JP5538951B2 - 成膜方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板の所定の位置に膜を形成する成膜方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

近年、半導体デバイス（以下、「デバイス」という）の製造においては、デバイスの高集積化が進んでいる。その一方で、高集積化された複数のデバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、及び配線遅延が大きくなることが問題となる。

この問題を解決するための技術として、デバイスを３次元に積層する３次元集積技術が提案されている。この３次元集積技術においては、例えば図１７（ａ）に示すように、その表面に回路３００が形成された薄板状の半導体ウェハＷ（以下、「ウェハ」という）にＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）と呼ばれる微細な、例えば１００μｍ以下の径を有する貫通孔Ｈが設けられる。そして、当該貫通孔Ｈに電極が形成され、図１７（ｂ）に示すように、上下に積層されたウェハＷが、それぞれ電極３０１を介して電気的に接続される（例えば、特許文献１）。

このように貫通孔Ｈに電極３０１を形成する際には、貫通孔Ｈ内に電極形成用の導電性材料が充填される。また、電極形成用の導電性材料を充填する前に、貫通孔Ｈ内にバリアメタルと呼ばれる金属膜を形成することもある。そして、これら電極３０１や金属膜は、デバイスを適切に積層するため、高い位置精度で正確に貫通孔Ｈに形成される必要がある。そこで、かかる電極や金属膜の形成には、例えば特許文献２に開示されためっき方法を用いることができる。この方法では、ウェハの表面にめっき液を液盛りし、液盛りしためっき液にマイクロプローブの先端を付着させ、当該マイクロプローブから基板に電流を流すことによりめっき領域を制御している。

特開２００９−００４７２２号公報 特開２００８−２８０５５８号公報

ところで、特許文献２の方法にあっては、複数の微細な貫通孔に電極や金属膜を位置精度よく形成する場合、マイクロプローブを高い位置精度でプローブカードに整列配置させる必要がある。しかしながら、マイクロプローブを高い位置精度ことは技術的に困難であり、そのため、電極や金属膜を適切に形成することができなかった。さらには、特許文献２の方法では、ウェハにめっき液を液盛りするステップとマイクロプローブを当該めっき液に接触させるステップの２つのステップが必要であり、それぞれのステップにおいてアライメント調整を行うので、スループットの低下を招いてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の所定の位置に高い位置精度で膜を形成することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板の所定の位置に膜を形成する方法であって、前記基板には複数の貫通孔が形成され、表面において前記貫通孔に対応する位置に開口部が複数形成され、且つ当該開口部に連通する膜形成用液の流通路を備えたテンプレートと、前記基板と、を密着させ、前記テンプレートは絶縁材料により構成されており、前記テンプレートの裏面であって前記流通路と対向する面に、陽極が複数設けられ、前記基板における前記テンプレートと反対側の面には当該基板と接触する金属膜が形成され、前記テンプレートと前記基板を密着させた状態で、前記流通路を介して前記開口部から前記基板に対して前記膜形成用液を供給し、さらに前記金属膜を陰極とし、当該陰極と前記陽極との間に電圧を印加することで、当該基板の前記貫通孔に膜を形成することを特徴としている。

本発明によれば、基板の所定の位置に対応する位置に開口部が形成されたテンプレートを基板に密着させ、開口部に連通する流通路に膜形成用液を供給するので、基板の所定の位置に膜を形成することができる。テンプレートの開口部そのものは、例えばフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行って一括して高い位置精度で形成できるので、従来のように、マイクロプローブを高い位置精度で整列させ難いという問題が生じない。このため、本発明によれば、基板の所定の位置に高い位置精度で膜を形成することができる。

前記陽極には、それぞれ独立して電圧が印加可能であり、少なくとも前記陽極に印加する電圧または前記陽極に電圧を印加する時間を制御することで、前記基板に形成される膜の厚みを制御してもよい。

前記電圧の印加に起因して前記陽極及び前記陰極間を流れる電流の値を測定し、前記測定された電流値の変化により前記膜の成膜状態を監視してもよい。

前記流通路には、当該流通路内の空気を排気する排気管が接続されていてもよい。

前記膜形成用液は前記流通路に圧入されもてよい。

前記基板に前記膜形成用液が供給される際に、前記テンプレートを振動させてもよい。

前記基板に前記膜形成用液が供給される際に、前記膜形成用液を振動させてもよい。

別な観点による本発明によれば、前記成膜方法を成膜装置によって実行させるために、当該成膜装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、基板の所定の位置に高い位置精度で膜を形成することができる。

