JP2004172437A - 薬液処理装置および薬液処理方法ならびにそれを用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
薬液処理装置および薬液処理方法ならびにそれを用いた半導体デバイスの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】被処理面31に沿って常時ほぼ一定の方向に薬液20を流し、この被処理面31上の薬液20の速度勾配を300/秒以上とすることにより、ブラインドホール内のエアトラップを解消し、所望の薬液処理を行なう。被処理部材30は薬液処理カップ10内に配置され、薬液20はポンプ装置により被処理面31に沿って流される。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハなどの被処理部材に対して薬液処理を行なう薬液処理装置および薬液処理方法ならびにそれを用いた半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスは、一般にシリコンなどのIV族またはガリウム砒素などのIII―V族化合物からなる半導体ウエハを用いて作られる。完成した半導体デバイスでは、半導体ウエハを分割した半導体基板の裏面側の接地電極に電気的な接続を行なうために、半導体基板をその表面側から裏面側へ貫通するバイアホールが形成され、このバイアホールに対して、洗浄工程およびメッキ工程などの薬液処理を行なうことが多い。これらの洗浄工程およびメッキ工程は、多数の半導体デバイスに分離される前の半導体ウエハに対して、実施される。この半導体ウエハは、多数の半導体装置のそれぞれの半導体基板となる部分に、それぞれバイアホールを持っており、この半導体ウエハは各バイアホールの一方の開口が塞がれた状態、すなわち、各バイアホールがブラインドホールとされた状態で、洗浄工程およびメッキ工程が実施される。
【0003】
この洗浄工程では、ブラインドホール内の汚染物質やエッチング残渣またはレジスト残渣の除去が行なわれる。例えば、このようなブラインドホールを持った半導体デバイスの製造工程では、ブラインドホールが例えば反応性イオンエッチングなどで形成されるが、この反応性イオンエッチングで形成されたブラインドホールの内部には、反応性イオンエッチング中に生成する炭素、塩素などを含む有機ポリマーなどの残渣およびレジスト残渣が残存するので、メッキ工程の前には、この残渣を除去する洗浄工程が実施される。
また、ブラインドホールの内表面には金(Au)などのメッキ処理を行なうことが多い。このメッキ工程は洗浄工程に続いて実施され、ブラインドホールとされた各バイアホールの内表面にメッキ層が形成される。このメッキ工程には、無電解メッキ処理と、電解を伴うメッキ処理が含まれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これらの洗浄工程およびメッキ工程には、洗浄液、メッキ液などの薬液をブラインドホールの内表面に接触させる必要がある。しかし薬液に浸漬する前の半導体ウエハは、乾燥された状態であり、各ブラインドホールの内表面も乾いている。このような乾燥した半導体ウエハを薬液に浸漬した場合、各ブラインドホールの内部に気泡を取り込んだエアトラップが形成されることが多い。このエアトラップは、ブラインドホールの内表面の一箇所に気泡が滞留したものであり、ブラインドホールの内表面の全面に、薬液が接触するのを阻害する。このエアトラップが発生すると、ブラインドホール内の洗浄不良、メッキ不良が発生し、完成した半導体デバイスの信頼性の低下および歩留まり低下をもたらす。
【0005】
特開平5−299406号公報の図1には、基板洗浄層の洗浄液供給口から供給された洗浄液を、整流板を用いて基板の水平方向に流して、基板を洗浄する基板洗浄槽が提案されている。また特開平5−21413号公報にも、スリット状壁面を用いて薬液を平行に流し、半導体基板を洗浄する洗浄装置と洗浄方法が提案されている。しかし、ブラインドホールに対する薬液処理装置および薬液処理方法はこれらの先行技術には開示されていない。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−299406号公報、特にその図1とその説明。
【特許文献2】
特開平5−21413号公報、特に図1、3とその説明。
【0007】
この発明は、ブラインドホールを有する被処理面に対しても、エアトラップによる処理不良の発生を防止することのできる改良された薬液処理装置を提案するものである。
