據此金屬充填裝置50，在關閉開關閥54的狀態下，因進行與上述之金屬充填裝置1相同的操作，溶融金屬M將充填至半導體晶片K的微小空間內。其次，在關閉開關閥14，打開開關閥54的狀態下，透過擠壓機7，讓第2本體4從前述待機位置移動至擠壓位置，其擠壓部4a一旦對接於半導體晶片K的表面時，處理室5內的容積會收縮，因此處理室5內的剩餘溶融金屬M將由閘閥15擠出而逆流，從供給用泵12之間的供給管13，經由分歧之回收管53，回收至回收用桶槽52。此時，因回收管53上設置有節流閥55，因此處理室5內之溶融金屬M，其壓力將可維持在所設定的壓力中。
其次，像這樣將所定量的溶融金屬M回收至回收用桶槽52時，於打開開關閥85的狀態下，驅動回流用泵56，將回收用桶槽內的溶融金屬M，經由回流管57，回流至供給用桶槽11。
像這樣透過此金屬充填裝置50，亦可達到與上述金屬充填裝置1的相同效果。
此外，於此金屬充填裝置50，由前述回流用泵56，回流管57即開關閥58所構成之回流機構部，並非一定必要，在適當的溶融金屬M回收至回收用桶槽52的階段，亦可手動操作，使回收用桶槽內的溶融金屬M回到供給用桶槽11內。〔第1實施例之變形例2〕
圖6為表示關於此變形例之充填金屬裝置60的構造說明圖。此外，此金屬充填裝置60，可置換成上述金屬充填裝置1之溶融金屬回收機構20，在此之構造具有迥異的溶融金屬機構61。因此，關於上述金屬充填裝置1與相同結構部份標註同一符號，以省略詳細說明。另外，關於金屬充填操作及溶融金屬的廢棄操作，同上述金屬充填裝置1，省略詳細說明，主要以溶融金屬的回收操作來說明之。
如圖6所示，前述溶融金屬回收機構61，是由一端連接至前述處理部本體2與前述供給泵12之間的前述供給管13，與另一端連接至前述回收用桶槽11之回收管62，與介裝於此回收管62之開閉閥63及節流閥64，與連接至前述回收管62之儲存槽65所構成。
前述儲存槽65，其內部具備有彈簧65a及透過此彈簧65a增加力量於前回收部62側之可動板65b，與回收管62的連接部及可動板65b之間由收容空間65c所形成的構造。接下來，彈簧65a將收容於收容空間65c內之溶融金屬M，經由可動板65b，用對應於彈簧係數之增加力量來擠壓。
此外，於此金屬充填裝置60亦可將溶融金屬維持在溶融狀態，回收管62，開閉閥63及節流閥65之至少有溶融金屬M流通的部份，以及儲存槽65要加熱至溶融金屬融點以上的溫度。
若根據此金屬充填裝置60，在關閉開關閥63的狀態下，因進行與上述金屬充填裝置1相同的操作，將溶融金屬充填於半導體晶片K的微小空間內。此外，上述彈簧65a的彈簧係數，透過該彈簧65a的增加力量，將作用於上述收容空間65c內的溶融金屬M的壓力，設定成比上述供給用泵12的出口壓力為高，因此，金屬充填操作時，由供給用泵所吐出之溶融金屬M，將不流進此儲存槽65。
其次，在關閉開關閥14及開關閥63的狀態下，透過擠壓機7讓第2本體4從上述待機位置移動至擠壓位置，其擠壓部4a對接於半導體晶片K的表面。透過這些，將使處理室5內的容積收縮，對應於此之處理室5內的剩餘溶融金屬M將從閘閥15擠出並逆流，從供給泵12之間的供給管13，經由分歧的回收管62，暫時回收至儲存槽65的收容空間65中。此外，理所當然地，上述擠壓機7，透過上述彈簧65a，將產生比作用於上述收容空間65c內的溶融金屬M的壓力還高的壓力，來擠壓上述處理室5內的溶融金屬M。
如此，將處理室5內的溶融金屬M回收至儲存槽65的收容空間65c之後，在閘閥15關閉的狀態下打開開關閥63的話，被回收至儲存槽65內的溶融金屬M，可透過彈簧65a的增加力道，從回收管62被擠壓出去，並經由此回收管62回收至供給用槽11。此外，設置於回收管62的節流閥64，具有控制從儲存槽65流至供給用槽11的溶融金屬M的流速的功能，使此溶融金屬M急速流向供給用槽11，防止此供給用槽11內部被攪亂的功能。
因此，透過此金屬充填裝置50，也可達到與上述金屬充填裝置1同樣的效果。
此外，前述儲存槽(Buffer Tank)65的彈簧65a並不在此範圍，相對於前述收容空間65c內部的溶融金屬所需要的增加力量的押回機來說若是屬於功能性物品的話，不論是何種結構都可以，例如，透過可動板65b背面中使氣體壓力起作用的結構及適合的促進器，亦可在可動板65b背面上施加作用力的結構。〔第1實施例之變形例3〕