本実施の形態にかかる成膜方法を実施する基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 ウェハと支持板とが貼り合わせられた状態を示す縦断面図である。 選択エッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。 エッチング用テンプレートの構成の概略を示す説明図である。 絶縁膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。 絶縁膜形成用テンプレートとウェハを密着させた状態を示す説明図である。 電極形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施の形態にかかる成膜方法を含む、ウェハ処理のフロー図である。 本実施の形態にかかる成膜方法を含む、ウェハ処理の説明図である。 金属膜堆積用テンプレートとウェハを密着させた状態を示す説明図である。 ウェハが積層された状態を示す縦断面図である。 加振装置の配置を示す平面図である。 テンプレートに加振機構を配置した状態を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる電極形成用テンプレートの構成の概略を示す説明図である。 加振機構を電極形成用テンプレートの上方に設けた状態を示す説明図である。 めっき液の供給口を有する加振機構近傍の構成の概略を示す説明図である。 薄板状のウェハを積層した状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる成膜方法を実施する成膜装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を示す平面図である。

基板処理システム１は、図１に示すように例えば外部に設けられたウェハ貼り合わせ装置（図示せず）により支持板が貼り合わせられた複数のウェハＷ（以下、単に「ウェハＷ」という場合がある）を、カセットＣ単位で基板処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、ウェハＷに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

なお、本実施の形態にかかる成膜方法で用いられるウェハＷは、例えば図２に示すように、その表面Ｗａに絶縁膜１０による被膜が形成されており、絶縁膜１０の上面には金属層１１と絶縁層１２が積層され、かかる構成により所定の回路が形成されている。金属層１１は、所定の箇所において絶縁膜１０を貫通してウェハＷと接触しており、この金属層１１とウェハＷとが接触し、当該ウェハＷを貫通する箇所が、３次元集積技術においてＴＳＶと呼ばれる微細な貫通孔Ｈが形成される箇所である。金属層１１上には、例えばガラス基板などの支持板Ｓが貼り合わせられている。そして、基板処理システム１においてはこの支持板ＳがウェハＷの下方に位置するように、即ちウェハＷの裏面Ｗｂが上方を向いた状態でカセットＣに収容されている。なお、図２においては、２層の金属層１１と１層の絶縁層１２がそれぞれ交互に積層された状態を描図しているが、金属層１１と絶縁層１２の層数や構成は任意に決定されるものである。

カセットステーション２には、カセット載置台２０が設けられ、当該カセット載置台２０には、例えば３つのカセット載置板２１が設けられている。カセット載置板２１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて配置され、これら複数のカセット載置板２１は、基板処理システム１の外部とカセットＣの搬入出を行う際に、カセットＣを載置することができる。

カセットステーション２には、図１に示すようにＸ方向に延伸する搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３のトランジション装置（図示せず）との間でウェハＷを搬送できる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、各種装置を備えた複数、例えば３つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、ウェハＷの裏面Ｗｂを所定の厚みまでエッチングする全面エッチング装置３０と、所定の厚みまでエッチングされたウェハＷの裏面Ｗｂの所定の部位を選択的にエッチングする選択エッチング装置３１と、ウェハＷに絶縁膜を形成する成膜装置としての絶縁膜形成装置３２と、ウェハＷに形成された絶縁膜を選択的に除去する絶縁膜除去装置３３が、カセットステーション２側からこの順で配置されている。

例えば第２のブロックＧ２には、ウェハＷの裏面Ｗｂに金属膜を形成する成膜装置としての金属膜堆積装置４０と、ウェハＷに電極を形成する成膜装置としての電極形成装置４１が、カセットステーション２側からこの反対の順で配置されている。なお、電極形成装置４１は、厳密にいうと膜ではなく電極を形成するが、その電極の形成方法は本発明の成膜方法と同様である。

例えば第３のブロックＧ３には、ウェハ搬送装置２３と後述するウェハ搬送装置５１との間でウェハＷの受け渡しを行うトランジション（図示せず）装置が設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第３のブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置５１が配置されている。

ウェハ搬送装置５１は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置５１は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１及び第２のブロックＧ２内の所定の装置にウェハを搬送できる。

次に、上述した選択エッチング装置３１について詳述する。

選択エッチング装置３１は、図３に示すように、その内部にウェハを収容する処理容器６０と、処理容器６０内に設けられ、支持板Ｓが貼り合わされたウェハＷを載置する載置台６１を有している。載置台６１には、例えば真空チャックなどが用いられる。載置台６１の上方には、エッチング用テンプレート６２と、当該エッチング用テンプレート６２を保持する保持機構６３が設けられている。保持機構６３は、当該保持機構６３を上下方向及び左右方向に移動させる移動機構６４により処理容器６０の内面の上端に支持されている。

エッチング用テンプレート６２は、例えば図３及び図４に示すように、その表面６２ａに所定のパターンの開口部６５が複数形成された略円盤状の部材である。そして、エッチング用テンプレート６２に設けられた開口部６５の配置は、上述の金属層１１とウェハＷとが接触する位置、即ち、３次元集積技術においてＴＳＶと呼ばれる貫通孔Ｈが形成されるべき位置に対応している。エッチング用テンプレート６２の内部には、開口部６５と連通する流通路６６が形成されている。

