JP5654033B2 - テンプレート及び基板の処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の所定位置に処理液を供給する際に用いられるテンプレート及び当該テンプレートを用いた基板の処理方法に関する。
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。かかる状況下で、高集積化されたデバイスを水平面内に複数配置し、これら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、また配線遅延が大きくなることが懸念される。
そこで、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、例えば表面に複数の電子回路が形成された半導体ウェハ(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が複数形成される。そして、各貫通孔内に貫通電極を形成した後、上下に積層されたウェハが、それぞれ貫通電極を介して電気的に接続される(特許文献1)。
ところで、上述の貫通孔には高い位置精度が求められる。そこで、かかる貫通孔の形成にあたっては、例えばウェットエッチング技術を用いてエッチングを行うことで貫通孔が形成される。ウェットエッチングを用いて局所的な微細加工を行う方法としては、例えば特許文献2に開示されたエッチング方法を用いることができる。この方法では、ウェハの表面にエッチング液を液盛りし、液盛りしたエッチング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ウェハに電流を流すことによりエッチング領域を制御している。
また、上述の貫通電極も、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に形成される必要がある。そこで、かかる貫通電極の形成には、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ウェハに電流を流すことによりめっき領域を制御している。
日本国特開2009−004722号公報 日本国特開2008−280558号公報
ところで、特許文献2の方法において、ウェハに複数の微細な貫通孔を位置精度よく形成したり、複数の微細な貫通孔に貫通電極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で配置させることは技術的に困難である。このため、エッチング液やめっき液などの処理液を適切な位置に供給することができず、貫通孔や貫通電極を適切に形成することができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の所定位置に高い位置精度で処理液を供給し、当該基板を適切に処理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、基板の所定位置に処理液を供給する際に用いられるテンプレートであって、表面において前記所定位置に対応する位置に形成された複数の開口部と、前記開口部から裏面まで厚み方向に貫通し、前記処理液を流通させるための流通路と、前記開口部の周囲の表面において親水性を有する第1の親水領域と、前記流通路の内側面において親水性を有する第2の親水領域と、を有し、前記第1の親水領域は、前記所定位置の周囲の基板表面において親水性を有する親水パターンに対応する位置に形成されている。なお、第1の親水領域は、テンプレートの表面において、開口部の周囲がそれ以外の領域に比して親水性を有する領域である。したがって、第1の親水領域を形成するに際し、開口部の周囲のテンプレート表面を親水化処理してもよいし、それ以外の領域のテンプレート表面を疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。第2の親水領域は、第1の親水領域と同様に親水性を有する領域である。また、親水パターンは、基板の表面において、所定位置の周囲がそれ以外の領域に比して親水性を有する領域である。
本発明のテンプレートを用いて基板の所定位置に処理液を供給する際には、先ず、第1の親水領域の位置と親水パターンの位置が対応するように、テンプレートの表面と基板の表面を重ね合わせる。その後、テンプレートの流通路に処理液を供給し、流通路内を流通させる。供給された処理液は、さらに毛細管現象によって第1の親水領域と親水パターンとの間に進入し充填される。そして、充填された処理液の表面張力等によって、テンプレートが基板から浮き上がる。この状態で、さらに流通路に処理液を供給し、開口部を介して基板の所定位置に処理液を供給する。このとき、上述した第1の親水領域と親水パターンとの間に充填された処理液の表面張力によって、テンプレートを移動させる復元力が当該テンプレートに作用する。そうすると、テンプレートの開口部の位置と基板の所定位置がずれている場合でも、上記復元力によって開口部が基板の所定位置に位置するようにテンプレートが移動し、テンプレートと基板の位置調整が高精度で行われる。このため、開口部から基板の所定位置に適切に処理液を供給できる。しかも、テンプレートの開口部そのものは、例えば機械加工を行ったり、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理を一括して行うことで、高い位置精度で形成できる。したがって、本発明のテンプレートを用いれば、基板の所定位置に高い位置精度で処理液を供給することができる。また、このように高い位置精度で処理液を供給することができるので、基板を適切に処理することができる。