圖7為關於此變形例相關的金屬充填裝置70之結構說明圖。此外，此金屬充填裝置70，是由上述金屬充填裝置1的結構，在拆下前述溶融金屬回收機構20的同時，作為供給用泵，利用如圖8所示的柱塞泵71，使此柱塞泵71具有與金屬回收機構功能的形態。因此，關於與上述金屬充填裝置1相同結構部份，將加上同一符號，省略該詳細說明。此外，金屬充填操作以及溶融金屬的廢棄操作，係與上述金屬填裝裝置1的情形相同，因此省略詳細書名，主要針對溶融金屬的回收操作做說明。
如圖8所示，構成本案例的金屬充填裝置70的柱塞泵71係由圓筒狀的內部空間之其中一側為汽缸室72a、另一側為加壓室72b的本體72與配置於此本體72內部空間內的柱塞73，及將前述汽缸室72a與加壓室72b區分成液密狀的伸縮囊74所構成。
前述柱塞73係設置於嵌合於前述汽缸室72a上的活塞部73a，與前述加壓室72b上，由比前述活塞部73a所形成小徑的加壓部73b，以及與這些活塞部73a及加壓部73b相連結的連結部73c所構成。此外，前述伸縮囊74，其中一方設置於前述汽缸室72a與加壓室72b之境界的前述本體72的內部上，另一方則設置於加壓部73b上，如上所述，用來將汽缸室72a與加壓室72b做液密狀的劃分。
此外，前述本體72中，前述汽缸室72a的，挟著前述活塞部73a兩側的範圍內，在圖8中經過上側(加壓側)範圍的加壓側汽門(port)72c，以及通過下側(回復側)範圍的回復側汽門72d所各自形成，可透過切換閥75做切換，從適當壓油供給源提供壓油至這些加壓側汽門72c以及回復側汽門72d。
再者，前述本體72中，經由加壓室72b的吸入汽口72e以及吐出氣口72f所形成，在吸入氣口72e係與前述供給用氣槽11相接的供給管13a連接，吐出氣口72f則與閘閥15相接的供給管13b連接。
透過此金屬填出裝置70，可實施與上述金屬充填裝置1相同的操作，將溶融金屬M充填至半導體晶片K的微小空間內。
此時，柱塞泵71可透過以下動作，將供給用槽11內的溶融金屬M供應至處理部本體1的處理室5內。
亦即，柱塞泵71，首先，在打開開關閥14的狀態下，透過從回復側氣口72d將壓油供應至回復側的汽缸室72a，使柱塞73移動到上方，藉由此動作，擴大加壓室72b內的容積，將供給用槽11內的溶融金屬M經由供給管13從前述吸入氣口72e吸入至加壓室72b內部。接著，在關閉開關閥14的狀態下，從加壓側氣口72c供應壓油至汽缸室72a，藉此使柱塞73往下方移動，來使加壓室72b內的容積收縮，使得加壓室72b內的溶融金屬M受到加壓，加壓後的溶融金屬M則經由吐出氣口72f吐出，並經由供給管13以及閘閥15供應至前述處理室5內部。
半導體晶片K的微小空間內被充填入溶融金屬M後，接著，在關閉開關閥14的狀態下，透過擠壓機7，來使第2本體4從前述待機位置移動至擠壓位置，使該擠壓部4a與至半導體晶片的表面相接。藉此，使處理室5內的容積收縮，並使處理室5內部的剩餘溶融金屬M從閘閥15被擠壓出逆流，經由供給管13流入柱塞泵71的加壓室72b內。此外，前述擠壓機7，如同可產生比柱塞泵71的吐出壓更高的壓力，可將前述處理室5內的溶融金屬M做擠壓，藉此，來使柱塞73往上方移動，使得加壓側的汽缸室72a內的壓油從加壓側氣口72c被擠壓回上流側，從而使加壓室72b的容積擴大，如上所述，使處理室5內部的溶融金屬M逆流，並流入柱塞泵71的加壓室72b內部。
如此，將處理室5內部剩餘的溶融金屬M回收至柱塞泵71的加壓室72b內部後，在關閉閘閥15的狀態下，打開開關閥14，柱塞泵71的柱塞73會因在作用於該加壓側的汽缸室72a的壓油而往下方移動，並將加壓室72b內的溶融金屬M擠壓至供給管13，被擠壓出來的溶融金屬M則經由該供給管13被回收至供給用槽11。
如此，做為供給泵，只要利用如柱塞泵71這類可容納逆流的溶融金屬的結構，即可使柱塞泵71擔任溶融金屬回收機構的功能，不需要設置如上例的特別機構。因此，可將裝置構造變為更簡便結構的同時，亦可讓避免溶融金屬M冷卻硬化的加熱器之應加熱的範圍縮至最小，以達成降低設備成本的目的。〔第2實施例〕
接著，有關本發明之第2實施形態，將以圖9為基礎來做說明。 1.裝置構成
首先，將針對第2實施形態相關的金屬充填裝置之裝置結構來做說明。如圖9所示，本案例之金屬充填裝置100，係由處理部本體110、擠壓機7、溶融金屬供給機構10、溶融金屬回收機構20、廢棄機構25、減壓機構30以及氣體供給機構40的各部所構成。此外，擠壓機7、溶融金屬供給機構10、溶融金屬回收機構20、廢棄機構25、減壓機構30以及氣體供給機構40，其連接至處理本體110的連接，雖與上述金屬充填裝置1不同，但其他結構是相同，因此賦予同一符號，並省略其詳細說明。