エッチング用テンプレート６２は、開口部６５が形成されていない面である裏面６２ｂが保持機構６３により保持されている。即ち、エッチング用テンプレート６２は、処理容器６０内において、載置台６１に載置されたウェハＷとエッチング用テンプレート６２とが対向するように配置されている。なお、エッチング用テンプレート６２は、ウェハＷのエッチングに使用されるエッチング液に対して耐性を有する絶縁体により形成され、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）などを用いることができる。

エッチング用テンプレート６２の流通路６６には、例えば図３に示すように、仕切板７０がエッチング用テンプレート６２の表面６２ａと平行に設けられている。これによりエッチング用テンプレート６２の流通路６６は、ウェハＷの表面Ｗａ側の第１の流通路６６ａと、仕切板７０を挟んで第１の流通路６６ａに対向する第２の流通路６６ｂに分割されている。仕切板７０には、第１の流通路６６ａと第２の流通路６６ｂとを連通する他の開口部としての、連絡流路７１が複数形成されている。この連絡流路７１は、当該連絡流路７１と開口部６５とが同一の鉛直線上に位置するように、エッチング用テンプレート６２の表面６２ａに設けられた開口部６５に対応する位置に形成されている。なお、仕切り板７０も、エッチング用テンプレート６２と同様に、ウェハＷのエッチングに使用されるエッチング液に対して耐性を有する絶縁体により形成され、例えば炭化珪素などを用いることができる。

また、エッチング用テンプレート６２の、例えば外周面６２ｃには、第２の流通路６６ｂに連通するエッチング液供給口７２と、第１の流通路６６ａに連通するエッチング液排出口７３が設けられている。エッチング液供給口７２には、例えばポンプなどの圧入機構（図示せず）が接続されており、エッチング液をエッチング用テンプレート６２の流通路６６に圧入することができるように構成されている。これにより、エッチング用テンプレート６２内に、エッチング液供給口７２からエッチング液排出口７３に向かうエッチング液の流れを形成できる。なお、図３においては、エッチング液供給口７２とエッチング液排出口７３をそれぞれ１つずつ描図しているが、エッチング液供給口７２とエッチング液排出口７３は、それぞれ第２の流通路６６ｂと第１の流通路６６ａの２箇所以上に設けられていてもよい。

仕切板７０の第２の流通路６６ｂ側の面であって連絡流路７１の外周部には、エッチング液に対して耐性を有する金属により形成された陰極８０が設けられている。陰極８０と対をなす陽極８１は、ウェハＷの表面Ｗａに形成された金属層１１と電気的に接続して設けられている。陰極８０と陽極８１は電源装置（図示せず）に接続され、陰極８０と陽極８１との間に電圧を印加可能に構成されている。なお、陽極８１は、例えばウェハＷの金属層１１と電気的に接触するように予め支持板Ｓに埋め込まれて設けられていてもよく、或いはウェハＷと支持板Ｓとの貼り合わせに導電性の接着剤を用い、当該接着剤と陽極８１とを電気的に接続してもよく、ウェハＷの金属層１１と電気的に接続されれば、接続の方法は任意に決定が可能である。

次に、絶縁膜形成装置３２について説明する。絶縁膜形成装置３２は、選択エッチング装置３１とほぼ同様の構成を有している。即ち、図５に示すように、ウェハＷを収容する処理容器９０と、ウェハＷを載置する載置台９１と、本実施の形態にかかる成膜方法に用いられる絶縁膜形成用テンプレート９２と、絶縁膜形成用テンプレート９２を保持する保持機構９３と、保持機構９３を上下方向及び左右方向に移動させる移動機構９４を有している。

絶縁膜形成用テンプレート９２は、内部が中空で下面が開口した略円柱状に形成され、ウェハＷと絶縁膜形成用テンプレート９２の外周縁部９２ａとを密着させることにより、図６に示すように、ウェハＷと絶縁膜形成用テンプレート９２との間に密閉空間９５を形成することができる。

図５に示すように、絶縁膜形成用テンプレート９２の、例えば上面９２ｂには、密閉空間９５に連通し、密閉空間９５に絶縁膜の溶液である膜形成用液として、例えばアニオン型のブロック共重合型電着ポリイミド溶液（以下、「電着ポリイミド溶液」という）を供給する絶縁膜溶液供給口９６が形成されている。絶縁膜形成用エッチング用テンプレート６２の外周縁部９２ａには、絶縁膜の溶液を密閉空間９５の外部に排出する絶縁膜溶液排出口９７が形成されている。絶縁膜溶液供給口９６には、エッチング用テンプレート６２と同様に圧入機構（図示せず）が接続されている。

絶縁膜形成用テンプレート９２の外周縁部９２ａは、例えばエッチング用テンプレート６２と同様の炭化珪素により形成され、その上面９２ｂは、導電性の金属により形成されている。この上面９２ｂは、ウェハＷの表面Ｗａに形成された金属層１１と電気的に接続して設けられた陽極８１と対をなす陰極として機能し、上面９２ｂと陽極８１とに電気的に接続された電源装置（図示せず）によりウェハＷと上面９２ｂとの間に電圧を印加することができる。