別な観点による本発明は、基板の所定位置に処理液を供給して処理する基板の処理方法であって、表面において前記所定位置に対応する位置に形成された複数の開口部と、前記開口部から裏面まで厚み方向に貫通し、前記処理液を流通させるための流通路と、前記開口部の周囲の表面において親水性を有する第1の親水領域と、前記流通路の内側面において親水性を有する第2の親水領域と、を備えたテンプレートの表面と、前記所定位置の周囲の表面において親水性を有する親水パターンを備えた基板の表面とを、前記第1の親水領域の位置と前記親水パターンの位置が対応するように重ね合せる重合工程と、前記流通路に前記処理液を供給し、前記第1の親水領域と前記親水パターンとの間に前記処理液を充填する液充填工程と、前記流通路に供給された処理液を前記基板の所定位置に供給し、前記開口部が前記所定位置に位置するように前記テンプレートと前記基板の位置調整を行うと共に、前記基板の所定位置の処理を行う処理工程と、を有する。
本発明によれば、基板の所定位置に高い位置精度で処理液を供給し、当該基板を適切に処理することができる。
本実施の形態にかかるウェハの処理方法を実施するためのウェハ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 ウェハの構成の概略を示す縦断面図である。 テンプレートの構成の概略を示す説明図である。 テンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるウェハの親水パターンを示す説明図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの親水領域を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるウェハの親水パターンを示す説明図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの親水領域を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるウェハの親水パターンを示す説明図である。 他の実施の形態にかかるウェハの親水パターンを示す説明図である。 ウェハ処理の主な工程を示すフローチャートである。 ウェハ処理の各工程におけるテンプレートとウェハの状態を模式的に示した説明図であり、(a)はテンプレートの流通路内にめっき液を充填した様子を示し、(b)はテンプレートとウェハを重ね合わせた状態を示し、(c)はめっき液の液パドルを形成する様子を示し、(d)は第1の親水領域と親水パターンとの間にめっき液が充填される様子を示し、(e)は孔部にめっき液が進入する様子を示し、(f)は孔部にめっき液が充填された様子を示し、(g)はテンプレートに復元力が作用する様子を示し、(h)はテンプレートとウェハが位置調整された様子を示している。 他の実施の形態にかかるウェハの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるウェハの構成の概略を示す平面図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態において、テンプレートとウェハの位置調整が行われる様子を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの一部の構成の概略を示す説明図である。 他の実施の形態にかかるテンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるウェハの構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかるウェハ処理の各工程におけるテンプレートとウェハの状態を模式的に示した説明図であり、(a)はテンプレートの流通路内にエッチング液を充填した様子を示し、(b)はテンプレートとウェハを重ね合わせた状態を示し、(c)はエッチング液の液パドルを形成する様子を示し、(d)は第1の親水領域と親水パターンとの間にエッチング液が充填される様子を示し、(e)はテンプレートとウェハが位置調整される様子を示し、(f)はエッチング液によってウェハがエッチングされる様子を示し、(g)はウェハに孔部(スクライブライン)が形成された様子を示している。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面において、各構成要素の寸法は、技術の理解の容易さを優先させるため、必ずしも実際の寸法に対応していない。
図1は、本実施の形態にかかる、基板としてのウェハの処理方法を実施するための、ウェハ処理装置1の構成の概略を示す縦断面図である。なお、本実施の形態では、ウェハ処理として、ウェハに形成された孔部にめっき液を供給して、当該孔部の内部をめっきする処理について説明する。
本実施の形態のウェハ処理装置1で処理されるウェハWは、図2に示すように、その表面Waの所定位置に複数の孔部10が形成されている。孔部10は、3次元集積技術においてTSVと呼ばれる微細な径を有する貫通孔と同一である。すなわち、本実施の形態のウェハ処理においては、孔部10はウェハWの厚み方向に貫通していないが、ウェハ処理の終了後、ウェハWの裏面Wb側が研磨して薄化された際に、孔部10はウェハWの厚み方向に貫通する。こうして、ウェハWに貫通孔が形成される。そして、本実施の形態では、孔部10の内部にめっき液が供給されて電極が形成されるが、この電極が3次元集積技術における貫通電極となる。