前述處理部本體100，係由保持前述半導體晶片K的保持元件111，及具有內部空間，其一端與前述保持元件111呈對向設置的筒狀元件112，及可在此筒狀元件112內部空間自由進出，且呈氣密狀插入的擠壓元件113等所構成。此外，此處理部本體100，可透過適當的加熱機，加熱至溶融金屬M融點以上的溫度。
前述保持元件111，係由透過無示意圖面的升降機構來做上下移動所構成，在透過此升降機構(無示意圖)往下方移動時，保持元件111與筒狀元件112會分離，使保持元件111能乘載至半導體晶片K上，並在透過前述升降機構(無示意圖)往上方移動時，其上面與筒狀元件112的下面相接，使這些可呈氣密狀而組裝起來。
此外，筒狀元件112的下面，係由可收納被保持元件111所保持的半導體晶片K的收納凹部112a所形成，保持元件111及筒狀元件112，係在半導體晶片K被保持於保持元件111上，且在被筒狀元件112的收納凹部112a所收納的狀態下做組裝。因此，像這樣，當保持元件111與筒狀元件112被組裝時，將可透過半導體晶片K、筒狀元件112以及擠壓元件113來形成氣密狀的處理室114。
此外，藉由這樣的結構，使半導體晶片K透過筒狀元件112被擠壓，在將溶融金屬M供給至處理室114之時，可防止半導體晶片K的上浮、及溶融金屬M回流進入半導體晶片K裏面，不僅如此，亦可將筒狀元件112的內徑改成大於半導體晶片K的外徑，使半導體晶片K能夠收納於筒狀元件112的內部空間內。在此種情況下，可透過保持元件111、筒狀元件112以及擠壓元件113來形成氣密狀的處理室114。
此外，筒狀元件112，具有形成前述處理室114的大徑的內徑部及比此小徑的內徑部，此小徑的內徑部內有嵌入前述氣密狀的擠壓元件113，從而使擠壓元件113的外周面與前述大徑的內周面之間生成空隙。
再者，筒狀元件112內，在極為靠近前述收納凹部112a的位置上，有穿過前述處理室114內部而配設的前述溶融金屬供給機構10的閘閥15以及廢棄機構25的閘閥28，此外，前述減壓機構30的閘閥35則穿過前述處理室114內部而配設於前述大徑的內徑部上方的位置。
此外，前述擠壓機7，可使前述擠壓元件113，在其下面與保持元件111所保持的半導體晶片K的表面相接的擠壓位置，與從半導體晶片K表面到所定之距離遠的待機位置之間移動。此外，在圖9中，畫的是將擠壓機7，連接至偏離擠壓元件113的中心位置的狀態，但這是因製圖狀況所作的調整，以理想的狀態來說，擠壓機7是連接到擠壓元件113的中心位置上的。 2.金屬充填操作
接著，將就具備上述結構的金屬充填裝置100的金屬充填操做順序做一說明。另外，在此處，主要是說明金屬充填以及回收剩餘溶融金屬的操作順序，有關理想形態等之附加要素方面，則與上述金屬充填裝置1的情況相同，故此省略該詳細之說明。
首先，如圖9所示，在保持元件111上乘載半導體晶片K的狀態下，將保持元件111與筒狀元件112組裝。另外，此時，擠壓機7需將擠壓元件113置於待機位置上。
此外，供給用槽11內部，透過減壓機31而呈真空狀態，閘閥15、28、35各別被關閉，開關閥14、22、34、43也各別被關閉。
之後，將開關閥34及閘閥35打開，透過減壓管33將處理室114內部的空氣排出，使處理室114內部也與供給用槽11同樣呈真空狀態。
接著，在處理室114內部保持於真空狀態下，起動供給泵12的同時，將開關閥14以及閘閥15打開，對供給用槽11內的溶融金屬M加壓，並將溶融金屬M供給至處理室114的內部使其可覆蓋半導體晶片K整體，至少需是能使擠壓元件113的下端部完全浸泡在溶融金屬M中的量。藉此，減壓機31可將溶融金屬M充填至呈真空狀態的半導體晶片K的微小空間內。
接著，如已述之，為減低溶融金屬M的表面張力的影響，並彌補半導體晶片K濕潤性不佳，從而實施足夠的金屬充填，最好能以多量到一定程度的溶融金屬M來覆蓋半導體晶片K。例如，只要供給厚度10mm的溶融金屬M，半導體晶片K的所有範圍都即可被足夠分量的溶融金屬M所覆蓋，可在微小空間內穩定地做金屬充填。因此，藉由擠壓機7而決定位置的擠壓元件113的前述待機位置，係設定為由該擠壓元件113下面與半導體晶片K上面之間的間隙，在半導體晶片K上所應形成的溶融金屬M的厚度以上。