次に、電極形成装置４１について説明する。電極形成装置４１も、図７に示すように、選択エッチング装置３１とほぼ同様の構成を有している。即ち、ウェハＷを収容する処理容器１１０と、ウェハＷを載置する載置台１１１と、載置台１１１の上方に設けられ、本実施の形態にかかる成膜方法に用いられる電極形成用テンプレート１１２と、電極形成用テンプレート１１２を保持する保持機構１１３と、保持機構１１３を上下方向及び左右方向に移動させる移動機構１１４を有している。

電極形成用テンプレート１１２は、エッチング用テンプレート６２と同様に略円盤状に形成されている。電極形成用テンプレート１１２の表面１１２ａには、エッチング用テンプレート６２の表面に形成された開口部６５と同じパターン、即ちエッチング用テンプレート６２の開口部６５と同心の位置に開口部１１５が形成されている。電極形成用テンプレート１１２の内部には、エッチング用テンプレート６２と同様に、開口部１１５と連通する流通路１１６が形成されている。

電極形成用テンプレート１１２の裏面１１２ｂには、流通路１１６に連通し、当該流通路１１６内に電極形成用のめっき液である膜形成用液として、例えば無電解銅めっき液を供給するめっき液供給口１１７が形成されている。めっき液供給口１１７には、エッチング用テンプレート６２と同様に圧入機構（図示せず）が接続されている。電極形成用テンプレート１１２の裏面１１２ｂには、排気管１１８が接続されており、流通路１１６内にめっき液が供給された際に流通路１１６内の空気が外部に排出されるように構成されている。なお、排気管１１８は、例えば真空ポンプなどの負圧形成機構に接続されていてもよく、かかる場合、さらに効率的に流通路１１６内の空気を排出することができる。また、電極形成用テンプレート１１２は、エッチング用テンプレート６２と同様に、例えば炭化珪素などの絶縁体により形成されているが、電極形成用テンプレート１１２においては後述する無電解めっきを用いる場合、陰極が不要である。しがたって、電極形成用テンプレート１１２は必ずしも絶縁体である必要はない。

なお、金属堆積装置４０の構成は、上述した電極形成装置４１の構成と同様であるので説明を省略する。但し、後述するように金属堆積膜装置４０における金属膜堆積用テンプレート１３２には、上述した貫通孔Ｈより僅かに大きな開口部が形成され、電極形成用テンプレート１１２の相似形状を有している。

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、電極形成装置４１におけるめっき液の供給や電源装置の制御等を実現させるためのプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述のウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハＷの処理方法について説明する。図８及び図９は、ウェハＷの処理方法の主な工程の一例を示すフローチャート及び各工程におけるウェハＷの状態を模式的に示した説明図である。

先ず、基板処理システム１の外部に設けられた貼り合わせ装置（図示せず）により支持板Ｓとの貼り合わせが行われたウェハＷを複数枚収容したカセットＣが、カセットステーション２の所定のカセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内のウェハＷが取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３に設けられたトランジション装置を介してウェハ搬送装置５１により全面エッチング装置３０に搬送される。

全面エッチング装置３０では、ウェハＷの裏面Ｗｂにエッチング液が供給される。エッチング液としては、例えばフッ酸とイソプロピルアルコールの混合液（ＨＦ／ＩＰＡ）やフッ酸とエタノールの混合液などが用いられる。これにより、ウェハＷが所定の厚みにエッチングされる（図８の工程Ｓ１及び図９（ａ））。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置５１によって選択エッチング装置３１に搬送される。

選択エッチング装置３１に搬送されたウェハＷは載置台６１に載置され、当該ウェハＷに対して本実施の形態にかかるエッチング方法が行われる。具体的には、ウェハＷが載置台６１に載置されると、保持機構６３に保持されたエッチング用テンプレート６２の開口部６５と、ウェハＷとが所定の位置関係、即ちウェハＷに貫通孔Ｈが形成される位置とエッチング用テンプレート６２の開口部６５の位置とが一致するように、移動機構６４により位置調整が行われる。その後、移動機構６４が降下してエッチング用テンプレート６２をウェハＷの裏面Ｗｂに密着させ（図８の工程Ｓ２）、エッチング用テンプレート６２のエッチング液供給口７２から流通路６６を介して開口部６５に、エッチング液Ｌとして例えばフッ酸とイソプロピルアルコールの混合液（ＨＦ／ＩＰＡ）が連続的に供給される（図８の工程Ｓ３）。これにより、ウェハＷのうち、エッチング液Ｌに曝された箇所、即ちウェハＷのうち開口部６５に対応する箇所を、図９（ｂ）に示すように選択的にエッチングする。この際、制御部２００は、各陰極８０と陽極８１との間に電源装置（図示せず）から所定の電圧を印加するとともに、電圧の印加により陰極８０と陽極８１との間に流れる電流値の監視を行う。（図８の工程Ｓ４）。なお、工程Ｓ２におけるエッチング用テンプレート６２とウェハＷとの密着は、エッチング用テンプレート６２とウェハＷとをクランプすることにより機械的に密着させてもよいし、エッチング用テンプレート６２の裏面Ｗｂに真空チャック（図示せず）を設け、当該真空チャックにより密着させてもよい。