ウェハWの表面Waにおいて、孔部10の周囲には親水性を有する親水パターン11が形成されている。親水パターン11は、ウェハWの表面Waにおいて、孔部10の周囲がそれ以外の領域に比して親水性を有する領域である。したがって、親水パターン11を形成するに際し、孔部10の周囲の表面Waを親水化処理してもよいし、それ以外の領域の表面Waを疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。また、孔部10の内側面及び底面にも、親水性を有する親水膜12が形成されている。なお、ウェハWの表面Waには、上述した貫通電極に接続される電子回路や、電源用、接地用、アドレス等の信号用配線等を含むデバイス層(図示せず)が形成されている。
また、本実施の形態のウェハ処理装置1では、図3及び図4に示すように略円盤形状を有するテンプレート20が用いられる。テンプレート20には、例えば炭化珪素(SiC)などが用いられる。テンプレート20の表面20aには、複数の開口部30が形成されている。これら開口部30は、ウェハWの孔部10に対応する位置に形成されている。なお、開口部30は、例えば機械加工を行ったり、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理を一括して行うことで形成され、高い位置精度で形成される。
テンプレート20の内部には、各開口部30と連通し、処理液としてのめっき液を流通させるための流通路31が複数形成されている。流通路31は、テンプレート20を厚み方向に貫通し、テンプレート20の裏面20bまで延伸している。
テンプレート20の表面20aにおいて、開口部30の周囲には親水性を有する第1の親水領域40が形成されている。第1の親水領域40は、テンプレート20の表面20aにおいて、開口部30の周囲がそれ以外の領域に比して親水性を有する領域である。したがって、第1の親水領域40を形成するに際し、開口部30の周囲の表面20aを親水化処理してもよいし、それ以外の領域の表面20aを疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。また、第1の親水領域40は、ウェハWの親水パターン11に対応する位置に形成されている。
また、流通路31の内側面にも、親水性を有する第2の親水領域41が形成されている。第2の親水領域41は、第1の親水領域40と同様に親水性を有する領域である。したがって、第2の親水領域41を形成するに際し、流通路31の内側面を親水化処理してもよい。
さらに、テンプレート20の裏面20bにおいて、流通路31の周囲には親水性を有する第3の親水領域42が形成されている。第3の親水領域42は、テンプレート20の裏面20bにおいて、流通路31の周囲がそれ以外の領域に比して親水性を有する領域である。したがって、第3の親水領域42を形成するに際し、流通路31の周囲の裏面20bを親水化処理してもよいし、それ以外の領域の裏面20bを疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。
なお、ウェハWの表面Waに親水パターン11を形成する場合、図5に示すように、孔部10の周囲を囲む帯状の疎水領域13を形成してもよい。このようにすれば、疎水領域13の内側領域に供給されためっき液は、疎水領域13が境界になるようにして液面が広がる。疎水領域13は広い面積を持つ必要がなく、所望の親水パターン11の領域を囲っていれば十分なので、ウェハWの表面Waの加工領域を少なくすることができる。テンプレート20に親水領域を形成する場合においても同様で、図6に示すように、テンプレート20の表面20a及び裏面20bにおいて、流通路31の周囲を囲むように疎水領域14を形成する。テンプレート20の表面20a及び裏面20bにおける開口部の周囲は、それぞれ第1の親水領域40、第3の親水領域42となり、流通路31の内側面は第2の親水領域41となるのである。
また、ウェハWにおいて疎水領域13を形成する代わりに、図7に示すような凹部15を形成してもよい。凹部15は、疎水領域13と同様、孔部10の周囲を囲むように形成される。凹部15の内側領域に供給されためっき液の液面は、ある接触角を持って広がるが、凹部15の縁部においてより大きな接触角を持つことになる。液面はこの凹部15を乗り越えることができずに、凹部15の内側領域にとどまる。このようにすれば、ウェハWの表面Waを親水化処理、或いは疎水化処理しなくても、めっき液の拡がる領域を規定することができるのである。このように凹部15が液面の広がりを抑える現象は、ピン止め効果として知られている。つまり、凹部15の内側の領域は外側の領域と同質の表面を有するが、凹部15のピン止め効果により、凹部15の内側領域は親水パターン11として機能するのである。なお、凹部15は一般的なリソグラフィーの技術で形成することができるので、特別なプロセスを必要としない。
テンプレート20に親水領域41〜43を形成する場合においても同様で、図8に示すように、テンプレート20の表面20a及び裏面20bにおいて、流通路31の周囲を囲むように凹部16を形成する。テンプレート20の表面20a及び裏面20bにおける開口部の周囲は、それぞれ第1の親水領域40、第3の親水領域42となり、流通路31の内側面は第2の親水領域41となるのである。テンプレート20の表面20a、裏面20bを親水化処理、或いは疎水化処理する必要がないので、一般的なリソグラフィーの技術でこれらの親水領域41〜43を形成することができるのである。