接著，關閉開關閥34，並在關閉開關閥14以及閘閥15的狀態下，打開開關閥43，從氣體供給機41透過氣體供給管42將已加壓的非活性氣體供給至處理室114內，並對該處理室114內部加壓。藉此，處理室114內的溶融金屬M受到加壓，並使溶融金屬M透過此氣體壓力被充填至微小空間內部，因此可在無空隙及氣泡的狀態下做充填。此外，所供給的溶融金屬M的量，需能將該擠壓元件113的下端部完全浸泡在溶融金屬M中，因此在將非活性氣體供給至處理室114內部，並對溶融金屬M加壓之時，擠壓元件113的下面與半導體晶片K表面之間，不能有非活性氣體逆流進入的情形，且不能有已充填之微小空間內的溶融金屬M被置換成非活性氣體的不良狀況發生。
接著，藉由擠壓機7使擠壓元件113往下方的擠壓位置移動，使其下方與半導體晶片K的表面相接。藉此，半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M會從半導體晶片K上被擠壓出來。
接下來，在關閉供給管13的開關閥14的狀態下，將回收管21的開關閥22以及閘閥15打開。藉此，在處理室114內受到非活性氣體加壓的剩餘溶融金屬M從閘閥15擠壓逆流出去，並經由與從供給泵12之間的供給管13分歧出來的回收管21，回收至供給用槽11。此時，回收管21上設有節流閥23，因此處理室5內部的溶融金屬M，會被該設定壓力維持住。
此外，溶融金屬M的液面下降時，若從閘閥15將非活性氣體排出的話，此非活性氣體會進入供給管13、供給泵12及供給用槽11內，因此回收操作最好在從閘閥15將非活性氣體排出之前就結束為佳。
另外，當因排出而使得溶融金屬M液面降低，而這個靠近半導體晶片K時，可能會發生微小空間內部的溶融金屬M與非活性氣體互相置換的情形。因此，為防止此種不良狀況發生，在擠壓元件113的下面外周上，設置如O型環等封裝元件，在擠壓元件113的下面與半導體晶片K的表面相接時，在半導體晶片K表面形成的微小空間存在的範圍，最好能將此封裝元件包圍封裝住為佳。如此一來，即可將因封裝元件而被包圍的範圍與，非活性氣體所存在的外部範圍，做一氣密狀的阻斷，上述的置換情形便不會發生。
因此，上述氣體供給機構40的作用，與溶融金屬M的回收有直接的關聯，可透過與溶融金屬回收機構20的協力動作，達到溶融金屬M回收的效果。因此，氣體供給機構40，在本發明中係擔任溶融金屬回收功能的一部份功能。
如上之動作，在將處理室114內剩餘的溶融金屬M回收之後，接著，關閉開關閥22以及閘閥15，然後，再打開閘閥28，將供給至處理室114內的非活性氣體排氣至廢氣槽26。藉此，處理室內114可透過非活性氣體掃除氣體，並藉著此非活性氣體的氣流，將處理室114內殘留的少許溶融金屬M從閘閥28經由廢氣管27回收至廢氣槽26。
此外，在此掃除氣體操作中，如上述，擠壓元件113的下面外周上設有O形環等封裝元件，藉由上述掃除氣體，可防止微小空間內發生溶融金屬M與非活性氣體置換的情形。
接著，將閘閥28、開關閥43以及閘閥35關閉，然後，停止處理部本體110的加熱，並使其冷卻至溶融金屬M融點以下的溫度，使充填至半導體晶片K的溶融金屬M固化。藉由擠壓機7使擠壓元件113往上方的待機位置移動後，透過前述升降機構(無圖示)使保持元件111往下方移動，使其從筒狀元件112分離，並將保持元件111上的半導體晶片K取出，結束對一個半導體晶片K的金屬充填處理。而後，若要對複數的半導體晶片K實施連續的充填處理時，只需重複施行上述處理即可。 3.總結
如以上所詳述的，透過本案例的金屬充填裝置100，可將半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M，透過擠壓機7以及溶融金屬回收機構20的作用，從該半導體晶片K上回收至供給用槽11做再利用，可減少使用之金屬材料的浪費，降低金屬充填的材料成本。
此外，由於在回收溶融金屬M時，是將擠壓元件113與半導體晶片K的表面相接，因此不會充填至微小空間內，可使半導體晶片K上的殘留剩餘金屬量減至極低，將金屬充填所需的材料成本降至最低限度。此外，也可將冷卻後不要的固化金屬從半導體晶片K上去除所需花費的工時縮減至最小限度。
再者，前述回收管21上設置有節流閥23，因此在回收溶融金屬M時，即便將開關閥22打開，使供給用槽11內與處理室114內呈連通狀態，供給用槽11內的真空壓也不會對處理室114內產生作用，可使該處理室114內維持在加壓狀態下，保持良好的充填性。
接下來，將就上述金屬充填裝置100的變形例做一說明。〔第2實施例之變形例1〕