その後、エッチング用テンプレート６２の開口部６５に対応する箇所のウェハＷのエッチングが進行すると、半導体であるウェハＷの厚みが減少して陰極８０と陽極８１との間の抵抗値が変化する。これにより、制御部２００で監視する電流値が変化する。そして、ウェハＷのエッチングがさらに進行し、ウェハＷに貫通孔Ｈが形成されると、即ち図９（ｃ）に示すようにエッチング液ＬがウェハＷの金属層１１に到達すると、陰極８０と陽極８１との間の電気抵抗値が急激に低下するため、制御部２００で監視している電流値の値も急激に低下し、所定の設定値を下回る。これにより制御部２００によってエッチングが終了したとの判定がなされ、電源装置（図示せず）による電圧の印加及びエッチング液の供給が停止される（図８の工程Ｓ５）。

その後、エッチング液供給口７２から洗浄液として、例えば純水が供給され、エッチング用テンプレート６２の流通路６６及びウェハＷの貫通孔Ｈの内部が洗浄された後、当該貫通孔Ｈがドライエアにより乾燥される。所定の部位に貫通孔Ｈが形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置５１によって絶縁膜形成装置３２に搬送される。

絶縁膜形成装置３２に搬送されたウェハＷは、載置台９１に載置され、次いで移動機構９４が下降し、保持機構９３に保持された絶縁膜形成用テンプレート９２の外周縁部９２ａが、ウェハＷに密着する。これにより、ウェハＷと絶縁膜形成用テンプレート９２との間に流通路として機能する密閉空間９５が形成される（図８の工程Ｓ６及び図９（ｄ））。なお、工程Ｓ６における絶縁膜形成用テンプレート９２とウェハＷとの密着は、エッチング用テンプレート６２の場合と同様に、絶縁膜形成用テンプレート９２とウェハＷとをクランプすることにより機械的に密着させてもよいし、絶縁膜形成用テンプレート９２の外周縁部９２ａに真空チャック（図示せず）を設け、当該真空チャックにより密着させてもよい。

その後、絶縁膜溶液供給口９６から絶縁膜の原料として、例えば電着ポリイミド溶液Ｐが供給されると共に、電源装置（図示せず）により絶縁膜形成用テンプレート９２の上面９２ｂとウェハＷとの間に電圧が印加される（図８の工程Ｓ７）。これにより、選択エッチング装置３１により形成された貫通孔Ｈを含むウェハＷの全面に、図９（ｅ）に示すように、均一な厚みの絶縁膜１３０が形成され、絶縁膜１３０が形成されると、電着ポリイミド溶液Ｐの供給及び電圧の印加が停止される（図８の工程Ｓ８）。

絶縁膜１３０が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置５１によって絶縁膜除去装置３３に搬送され、例えばレーザ加工やパルスパワーなどを用いて、貫通孔Ｈの底部の絶縁膜１３０が選択的に除去される（図８の工程Ｓ９及び図９（ｆ））。なお、絶縁膜１３０を図９（ｆ）に示すように選択的に除去する場合、図８の工程Ｓ８を終えて絶縁膜１３０が形成されたウェハＷに、例えばテンプレート６２を再度当接させ、その状態でテンプレート６２内に純水を充填し、陰極８０と陽極８１との間に３０Ｖ〜１００Ｖ程度の電圧を印加するようにしても、レーザ加工やパルスパワーを用いた場合と同様に貫通孔Ｈの底部の絶縁膜１３０を選択的に除去することができる。

その後、ウェハＷはウェハ搬送装置５１によって金属膜堆積装置４０に搬送される。金属膜堆積装置４０においては、バリアメタルとして、例えばニッケルの金属膜１３１が絶縁膜１３０の上面に形成される（図８の工程Ｓ１０及び図９（ｇ））。この際、ウェハＷには、例えば図１０に示すように、貫通孔Ｈと同心で、貫通孔Ｈより僅かに大きな開口部１３２ａが形成された、電極形成用テンプレート１１２と相似形状の金属膜堆積用テンプレート１３２を密着させ、当該金属膜堆積用テンプレート１３２に金属膜１３１の膜形成用液を供給する。そうすると、図９（ｇ）に示すように、貫通孔Ｈの内部及びその外周縁部に選択的に金属膜１３１が形成される。無電解めっきにより金属膜１３１が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置５１によって電極形成装置４１に搬送され、載置台１１１に載置される。なお、工程Ｓ１０における金属膜堆積用テンプレート１３２とウェハＷとの密着は、エッチング用テンプレート６２の場合と同様に、金属膜堆積用テンプレート１３２とウェハＷとをクランプすることにより機械的に密着させてもよいし、金属膜堆積用テンプレート１３２の表面に真空チャック（図示せず）を設け、当該真空チャックにより密着させてもよい。