また、この発明は、ブラインドホールに対して、エアトラップによる処理不良の発生を防止することのできる改良された薬液処理方法を提案するものである。さらに、この発明は、エアトラップによる処理不良の発生を防止することのできる改良された薬液処理工程を含む半導体装置の製造方法を提案するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明による薬液処理装置は、内部に被処理部材が設置される薬液処理カップと、この薬液処理カップ内に薬液を流通させるポンプ装置とを有し、前記被処理部材の被処理面が上を向いたフェイスアップ方式で前記被処理面を薬液処理する薬液処理装置であって、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面を薬液処理するように構成されたことを特徴とする。
【0009】
被処理面が上を向いたフェイスアップ方式で被処理面を薬液処理する薬液処理装置において、薬液を被処理面に沿って常時実質的に、300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら被処理面を薬液処理する構成は、ブラインドホールを有する被処理面に対しても、ブラインドホール内に滞留する気泡をブラインドホールから引き出し、エアトラップを解消する作用をもたらす。このエアトラップの解消に基づき、ブラインドホールを有する被処理面に対しても、エアトラップによる処理不良の発生を防止することができる。
【0010】
また、この発明による薬液処理方法は、被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する被処理部材を、前記被処理面が上を向くようにして薬液処理カップ内に設置し、前記被処理面に薬液処理を行なう薬液処理方法であって、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面を処理することを特徴とする。
【0011】
被処理面が上を向くようにして被処理面を薬液処理する薬液処理方法において、薬液を被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら被処理面を薬液処理する方法は、ブラインドホールを有する被処理面に対して、ブラインドホール内に滞留する気泡をブラインドホールから引き出し、エアトラップを解消する作用をもたらす。このエアトラップの解消に基づき、ブラインドホールを有する被処理面に対して、エアトラップによる処理不良を防止しながら、薬液処理を行なうことができる。
【0012】
さらに、この発明による半導体デバイスの製造方法は、被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する半導体ウエハに対する薬液処理工程を含む半導体デバイスの製造方法であって、前記薬液処理工程では、前記被処理面が上に向くようにして前記半導体ウエハが薬液処理カップ内に設置され、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面が処理されることを特徴とする。
【0013】
半導体ウエハに対する薬液処理工程において、被処理面が上を向くように半導体ウエハを薬液処理カップ内に設置し、薬液を被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら被処理面を薬液処理する方法は、ブラインドホールを有する被処理面に対して、ブラインドホール内に滞留する気泡をブラインドホールから引き出し、エアトラップを解消する作用をもたらす。このエアトラップの解消に基づき、ブラインドホールを有する被処理面に対して、エアトラップによる処理不良の発生を防止しながら、薬液処理を行なうことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明による薬液処理装置の実施の形態1を示す全体構成図である。この図1に示す薬液処理装置について説明し、併せてこの実施の形態1による薬液処理装置を用いた薬液処理方法およびそれを用いた半導体デバイスの製造方法について説明する。
【0015】
図1に示す薬液処理装置100は、薬液処理カップ10と、薬液を貯蔵する薬液タンク40と、薬液を薬液処理カップ10に供給するポンプ装置50と、薬液循環系60とを有する。
【0016】