圖10為與此變形例相關的金屬充填裝置120之構造說明圖。此外，此金屬充填裝置120，相對於上述金屬充填裝置100的溶融金屬回收機構20，則是具備有上述金屬充填裝置50的溶融金屬回收機構51之構造。因此，與上述金屬充填裝置100相同構造之部份將賦予同一符號，省略詳細說明。此外，金屬充填操作以及溶融金屬的廢氣操作方面，因與上述金屬充填裝置100的情形相同，故省略詳細說明，主要針對溶融金屬的回收操作方面做一說明。
透過此金屬充填裝置120，可在開關閥54關閉的狀態下，藉著與上述金屬充填裝置100同樣的操作，將溶融金屬M供給至處理室114內。之後，在開關閥14以及閘閥15關閉的狀態下，將閘閥35以及開關閥43打開，從氣體供給機41透過氣體供給管42將已加壓的非活性氣體供給至處理室114內，對該處理室114內加壓。藉此，處理室114內的溶融金屬M受到加壓，處理室114內的溶融金屬M，可藉此氣體壓力被充填至微小空間內的全部範圍內。
接著，透過擠壓機7使擠壓元件113往下方的擠壓位置移動，並使其下面與半導體晶片K的表面相接。藉此，半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M將從該半導體晶片K上被擠壓出去。
接下來，將回收管53的開關閥54、以及閘閥15打開。藉此，將處理室114內以非活性氣體加壓過的剩餘溶融金屬M將從閘閥15被擠壓逆流，並經由與供給泵12之間的供給管13分歧出去的回收管53，將其回收至回收用槽52中。此時，因回收管53上設有節流閥55，因此處理室114內的溶融金屬M，其壓力可維持在所定之壓力。
而後，像這樣當將所定量的溶融金屬M回收至回收用槽52，在開關閥58打開的狀態下驅動回流用泵56，可將回收用槽52內的溶融金屬M經由回流管57回流至供給用槽11。
像這樣，透過此金屬充填裝置120，亦可達到與上述金屬充填裝置1以及金屬充填裝置100同樣的效果。
另，在此金屬充填裝置120中，由前述回流泵56、回流管57以及開關閥58所構成的回流機構部，並非絕對必要，在適量的溶融金屬M被回收至回收用槽52的階段時，亦可透過手動操作，將回收用槽52內的溶融金屬M送回供給用槽11中。〔第2實施例之變形例2〕
圖11為與此變形例相關的金屬充填裝置130的構造說明圖。另，此金屬充填裝置130，相對於上述金屬充填裝置100的溶融金屬回收機構20，則是具備上述金屬充填裝置60的溶融金屬回收機構61的構造。因此，與上述金屬充填裝置100相同構造之部份將賦予同一符號，省略詳細說明。另外，金屬充填操作及溶融金屬的廢氣操作方面，因與上述金屬充填裝置100的情形相同，故省略詳細說明，主要針對溶融金屬回收操作方面做一說明。
透過此金屬充填裝置130，可在開關閥63關閉的狀態下，藉著與上述金屬充填裝置100同樣的操作，將溶融金屬M供給至處理室114內。之後，在開關閥14以及閘閥15關閉的狀態下，將閘閥35以及開關閥43打開，從氣體供給機41透過氣體供給管42將已加壓的非活性氣體供給至處理室114內，對該處理室114內加壓。藉此，處理室114內的溶融金屬M受到加壓，處理室114內的溶融金屬M，可藉此氣體壓力被充填至微小空間內的全部範圍內。
接著，透過擠壓機7使擠壓元件113往下方的擠壓位置移動，並使其下面與半導體晶片K的表面相接。藉此，半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M將從該半導體晶片K上被擠壓出去。
接著，在開關閥14以及開關閥63關閉的狀態下，將閘閥15打開。藉此，處理室114內以非活性氣體加壓過的溶融金屬M將從閘閥15被擠出逆流，並經由與供給泵12之間的供給管13分歧出去的回收管62，暫時將其回收至儲存槽65的收容空間65c中。此外，理所當然的，前述氣體供給機41所供給的非活性氣體的壓力，將被設定為比透過前述彈簧65a作用於前述收容空間65c內的溶融金屬M上的壓力更高的壓力。
像這樣將處理室114內的溶融金屬M回收至儲存槽65的收容空間65c後，在閘閥15關閉的狀態下打開開關閥63，被回收至儲存槽65內的溶融金屬M，可藉由彈簧65a的增加力道，被擠出至回收管62，並經由此回收管62回收至供給用槽11。
像這樣，透過此金屬充填裝置130，亦可達到與上述金屬充填裝置1以及金屬充填裝置100同樣的效果。〔第2實施例之變形例3〕