その後、載置台１１１に載置されたウェハＷの裏面Ｗｂに、電極形成用テンプレート１１２を密着させ（図８の工程Ｓ１１及び図９（ｈ））、次いで、めっき液供給口１１７から流通路１１６に電極形成用のめっき液Ｍとして、例えば無電解銅めっき液を供給し（図８の工程Ｓ１２）、金属膜１３１が形成された貫通孔Ｈ内に銅を堆積させることで電極１３３を形成する（図９（ｉ））。なお、工程Ｓ１１における電極形成用テンプレート１１２とウェハＷとの密着は、エッチング用テンプレート６２の場合と同様に、電極形成用テンプレート１１２とウェハＷとをクランプすることにより機械的に密着させてもよいし、電極形成用テンプレート１１２の表面１１２ａに真空チャック（図示せず）を設け、当該真空チャックにより密着させてもよい。

電極１３３が形成された後、めっき液Ｍの供給が停止され（図８の工程Ｓ１３）、その後、ウェハ搬送装置５１により、カセットステーション２に搬送される。カセットステーション２のカセットＣに収容されたウェハＷは、外部に設けられた支持板剥離装置（図示せず）に搬送され、当該支持板剥離装置において、ウェハＷから支持板Ｓが剥離される。その後、検査装置（図示せず）によりウェハＷの検査が行われ、ウェハ積層装置（図示せず）によりウェハＷ同士の貼り合わせが行われ、図１１に示すように３次元的に積層された半導体デバイスが形成される。

以上の実施の形態によれば、成膜装置である電極形成装置４１において、所定の開口部１１５が形成された電極形成用テンプレート１１２をウェハＷに密着させ、開口部１１５に連通する流通路１１６にめっき液Ｍを供給するので、ウェハＷの開口部１１５に対応する位置、すなわち貫通孔Ｈに電極を形成することができる。しかも、電極形成用テンプレート１１２の開口部１１５そのものは、例えばフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行って一括して高い位置精度で形成できるので、従来のように、マイクロプローブを高い位置精度で整列させ難いという問題も生じない。このため、本実施の形態によれば、ウェハＷの所定の位置に高い位置精度で電極を形成することができる。また、他の成膜装置である絶縁膜形成装置３２及び金属膜堆積装置４０も、上述の電極形成装置４１と同様の効果を奏する。

また、電極形成用テンプレート１１２には排気管１１８が接続されているので、流通路１１６内の空気を排気することができる。これによって、流通路１１６内にめっき液Ｍを円滑に流通させることができる。特に、排気管１１８を真空ポンプなどの負圧形成機構に接続することで、貫通孔Ｈのめっき液Ｍの流入を疎外する要因となり得る貫通孔Ｈ内の空気を排出できるのでより確実且つ適切に電極１３３を形成することができる。

なお、以上の実施の形態においては、めっき液Ｍをめっき液供給口１１７から圧入していたが、例えばめっき液Ｍの圧入に代えて、例えば図７に破線で示すように、電極形成用テンプレート１１２及びウェハＷに振動を与える加振装置１４０を電極形成装置４１に設けてもよい。電極形成用テンプレート１１２にめっき液Ｍが供給された際に加振装置１４０により電極形成用テンプレート１１２を振動させることにより、貫通孔Ｈ内にめっき液Ｍを円滑に流入させ、電極１３３を適切に形成することができる。かかる場合、例えば図１２に示すように４つの加振装置１４０ａ〜１４０ｄを平面視において載置台６１の上下左右方向にそれぞれ設け、制御部２００により加振装置１４０ａ〜１４０ｄを、例えば時計回りに順番に加振と停止を行うことで、貫通孔Ｈ内に渦流を形成するようにしてもよい。貫通孔Ｈ内に渦流を形成することで、めっき液Ｍの流入をさらに促進させることができる。加振により貫通孔Ｈ内に渦流を形成しめっき液Mを貫通孔Ｈ内に円滑に流入させる方法としては、上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば図１３に示すように電極形成用テンプレート１１２の各開口部１１５に加振機構１７０を設け、各開口部１１５に個別に加振して渦流を形成してもよい。なお、めっき液Ｍの圧入と加振は併用して行ってもよい。

以上の実施の形態においては、電極形成装置４１において、電極形成用のめっき液Ｍとして無電解銅めっき液を用いて貫通孔Ｈ内に銅からなる電極１３３を形成したが、例えば電極１３３の材料が銀（Ａｇ）である場合は、例えばめっき液Ｍとして硝酸銀、アンモニア水及びグルコースからなるめっき液を用いることで、本実施の形態にかかる成膜方法を行うことができる。

また、めっき液ＭとしてＣｕＳＯ４五水和物と硫酸のめっき液を用いてもよい。このめっき液を用いて電極１３３を形成する場合、電圧を印加する必要がある。かかる場合、例えば図１４に示すように電極形成用テンプレート１１２の裏面１１２ｂにおける流通路１１６側の面に陽極１５０が設けられる。また、ウェハＷの表面Ｗａに電気的に接続された陽極８１を陰極８１ａとして機能させる。陽極１５０と陰極８１ａは電源装置（図示せず）に接続され、陽極１５０と陰極８１ａとの間に電圧を印加可能に構成されている。