薬液処理カップ10は、薬液供給口11と、薬液排出口12を有し、また薬液タンク40は、薬液流通口41、42を有し、ポンプ装置50は薬液の吐出口51と吸入口52を有する。薬液処理カップ10の薬液供給口11はパイプ61によってポンプ装置50の吐出口51に接続され、また薬液処理カップ10の薬液排出口12はパイプ62によって薬液タンク40の薬液流通口41に接続され、さらに薬液タンク40の流通口42はパイプ63によってポンプ装置50の吸入口52に接続されている。薬液処理カップ10、薬液タンク40、ポンプ装置50およびパイプ61、62、63によって、薬液循環系60が構成されている。
【0017】
図2は薬液処理カップ10の内部構成を示す断面図である。この薬液処理カップ10は、薬液20によって被処理部材30、すなわち半導体ウエハを薬液処理する閉鎖型の薬液処理カップとして構成されている。この薬液処理カップ10は、例えば直方体形状の容器13によって囲まれた閉鎖型の処理室15を有する。容器13の両側壁には、処理室15に通じる薬液供給口11と、薬液排出口12が互いに対向して付設されている。
この処理室15は、ポンプ装置50から薬液供給口11に供給された薬液20が薬液排出口12に向かって、所定の圧力で、しかも所定の流速をもって流通するように、構成される。容器13の底部壁面には、ウエハ保持台17が配置され、このウエハ保持台17には半導体ウエハ30が被処理部材として取り付けられる。この被処理部材30、すなわち半導体ウエハは、その被処理面31が鉛直方向に上を向くようにして、フェイスアップ方式で、取り付けられている。薬液20は、薬液供給口11から薬液排出口12に向かって、処理室15内をほぼ水平に流通し、この薬液20は、被処理面31上を、被処理面31に沿って所定の速度勾配をもって流通される。
【0018】
この薬液処理カップ10の処理室15における薬液20の流通は、ポンプ装置50によってもたらされる。ポンプ装置50には、例えばマグネットポンプが使用される。このマグネットポンプ50は、薬液供給口11に対して、常時実質的に一定の圧力で薬液20を供給し、処理室15内において、薬液20を薬液排出口12に向かって、被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に流通させる。
【0019】
図3は被処理部材30、すなわち半導体ウエハの被処理面31に対する薬液20の流通状態を拡大して示す。被処理部材30はその一部分が拡大して図示され、その被処理面31には、ブラインドホール33が開口している。このブラインドホール33はバイアホールの下側の開口端を塞いだものである。半導体ウエハ30は、個々の半導体デバイスに分離される前の半導体ウエハであり、各半導体デバイスに対応して、少なくとも1つのブラインドホール33が形成されている。このブラインドホール33は半導体ウエハ30から分離された半導体デバイスにおいて、その半導体基板の裏面に所定の電位を与えるために形成される。図3には、単に1つのブラインドホール33を含む半導体ウエハ30の一部分だけが図示されているが、実際には多数の各半導体デバイスのそれぞれに対応してブラインドホール33が形成されている。この多数の各ブラインドホール33はそれぞれの上側の開口端が被処理面31に開口している。
【0020】
薬液20は、被処理面31に沿って所定の流速Vをもって、この被処理面31に沿って被処理面31に接触しながら、図3に矢印で示すように層流となって常時実質的に一定方向に流通する。この薬液20の流れは、被処理面31と実質的に平行である。ブラインドホール33内にトラップされた気泡35が被処理面31上の薬液20の流れによって、引き出される。
被処理面31上における薬液20の流れの詳細が図4の説明図に示される。図4において横軸は被処理面31であり、縦軸は被処理面31からの距離Zを示す。薬液20は図4の矢印Aの方向に、被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に流れる。被処理面31においては、薬液20の速度は0であるが、図4の説明図に示すように、被処理面31から離れるにしたがってより大きな速度V1、V2、V3(V1<V2<V3)となる。最も大きな速度V3において、速度は飽和して一定となる。被処理面31からの距離Z3において、最大速度V3となる。
被処理面31からの距離ZがZ3以下の範囲において、流速Vは距離Zに比例して増大する。この流速Vの変化の勾配、すなわち速度勾配αはdV/dZで定義される。この速度勾配αの単位は(/秒)である。