圖12為與此變形例相關的金屬充填裝置140之構造說明圖。此外，此金屬充填裝置140，係從上述金屬充填裝置100的構造中，將前述溶融金屬回收機構20拆下，同時做為供給用泵，使用了上述金屬充填裝置70的柱塞泵71，使此柱塞泵71具有金屬回收機構的功能。因此，與上述金屬充填裝置100相同構造之部份將賦予同一符號，省略詳細說明。此外，金屬充填操作以及溶融金屬的廢氣操作方面，因與上述金屬充填裝置100的情形相同，故省略詳細說明，主要針對溶融金屬的回收操作方面做一說明。
只要透過此金屬充填裝置140，實施與上述金屬充填裝置70相同的操作，即可將溶融金屬M供給至處理室114內。
接著，在開關閥14以及閘閥15關閉的狀態下，將閘閥35以及開關閥43打開，從氣體供給機41透過氣體供給管42將已加壓的非活性氣體供給至處理室114內，對該處理室114內加壓。藉此，處理室114內的溶融金屬M受到加壓，處理室114內的溶融金屬M，可藉此氣體壓力被充填至微小空間內的全部範圍內。
接著，透過擠壓機7使擠壓元件113往下方的擠壓位置移動，並使其下面與半導體晶片K的表面相接。藉此，半導體晶片K上的剩餘溶融金屬M將從該半導體晶片K上被擠壓出去。
接下來，打開閘閥15。藉此，可在處理室114內將以非活性氣體加壓過的剩餘溶融金屬M從閘閥15擠出逆流，並經由供給管13，使其流入柱塞泵71的加壓室72b內部。此外，由前述氣體供給機41所供給的非活性氣體壓力，係設定為高於比柱塞泵71的吐出壓力，藉此，當柱塞73往上方移動時，加壓側的汽缸室72a內的液壓油會從加壓測氣口72c被擠壓回上流側，緊跟著，加壓室72b的容積會擴大，如上述般，處理室5的溶融金屬M會逆流，並流入柱塞泵71的加壓室72b內部。
像這樣，若在將處理室5內的剩餘溶融金屬M回收至柱塞泵71的加壓室72b內部後，在閘閥15關閉的狀態下，打開開關閥14，則柱塞泵73會因作用於該加壓側汽缸室72a的液壓油而往下方移動，並將加壓室72b內的溶融金屬M擠壓至供給管13，被擠壓出去的溶融金屬M則經由該供給管13被回收至供給用槽11。
像這樣，透過此金屬充填裝置140，亦可達到與上述金屬充填裝置1以及金屬充填裝置100同樣的效果。〔第1以及第2實施例之另一變形例〕
接下來，將就上述第1以及第2實施形態中的另一變形例做說明。此變形例係，在上述金屬充填裝置1、50、60、100、120、130中的回收管21、53、62的前述一端，各別連接到處理部本體2、110上的形態結構。
圖13中，做為此變形例的代表，將上述金屬充填裝置1的回收管21之一端，穿過處理室5般地，將連接於設置在第2本體的閘閥24上的結構標示為金屬充填裝置1'。此外，此結構，亦適用於上述金屬充填裝置50、60、100、120、130。
在此金屬充填裝置1'中，第2本體處於待機位置，關閉開關閥34、43以及閘閥28、35，並在開關閥14、22以及閘閥15、24打開的狀態下，驅動供給用泵12，並將供給用槽11內的溶融金屬M經過加壓供給至處理室5內，當處理室5內充滿溶融金屬M時，剩餘的溶融金屬M會經由回收管21被回收至供給用槽11。在處理室5內部充滿溶融金屬M之後，亦可在短時間持續供給溶融金屬M，藉此在處理室5內做出溶融金屬M的分流，若在供給13中有殘留的溶融金屬M時，可將之送回供給用槽11，使做為充填材料的溶融金屬M達到均質化的效果。
接下來，如上述般，在供給溶融金屬M之後，關閉閘閥15、24，將第2本體4增加力道至下方，並對處理室5內的溶融金屬M加壓，之後，在打開閘閥24的狀態下，使第2本體4往下方移動，則處理室5內剩餘的溶融金屬M將從閘閥24流出，並經由回收管21被回收至供給用槽11中。
此外，在上述金屬充填裝置100、120、130的情況中，閘閥24係與閘閥15相同高度地裝設於筒狀元件112上。然後，在關閉閘閥15的狀態下，將閘閥24以及開關閥22打開，並藉由氣體供給機41所供給的非活性氣體，使處理室114內剩餘的溶融金屬M自閘閥24流出並適當加以回收。
以上，就本發明之具體實施形態逐一做說明，但本發明所採取之形態，並不侷限於此。
若要加以補充的話，上述實施形態中配管及閥的數量並不僅侷限於以上案例中所設，可因應需求，適當加以設置。此外，閘閥15、28、35的設置位置亦不侷限於以上案例所述，亦可適當做變更。
此外，在上述金屬充填裝置1、50、60、70中，係藉由擠壓機7使第2本體4移動，但並不侷限於此，亦可透過擠壓機7使第1本體3移動，第1本體3與第2本體4的位置關係，可依前述待機位置與擠壓位置之關係來決定。 [產業上之利用可能性]
如同以上之說明，本發明，可妥善地把溶融金屬充填至被處理物表面上所形成的微小空間(空洞，貫通孔)內之金屬充填裝置。