そして、この電極形成用テンプレート１１２と載置台１１１上のウェハＷを密着させた後、めっき液Ｍを流通路１１６に供給するとともに、制御部２００によって陽極１５０と陰極８１ａとの間に電源装置（図示せず）から所定の電圧を印加する。そして、貫通孔Ｈ内に銅を堆積させることで電極１３３を形成する。

この電極１３３の形成工程においては、電圧の印加により陽極１５０と陰極８１ａとの間に流れる電流値の監視を行う。そして、貫通孔Ｈ内における銅の堆積が進行すると陽極１５０と陰極８１ａとの間の電気抵抗値が変化する。これにより、制御部２００で監視する電流値が変化する。そして、制御部２００で監視している電流値の値が所定の設定値を上回ると、これにより制御部２００によって電極１３３の形成が終了したとの判定がなされ、電源装置（図示せず）による電圧の印加及びめっき液Ｍが停止される。

かかる場合、制御部２００により陽極１５０と陰極８１ａとの間を流れる電流値を測定しているので、電流値の変化により成膜状態の監視、即ち成膜の終了時期を正確に判断することができる。したがって、電極１３３を適切に形成することができる。

また、金属膜堆積用テンプレート１３２にも、上述の電極形成用テンプレート１１２と同様に陽極１５０が設けられていてもよい。そして、以上の実施の形態では、各陽極１５０に対して設けられた１つの電源装置から電圧を印加していたが、例えば電源装置を複数設け、各陽極１５０毎に異なる値の電圧を印加するようにしてもよい。かかる場合、各開口部１３２ａ毎に異なるレートで成膜することができるので、形成される金属膜１３３の膜厚を制御することができる。また、各陽極１５０に等しい電圧を印加した場合でも、各陽極１５０毎に電圧を印加する時間を変化させることで、金属膜１３３の膜厚を制御するようにしてもよい。さらに、陰極８０に印加する電圧及び時間の両方を変化させることで、かかる金属膜１３３の膜厚を制御してもよい。

なお、以上の実施の形態においては、電極形成用テンプレート１１２は、その内部に流通路１１６が形成された中空の円盤状に形成されていたが、電極形成用テンプレート１１２は必ずしも円盤状である必要はなく、例えば矩形状であってもよい。また、流通路１１６は電極形成用テンプレート１１２の中空の部分に形成されていたが、例えば上面が開口した椀状のテンプレートを用いてもよい。

また、例えば電極形成用テンプレート１１２に代えて、図１５に示すような、上面が開口した電極形成用テンプレート１６０を用いる場合、加振を行うにあたっては必ずしも電極形成用テンプレート１６０やウェハＷを振動させる必要はなく、電極形成用テンプレート１６０内に貯留されためっき液Ｍに、例えば棒状に形成された加振機構１６１を挿入するようにしてもよい。かかる場合、加振機構１６１を振動させ、めっき液Ｍを振動させることで、ウェハＷや電極形成用テンプレート１１２を振動させた場合と同様に、貫通孔Ｈ内にめっき液Ｍを円滑に流入させることができる。また、加振機構１６１を振動させる場合、電極形成用テンプレート１６０そのものは振動させないので、振動により電極形成用テンプレート１６０と載置台１１１との密着がずれることがない。さらには、図１５に示すように、加振機構１６１を電極形成用テンプレート１６０の開口部１１５の鉛直上方に設け、さらに加振機構１６１を導電体で形成することにより、加振機構１６１を陽極として用いることが可能となるので、各加振機構１６１と陰極８１ａとの間に電圧を印加することができる。なお、かかる場合、加振機構１６１に例えば超音波やパルスパワー等を付与してもよい。

また、電極形成用テンプレート１６０内には必ずしもめっき液Ｍを貯留する必要はなく、例えば図１６に示すように、加振機構１６１の内部に、開口部１１５に対応した大きさの、めっき液Ｍ供給用の微細な供給路１６２を形成し、当該供給路１６２から微量のめっき液ＭをウェハＷ上に滴下しながら電極１３３の形成を行ってもよい。加振機構１６１の内部に供給路１６２を形成した場合、めっき液Ｍの有する表面張力によりめっき液Ｍが適切に滴下しない場合が考えられるが、加振機構１６１を振動させることにより、供給路１６２からのめっき液Ｍの適下を促進することができる。なお、かかる場合、加振機構１６１を開口部１１５からウェハＷ側に突出させ、ノズルとして用いてもよい。さらにこの場合、加振機構１６１に内部の空気抜き用の微小な吸気管を設けてもよい。また、供給路１６２の径がめっき液Ｍの滴下に支障ない程度の大きさである場合は、単に供給路１６２を有する配管を加振機構１６１の代わりに用いてもよい。