【0021】
この発明は、被処理面31上における薬液20の速度勾配αを所定値、300/秒以上として、薬液20による薬液処理を行なうことを特徴とする。この発明では、被処理面31上における薬液20の速度勾配αが大きいほど、ブラインドホール33内に滞留する気泡35が、薬液20の流れによって引き出される効果が大きくなることに着目された。この薬液20の流れによって気泡35が引き出される効果はエントレンメント現象と呼ばれる現象に基づくものである。このエントレンメント現象は、例えば日本機械学会発行の「機械工学便覧第7刷」A5−48ページに記載されているように、流れの境界層外の流体(ブラインドホール内の気泡)が、境界層に吸い込まれ、境界層内に流入する現象である。
【0022】
図5は半導体ウエハ30の被処理面31における気泡除去率と、処理時間との関係を、速度勾配αをパラメータとして示す実験結果である。図5において、横軸は処理時間(分)であり、処理開始時点からの時間であり、その縦軸は、ブラインドホール33からの気泡除去率(%)である。黒い丸印●で示した曲線B5は、被処理面31上の薬液20の速度勾配αを600/秒とした場合の実験結果であり、黒い四角■で示した曲線B4は、その速度勾配αを450/秒とした場合の実験結果であり、また黒い三角▲で示した曲線B3は速度勾配αを300/秒とした場合の実験結果である。さらに、黒い菱◆で示した曲線B2は速度勾配αを150/秒とした場合、また×で示した曲線B1は速度勾配αを0/秒とした場合のそれぞれの実験結果である。
【0023】
図5において、速度勾配αが600/秒であれば、曲線B5に示すように、処理開始後20(分)で100(%)の気泡除去率が得られ、速度勾配αが450/秒であれば、曲線B4に示すように、処理開始後40(分)で100(%)の気泡除去率が得られ、また速度勾配αが300/秒であれば、曲線B3に示すように、処理開始後40分で100%の気泡除去率が得られた。一方、速度勾配αが150/秒の場合およびそれが0/秒の場合には、それぞれ曲線B2、B1に示すように、処理開始後1時間が経過しても、20%以下の気泡除去率であった。
【0024】
以上の実験に基づき、この発明では、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配αをもって流通させるように、薬液処理装置100が構成され、またこの発明による薬液処理方法では、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配αをもって流しながら、被処理面31の薬液処理を行ない、またこの発明による半導体デバイスの製造方法では、薬液処理工程において、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配αをもって流しながら、半導体ウエハ30の被処理面31の薬液処理を行なう。
【0025】
図5に示す実験結果は、アスペクト比が2であるブラインドホール33を複数含んだ半導体ウエハ30に対する実験結果である。各ブラインドホール33は、開口径が50μmで、深さが100μmの大きさとされた。この図5の実験結果から、アスペクト比が2以下のブラインドホール33に対しては、被処理面31上の薬液20の速度勾配αを300/秒以上とすることによって、前記と同様な処理結果が得られると考えられる。一般に半導体ウエハ30におけるブラインドホール33のアスペクト比は2以下であるので、この発明は半導体ウエハ30に対して有効な薬液処理となる。
【0026】
次にこの発明の実施の形態1について、より具体的な実施態様を挙げて説明する。
まず、半導体ウエハ30の被処理面31に対して、洗浄処理を行なう実施態様1、2について説明する。これらの実施態様1、2はともに、図1、図2に示す薬液処理装置100を使用して実施される。具体的には、半導体デバイスの製造工程の中で、半導体ウエハ30に多数のバイアホール33を形成し、この各バイアホール33の下側の開口端を塞いでブラインドホール33とした後、この半導体ウエハ30をその被処理面31が上を向くフェイスアップ方式で処理室15内のウエハ保持台17に設置して実施される。半導体ウエハ30はガリウム砒素からなり、バイアホール33は、例えばプラズマエッチングまたはRIEにより形成された。ブラインドホール33の内部には、エッチングに伴う炭素、塩素などの残渣およびレジストの残渣が存在する。
【0027】
実施態様1.