1、1'、50、60、70‧‧‧金屬充填裝置
100、110、130、140‧‧‧金屬充填裝置
2‧‧‧處理部本體
3‧‧‧第1本體
4‧‧‧第2本體
5‧‧‧處理室
7‧‧‧擠壓機
10‧‧‧溶融金屬供給機構
11‧‧‧供給用槽
12‧‧‧供給用泵
13‧‧‧供給管
15‧‧‧閘閥
20、51、61‧‧‧溶融金屬回收機構
21、53、62‧‧‧回收管
22、54、63‧‧‧開關閥
40‧‧‧氣體供給機構
110‧‧‧處理部本體
111‧‧‧保持元件
112‧‧‧筒狀元件
113‧‧‧擠壓元件
114‧‧‧處理室
K‧‧‧半導體晶片
M‧‧‧溶融金屬
圖1係關於本發明之第1實施形態金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖2係關於第1實施形態金屬充填裝置的動作之說明圖。
圖3係關於第1實施形態金屬充填裝置的動作之說明圖。
圖4係關於第1實施形態金屬充填裝置的動作之說明圖。
圖5係關於第1實施形態之變形例1金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖6係關於第1實施形態之變形例2金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖7係關於第1實施形態之變形例3金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖8係圖7所示金屬充填裝置之供給用泵的剖面圖。
圖9係關於本發明之第2實施形態金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖10係關於第2實施形態之變形例1金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖11係關於第2實施形態之變形例2金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖12係關於第2實施形態之變形例3金屬充填裝置的構造示意說明圖。
圖13係關於第1及第2實施形態之變形例之金屬充填裝置的構造之示意說明圖。

权利要求:
Claims (15)
[1] 一種金屬充填裝置，其特徵在於：係將溶融金屬充填至被處理物表面上所形成的開口的微小空間內的金屬充填裝置，金屬充填裝置上包括：具備有保持住前述被處理物之處理室的處理部本體；儲存溶融狀態金屬之供給用桶槽，其一端連接前述供給用桶槽，另一端則連接前述處理本體之處理室之供給管；以及插裝於該供給管，經由前述供給管將前述供給用桶槽內的溶融金屬供給至前述處理室內之供給機所構成之溶融金屬供給機構；以及將供給至前述處理室內的溶融金屬，從該處理室內回收的溶融金屬回收機構。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述處理部本體包含：形成前述處理室之凹部；在該凹部內將前述被處理物保持住之第1本體；設有呈氣密狀嵌合於前述凹部處之擠壓部之第2本體；前述金屬充填裝置更具有可使前述第1本體及第2本體的至少其中一方朝相互離反方向移動之擠壓機構；前述擠壓機構，亦可做為前述溶融金屬回收機構的部份功能。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述擠壓機構，可在前述第2本體擠壓部對接於前述第1本體內之被處理物表面之擠壓位置，及前述第1本體與第2本體相互離反的待機位置處上，讓前述第1本體及第2本體的至少其中一方做移動。
[4] 如申請專利範圍第2或3項所述之金屬充填裝置，其特徵在於：前述溶融金屬回收機構，係由一端為前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，或連接於前述處理部本體之處理室上，另一端為連接至前述供給用桶槽之回收管，及插裝於該回收管，用來控制該回收管的開閉狀態的回收用控制閥所構成。
[5] 如申請專利範圍第4項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述溶融金屬回收機構，還具有前述回收用控制閥與前述供給管、或與處理部本體之間之前述回收管，或連接於前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，可將從前述處理部本體回收之溶融金屬暫存的儲存槽，而該儲存槽則具有擠回機，可將暫存的溶融金屬擠回至前述連接管。