以上の実施の形態においては、エッチング用テンプレート６２と電極形成用テンプレート１１２には同じパターンの開口部６５、１１５が形成されていたが、開口部６５、１１５は必ずしも同じパターンである必要はない。具体的には、例えばエッチング用テンプレート６２に、電極形成用テンプレート１１２に設けられた開口部１１５よりも多い数の開口部６５を設け場合、電極１３３が形成されない貫通孔ＨをウェハＷに形成することができる。かかる場合、電極１３３が形成されない当該貫通孔Ｈを、ウェハＷに形成されるデバイスの放熱用に用いたり、予備の電極を形成するための貫通孔Ｈとして用いたりすることもでき、また、スクライブレーンとしても用いることができる。

また、以上の実施の形態においては、電極形成用テンプレート１１２による成膜を一度のみ行っているが、対象がウェハＷではなく、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）のような大型の基板であった場合、ＦＰＤの一部に対して電極形成用テンプレート１１２を移動させて貫通孔Ｈにめっき液Ｍを供給することでＦＰＤの全面にわたって電極１３３を形成するようにしてもよい。また、ウェハＷに対してチップ単位で電極１３３を形成する場合も、同様にウェハＷに対して電極形成用テンプレート１１２を移動させながら貫通孔Ｈにめっき液Ｍを供給してもよい。

本発明は、基板の所定の位置に膜を形成する際に有用である。

１ 基板処理システム
２ カセットステーション
３ 処理ステーション
１０ 絶縁膜
１１ 金属層
１２ 絶縁層
２０ カセット載置台
２１ カセット載置板
２２ 搬送路
２３ ウェハ搬送装置
３０ 全面エッチング装置
３１ 選択エッチング装置
３２ 絶縁膜形成装置
３３ 絶縁膜除去装置
４０ 金属膜堆積装置
４１ 電極形成装置
５１ ウェハ搬送装置
６０ 処理容器
６１ 載置台
６２ エッチング用テンプレート
６３ 保持機構
６４ 移動機構
６５ 開口部
６６ 流通路
６６ａ 第１の流通路
６６ｂ 第２の流通路
７０ 仕切板
７１ 連絡流路
７２ エッチング液供給口
７３ エッチング液排出口
８０ 陰極
８１ 陽極
８１ａ 陰極
９０ 処理容器
９１ 載置台
９２ 絶縁膜形成用テンプレート
９３ 保持機構
９４ 移動機構
９５ 密閉空間
９６ 絶縁膜溶液供給口
９７ 絶縁膜溶液排出口
１１０ 処理容器
１１１ 載置台
１１２ 電極形成用テンプレート
１１３ 保持機構
１１４ 移動機構
１１５ 開口部
１１６ 流通路
１１７ めっき液供給口
１１８ 排気管
１３０ 絶縁膜
１３１ 金属膜
１３２ 金属膜堆積用テンプレート
１３２ａ 開口部
１３３ 電極
１４０ 加振装置
１５０ 陽極
１６０ 電極形成用テンプレート
１６１ 加振機構
１６２ 供給路
１７０ 加振機構
２００ 制御部
Ｗ ウェハ
Ｃ カセット
Ｓ 支持板
Ｈ 貫通孔
Ｌ エッチング液
Ｐ ポリイミド溶液
Ｍ めっき液

Claims (9)

1. 基板の所定の位置に膜を形成する方法であって、
   前記基板には複数の貫通孔が形成され、
   表面において前記貫通孔に対応する位置に開口部が複数形成され、且つ当該開口部に連通する膜形成用液の流通路を備えたテンプレートと、前記基板と、を密着させ、
   前記テンプレートは絶縁材料により構成されており、
   前記テンプレートの裏面であって前記流通路と対向する面に、陽極が複数設けられ、
   前記基板における前記テンプレートと反対側の面には当該基板と接触する金属膜が形成され、
   前記テンプレートと前記基板を密着させた状態で、前記流通路を介して前記開口部から前記基板に対して前記膜形成用液を供給し、さらに前記金属膜を陰極とし、当該陰極と前記陽極との間に電圧を印加することで、当該基板の前記貫通孔に膜を形成することを特徴とする、成膜方法。
2. 前記陽極には、それぞれ独立して電圧が印加可能であり、
   少なくとも前記陽極に印加する電圧または前記陽極に電圧を印加する時間を制御することで、前記基板に形成される膜の厚みを制御することを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記電圧の印加に起因して前記陽極及び前記陰極間を流れる電流の値を測定し、前記測定された電流値の変化により前記膜の成膜状態を監視することを特徴とする、請求項１または２に記載の成膜方法。
4. 前記流通路には、当該流通路内の空気を排気する排気管が接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の成膜方法。
5. 前記膜形成用液は前記流通路に圧入されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の成膜方法。
6. 前記基板に前記膜形成用液が供給される際に、前記テンプレートを振動させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の成膜方法。
7. 前記基板に前記膜形成用液が供給される際に、前記膜形成用液を振動させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成膜方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の成膜方法を成膜装置によって実行させるために、当該成膜装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
   

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