この実施態様1では、薬液20として、東京応化株式会社製のS710レジスト剥離剤が使用される。この薬液20は、オルトジクロルベンゼン、フェノールおよびアルキルベンゼンスルホン酸を含んだものである。この薬液20をポンプ装置50により、薬液処理カップ10の処理室15に流通させた。ポンプ装置50にはマグネットポンプを用い、薬液20を被処理面31上で常時実質的に一定方向に流した。このポンプ装置50の吐出口51における薬液圧力を0.12メガパスカル(MPa)とし、薬液20を13(リットル/分)の流速で流通させ、処理室15内において、被処理面31上の薬液20の速度勾配αを600/秒とした。この状態で、30分の洗浄処理を行なった結果、ブラインドホール33を含む被処理面31に対する洗浄結果は良好で、気泡の滞留による残渣除去の欠陥は見られなかった。
なお、処理室15における薬液20の温度は100〜120℃とした。
【0028】
実施態様2.
この実施態様2では、薬液20として、米国のEKC社製のEKC265レジスト剥離剤を使用した。この薬液20は、エタノールアミンを主成分とする。処理室15における液温を約85℃とし、それ以外の条件をすべて実施態様1と同じにした。結果として、ブラインドホール33を含む被処理面31に対する洗浄結果は良好で、気泡の滞留による残渣除去の欠陥は見られなかった。
【0029】
実施態様1、2の何れにおいても、洗浄欠陥、すなわち残渣の残りはブラインドホール33内に確認されなかったが、これは被処理面31上の薬液20の速度勾配α=600/秒に基づき、ブラインドホール33内の気泡が引き出された結果と考えられる。
【0030】
次に、半導体ウエハの被処理面31に無電解メッキ処理を行なう実施態様3、4について説明する。この無電解メッキは、半導体デバイスの製造工程の中で、例えば、実施形態1または2による洗浄工程を実施した後、それに引き続いて、実施される。これらの実施態様3、4はともに、半導体デバイスの製造工程の中で、半導体ウエハ30に多数のバイアホール33が形成し、この各バイアホール33の下側の開口端を塞いでブラインドホール33とした状態で実施される。
【0031】
この無電解メッキ処理は、詳細には、パラジウム活性化工程、無電解メッキ工程および置換金メッキ工程の3つの工程を含み、実施形態3、4は何れも置換金メッキ工程における実施形態である。
パラジウム活性化工程は、メッキ処理すべき半導体ウエハ30のブラインドホール33を含む被処理面31にパラジウム触媒を付与する工程である。このパラジウム活性化工程では、図1、図2に示した薬液処理装置は使用されず、薬液処理カップ10とは別の容器中に塩化パラジウム(PdCl2)を主成分とするパラジウム活性化液を入れ、この液中に半導体ウエハ30を浸漬する。
次の無電解メッキ工程は例えばニッケルーリン(Ni−P)を無電解で被処理面31にメッキする工程である。具体的には、硫酸ニッケル(NiSO4)と次亜リン酸ナトリウム(NaH2PO4)の混合液を60〜90℃に加熱し、この液中にパラジウム活性化処理を完了した半導体ウエハ30を浸漬し、Ni−Pメッキ層を0.2〜0.5μmの厚さで形成する。この無電解メッキ工程も、図1、図2に示す薬液処理装置は使用せず、薬液処理カップ10とは別の容器を使用して実施される。
最後の置換金メッキ工程の実施態様3、4は何れも、図1、図2に示した薬液処理装置100を使用して実施される。この置換金メッキ工程はNi−Pメッキ層の表面を金に置換する工程である。実施態様3、4では、ポンプ装置50には、マグネットポンプを用い、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも450/秒の速度勾配αをもって流通させた。
【0032】
実施態様3.
(1)薬液20の構成
金属供給剤:シアン化金カリウム(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤、錯化剤(数十グラム/リットル)
添加剤:微量
pH:6〜7
処理室15内の液温:80−90℃
(2)メッキ処理時間:45〜50分
(3)置換された金メッキ層の厚さ:0.1μm
(4)薬液20の速度勾配α:被処理面31上で450/秒
(5)メッキ欠陥:なし
【0033】
実施態様4.