[6] 如申請專利範圍第2或3項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述溶融金屬回收機構，包含：儲存溶融狀態金屬之回收用桶槽，一端為前述處理部本體和前述供給機之間的前述供給管，或連接於前述處理部本體之處理室，另一端為連接至前述回收用桶槽之回收管，及插裝於該回收管，用來控制該回收管的開關狀態的回收用控制閥。
[7] 如申請專利範圍第6項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前前述溶融金屬回收機構，還包含有：一端連接前述回收用桶槽，另一端連接於前述供給用桶槽之回流管；以及插裝於該回流管，讓前述回收用桶槽內的溶融金屬，經由前述回流管，回流至前述回流用桶槽的回流機。
[8] 如申請專利範圍第2或3項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述供給機，可容納逆流之溶融金屬，亦可作為前述溶融金屬回收機構的部份功能。
[9] 如申請專利範圍第1項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述處理部本體，不僅包含有：保持前述被處理物之保持元件；一端設置於前述保持部對向之具有內部空間的筒狀元件；可於該筒狀元件的內部空間自由進出、且呈氣密狀插入之擠壓元件，同時還有透過保持於前述保持元件之被處理物或前述保持元件，及前述筒狀元件以及前述擠壓元件所形成的氣密狀處理室；前述金屬充填裝置，還具備有連接至前述處理室，將加壓氣體供給至該處理室內之氣體供給機構；及相對於前述保持元件所保持之被處理物，可使前述擠壓元件進出之擠壓機構；前述擠壓機構，可使前述擠壓元件在對接於前述被處理物的表面之擠壓位置，及從前述被處理物反離出的待機位置上做移動；前述氣體供給機構，亦可做為前述溶融金屬回收機構的部份功能。
[10] 如申請專利範圍第9項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述擠壓元件與前述被處理物的對接面上設置有封裝元件，可在與前述被處理物對接之際，把在前述被處理物表面上形成的微小空間所存在的範圍圈住封裝。
[11] 如申請專利範圍第9或10項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述溶融金屬回收機構，係由一端為前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，或連接於前述處理部本體之處理室上，另一端為連接至前述供給用桶槽之回收管，及插裝於該回收管，用來控制該回收管的開關狀態的回收用控制閥所構成。
[12] 如申請專利範圍第11項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述溶融金屬回收機構，還具備有前述回收用控制閥與前述供給管、或與處理部本體之間之前述回收管，或連接於前述處理部本體與前述供給機之間的前述供給管，可將從前述處理部本體回收之溶融金屬暫存的儲存槽，而該儲存槽則具備有擠回機，可將暫存的溶融金屬擠回至前述連接管。
[13] 如申請專利範圍第9或10項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述溶融金屬回收機構，包含：儲存溶融狀態金屬之回收用桶槽，一端為前述處理部本體和前述供給機之間的前述供給管，或連接於前述處理部本體之處理室，另一端為連接至前述回收用桶槽之回收管，及插裝於該回收管，用來控制該回收管的開關狀態的回收用控制閥。
[14] 如申請專利範圍第13項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前前述溶融金屬回收機構，還包含有：一端連接前述回收用桶槽，另一端連接於前述供給用桶槽之回流管；以及插裝於該回流管，讓前述回收用桶槽內的溶融金屬，經由前述回流管，回流至前述回流用桶槽的回流機。
[15] 如申請專利範圍第9或10項所述之金屬充填裝置，其特徵在於，前述供給機，可容納逆流之溶融金屬，亦可做為前述溶融金屬回收機構的部份功能。

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