(1)薬液20の構成
金属供給剤:亜硫酸金(数グラム/リットル)
安定剤:キレート剤、錯化剤(数十グラム/リットル)
添加剤:微量
pH:7〜8
処理室15内の液温:50−70℃
(2)メッキ処理時間:45〜50分
(3)置換された金メッキ層の厚さ:0.1μm
(4)薬液20の速度勾配α:被処理面31上で450/秒
(5)メッキ欠陥:なし
【0034】
実施態様3、4の何れにおいても、ブラインドホール33内にメッキ欠陥は確認されなかったが、これは被処理面31上の薬液20の速度勾配αに基づき、ブラインドホール33内の気泡が引き出された結果と考えられる。
【0035】
実施態様5.
実施態様3、4はいずれも、ブラインドホール33に無電解メッキを行なうものであるが、この実施態様5はブラインドホール33の内表面に電気メッキを行なうものである。この電気メッキの実施態様5は、例えば実施態様3、4にて、ブラインドホール33の内表面に無電解メッキにより金(Au)の層を形成し、これにカソード電位を与えるようにして行なわれる。処理室15内にはアノード電極も配置される。
【0036】
例えばガリウム砒素からなる半導体ウエハ30のブラインドホール33の内表面に金(Au)メッキを行なう場合、薬液20としては、亜硫酸系メッキ液またはシアン系メッキ液が使用される。亜硫酸系メッキ液は例えば亜硫酸金ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムを主成分としたものが使用され、シアン系メッキ液は例えばシアン化金ナトリウムを主成分としたものが使用される。処理室15内における薬液20の温度は40℃から70℃、例えば50℃または65℃とされる。この薬液20を上記と同様に、マグネットポンプからなるポンプ装置50により処理室15に供給し、被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配αをもって流通させた状態で、金(Au)の電気メッキを行なう。この薬液20の速度勾配αにより、ブラインドホール33内の気泡35が引き出されるので、エアトラップによる欠陥を発生させることなく、電気メッキを行なうことができる。
【0037】
以上のようにこの発明の実施の形態1による薬液処理装置は、内部に被処理部材30が設置される薬液処理カップ10と、この薬液処理カップ10内に薬液20を流通されるポンプ装置50とを有し、被処理部材30の被処理面31が上を向いたフェイスアップ方式で被処理面31を薬液処理する薬液処理装置であって、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、被処理面31を薬液処理するように構成されている。被処理面31が上を向いたフェイスアップ方式で被処理面31を薬液処理する薬液処理装置において、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら被処理面31を薬液処理する構成は、ブラインドホール33を有する被処理面31に対しても、ブラインドホール内の気泡をブラインドホールから引き出す作用をもたらし、この気泡の引出作用に基づき、ブラインドホール内におけるエアトラップを解消することができ、ブラインドホールを有する被処理面に対しても、エアトラップによる処理不良の発生を防止することができる。
【0038】
また、実施の形態1にともなって説明したこの発明による薬液処理方法は、被処理面31に複数のブラインドホール33を有する被処理部材30を、被処理面31が上を向くようにして薬液処理カップ10内に設置し、被処理面31に薬液処理を行なう薬液処理方法であって、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、被処理面31を薬液処理する。この薬液処理方法でも、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させることにより、ブラインドホール33内の気泡を引出し、この気泡による処理欠陥を解消しながら、薬液処理を行なうことができる。
また、この薬液処理方法において、被処理部材30が複数のブラインドホール33を有する半導体ウエハ30であり、薬液20によってブラインドホール33内の洗浄処理を行なう方法では、ブラインドホール33内の残渣などを、気泡による洗浄不良を発生させることなく、洗浄処理できる。
また、この薬液処理方法において、被処理部材30が複数のブラインドホール33を有する半導体ウエハ30であり、薬液20によってブラインドホール33に対するメッキ処理を行なう方法では、ブラインドホール33内の気泡によるメッキ欠陥を発生させることなく、ブラインドホールに対するメッキ処理を行なうことができる。
【0039】
また、実施の形態1に伴って説明したこの発明による半導体デバイスの製造方法は、被処理面31に複数のブラインドホール33を有する半導体ウエハ30に対する薬液処理工程を含む半導体デバイスの製造方法であり、薬液処理工程では、被処理面31が上を向くようにして半導体ウエハ30が薬液処理カップ10内に設置され、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、被処理面31が薬液処理される。この半導体デバイスの製造方法における薬液処理工程でも、薬液20を被処理面31に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させることにより、ブラインドホール33内の気泡を引出し、この気泡による処理欠陥を解消し、被処理面を薬液処理することができる。
また、この半導体デバイスの製造方法において、薬液処理工程により、ブラインドホール33内の洗浄処理を行なう方法では、ブラインドホール33内の残渣などを、気泡による洗浄不良を発生させることなく、洗浄処理できる。
また、この半導体デバイスの製造方法において、薬液処理工程により、ブラインドホール33に対するメッキ処理を行なう方法では、ブラインドホール33内の気泡によるメッキ欠陥を発生させることなく、ブラインドホールに対するメッキ処理を行なうことができる。
【0040】
実施の形態2.
図6はこの発明による薬液処理装置の実施の形態2の薬液処理カップ10Aを示す。この実施の形態2の薬液処理カップ10Aは、その容器13の薬液排出口12の内面に、排出口12の実効開口面積を調整できる調整部材18を配置したものである。その他の構成は図1、図2に示す薬液処理装置100と同じである。
【0041】
調整部材18は、容器13の側壁面に沿って、上下方向に移動可能な一対の調整板181、182を有し、それらの間に実効開口180を形成する。調整板181は排出口12の中心から上の部分において上下方向に移動可能とされ、調整板182は排出口12の中心から下の部分において上下方向に移動可能とされる。調整板181、182を移動し、これらの調整板181、182と排出口12との重なりの面積を変えることによって、排出口12の実効開口面積を変えることができる。この調整部材18により排出口12の実効開口面積を変えることにより、薬液処理カップ10内の処理室15における薬液20の液流の状態を変化させ、半導体ウエハ30の被処理面31上において薬液20を実質的に常時同一方向の流れに保ちながら、併せて、被処理面31上での薬液20の速度勾配αの調整を容易に行なうことができる。また速度勾配αのばらつきをも低減することができる。この調整部材18の調整に基づき、被処理面31上の速度勾配αを300/秒以上の所定値に保ち、気泡35による洗浄不良、メッキ不良の発生を抑制する効果を増大できる。
【0042】
実施の形態3.
図7はこの発明による薬液処理装置の実施の形態3の薬液処理カップ10Bを示す。この実施の形態3の薬液処理カップ10Bは、その容器13の処理室15内に、流速調整板19を追加したものである。その他の構成は図1、図2に示す薬液処理装置100と同じである。
【0043】
流速調整板19は、被処理面31と平行に配置され、処理室15の各側壁内面にぴったり嵌め込まれて薬液20の流れを流速調整板19の下部に限定する。この流速調整板19は、被処理面31と平行な状態を保ちながら、被処理面31と距離dを介して対向し、処理室15内を上下方向に移動可能とされる。この流速調整板19により、被処理面31上の薬液20を常時実質的に同一方向の流れに保ちながら、併せて調整板19の上下方向の移動により、被処理面31上の薬液20の速度勾配αを調整し、またこの速度勾配αのばらつきを低減できる。流速調整板19を被処理面31に近づけることにより、被処理面31上の速度勾配αを大きくできる。この流速調整板19の調整に基づき、被処理面31上の速度勾配αを300/秒以上の所定値に保ち、エアトラップ35による洗浄不良、メッキ不良の発生を抑制する効果を増大できる。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、この発明の薬液処理装置によれば、被処理部材の被処理面がブラインドホールを含むものであっても、ブラインドホール内のエアトラップを解消しながら、薬液処理を行なうことができる。
また、この発明の薬液処理方法によれば、被処理面のブラインドホール内のエアトラップを解消しながら、薬液処理を行なうことができる。
また、この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、薬液処理工程において、半導体ウエハの被処理面のブラインドホール内のエアトラップを解消しながら、薬液処理を行なうことができ、完成した半導体デバイスの信頼性の向上と歩留まり向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による薬液処理方法および半導体デバイスの製造方法において使用されるこの発明による薬液処理装置の実施の形態1を示す構成図。
【図2】実施の形態1における薬液処理カップを示す断面図。
【図3】この発明による被処理部材の一部分と薬液の流れを示す模式断面図。
【図4】この発明による被処理面上の薬液の流れの説明図。
【図5】薬液処理時間と気泡除去率との関係の実験結果を示す線図。
【図6】この発明による薬液処理装置の実施の形態2における薬液処理カップを示す断面図。
【図7】この発明による薬液処理装置の実施の形態3における薬液処理カップを示す断面図。
【符号の説明】
100 薬液処理装置、 10、10A、10B 薬液処理カップ、 11 薬液供給口、 12 薬液排出口、 15 処理室、 20 薬液、30 被処理部材(半導体ウエハ)、 31 被処理面 33 ブラインドホール、 35 気泡、 40 薬液タンク、 50 ポンプ装置、
60 薬液循環系。
Claims (11)
- 内部に被処理部材が設置される薬液処理カップと、この薬液処理カップ内に薬液を流通させるポンプ装置とを有し、前記被処理部材の被処理面が上を向いたフェイスアップ方式で前記被処理面を薬液処理する薬液処理装置であって、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面を薬液処理するように構成されたことを特徴とする薬液処理装置。
- 請求項1記載の薬液処理装置であって、前記薬液処理カップは薬液の供給口と排出口を有し、前記薬液の排出口に、その実効開口面積を調整できる調整部材が配置されたことを特徴とする薬液処理装置。
- 請求項1記載の薬液処理装置であって、前記薬液処理カップ内に前記被処理面と対向する流速調整板が配置されたことを特徴とする薬液処理装置。
- 被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する被処理部材を、前記被処理面が上に向くようにして薬液処理カップ内に設置し、前記被処理面に薬液処理を行なう薬液処理方法であって、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面を処理することを特徴とする薬液処理方法。
- 請求項4記載の薬液処理方法であって、前記被処理部材が被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する半導体ウエハであり、前記薬液によって前記ブラインドホール内の洗浄処理を行なうことを特徴とする薬液処理方法。
- 請求項4記載の薬液処理方法であって、前記被処理部材が被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する半導体ウエハであり、前記薬液によって前記ブラインドホールに対するメッキ処理を行なうことを特徴とする薬液処理方法。
- 請求項4から6のいずれか1項記載の薬液処理方法であって、前記ブラインドホールのアスペクト比が2以下である薬液処理方法。
- 被処理面に開口する複数のブラインドホールを有する半導体ウエハに対する薬液処理工程を含む半導体デバイスの製造方法であって、前記薬液処理工程では、前記被処理面が上に向くようにして前記半導体ウエハが薬液処理カップ内に設置され、前記薬液を前記被処理面に沿って常時実質的に一定方向に、しかも300/秒以上の速度勾配をもって流通させながら、前記被処理面が処理されることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
- 請求項8記載の半導体デバイスの製造方法であって、前記薬液処理工程において、前記ブラインドホール内の洗浄処理が行なわれることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
- 請求項8記載の半導体デバイスの製造方法であって、前記薬液処理工程において、前記ブラインドホールに対するメッキ処理が行なわれることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
- 請求項8から10のいずれか1項記載の半導体デバイスの製造方法であって、前記ブラインドホールのアスペクト比が2以下である半導体デバイスの製造方法。
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