また、ピン止め効果を得るためには、親水領域とその周囲の領域との間に段差が生じていればよく、段差構造は凹部の形成に限られない。ウェハWの表面Waの加工を例に挙げれば、図9に示すように、親水パターン11をそれらの周囲に比べて突起させれば、液面の拡がりはその肩部で止まるようになる。或いは、図10に示すように、孔部10の周囲を囲むように凸部17を形成しておけば、凸部17の肩部で液面の拡がりが止まるのである。特に、ウェハWの表面Waに重要な薄膜があって、十分な深さの凹部を形成することができない場合は、これらの方法が有効になるのである。これらの突起や凸部は、CVDなどで形成した薄膜をリソグラフィー技術でパターニングすれば得ることができる。テンプレート20においても同様ある。すなわち、第1の親水領域40、第3の親水領域42を形成する為に、凹部に代えて、親水領域40、42自体を突起させたり、周囲に凸部を形成してもよい。さらに、ピン止め効果を狙った凹部15、16、凸部17を形成したり、或いは親水パターン11、親水領域40、42を突起させる場合は、必要に応じて、ウェハWの表面Waやテンプレート20の表面20a、裏面20bの親水化処理、疎水化処理に組み合わせても構わない。組み合わせることにより、より確実に液面の拡がりを規定することができる。
図1に示すように本実施の形態のウェハ処理装置1は、その内部にウェハWを収容する処理容器50を有している。処理容器50内の底面には、ウェハWを載置する載置台51が設けられている。載置台51には、例えば真空チャックなどが用いられ、載置台51は、ウェハWの表面Waが上方を向いた状態で当該ウェハWを水平に載置することができる。
載置台51の上方には、テンプレート20を保持する保持部材60が配置されている。保持部材60は、テンプレート20の表面20aが下方を向いた状態で当該テンプレート20を保持する。そして、保持部材60に保持されたテンプレート20は、その表面20aが載置台51上のウェハWの表面Waに対向するように配置される。
保持部材60は、シャフト61を介して、処理容器50内の天井面に設けられた移動機構62に支持されている。テンプレート20と保持部材60は、この移動機構62により鉛直方向及び水平方向に移動可能になっている。
また、処理容器50の内部には、テンプレート20の裏面20b側から流通路31にめっき液を供給する液供給手段(図示せず)が設けられている。液供給手段としては、例えばノズルや供給管等、種々の手段を用いることができる。
以上のウェハ処理装置1には、制御部100が設けられている。制御部100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、ウェハ処理装置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などが格納されている。なお、上記プログラムは、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に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部100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ウェハ処理装置1を用いて行われるウェハWの処理について説明する。図11は、ウェハ処理の主な工程を示すフローチャートである。図12は、ウェハ処理の各工程におけるテンプレート20とウェハWの状態を模式的に示した説明図である。なお、図12では、技術の理解の容易さを優先させるため、テンプレート20の一部(一つの流通路31の近傍)とウェハWの一部(一つの孔部10の近傍)を示している。
先ず、ウェハ処理装置1の外部において、図12(a)に示すようにテンプレート20の流通路31内に予めめっき液Mを充填する(図11の工程S1)。このめっき液Mを充填する際には、先ず、例えばテンプレート20の裏面20b側にめっき液Mを供給する。そうすると、流通路31が微細な径を有し、且つ流通路31の周囲に第3の親水領域42が形成され、流通路31の内側面に第2の親水領域41が形成されているため、裏面20b側に供給されためっき液Mは毛細管現象によって流通路31内に流入する。その後、テンプレート20の裏面20b上に残存する不要めっき液を除去する。こうして、図12(a)に示したように流通路31内にめっき液Mが充填される。また、流通路31の両端部は開口しているが、めっき液Mの表面張力によって流通路31内にめっき液Mが保持される。したがって、テンプレート20の搬送中に、めっき液Mがこぼれることを防ぐことができる。なお、めっき液Mには種々のめっき液を用いることができる。本実施の形態では、例えばCuSO五水和物と硫酸のめっき液Mが用いられる場合について説明するが、めっき液Mには、例えば硝酸銀、アンモニア水及びグルコースからなるめっき液や、無電解銅めっき液などを用いてもよい。なお、本実施の形態においては、テンプレート20をウェハ処理装置1へ搬送する前に、予めめっき液Mをテンプレート20に供給した。予めめっき液Mを供給する方式であれば、流通路31が狭い場合においては、流通路31内にめっき液Mが十分に入り込めるよう、減圧下でめっき液Mを供給することもできるし、スピン塗布などの方法で効率よくめっき液Mを供給することもできる。また、ウェハ処理装置1内にあっても効率よく供給できるのであれば、予めめっき液Mをテンプレート20に供給しなくてもよい。
その後、流通路31内にめっき液Mが充填されたテンプレート20をウェハ処理装置1内に搬送する。テンプレート20の搬送中、上述したようにめっき液Mは表面張力によって流通路31内に保持されているため、当該めっき液Mが流通路31から流出することはない。なお、このめっき液Mの流出をより確実に防止するため、テンプレート20に止水板(図示せず)を設けてもよい。
また、このテンプレート20のウェハ処理装置1への搬送と共に、ウェハWをウェハ処理装置1内に搬送する。
ウェハ処理装置1内では、テンプレート20が保持部材60に保持されると共に、ウェハWが載置台51に載置される。テンプレート20は、その表面20aが下方を向くように保持部材60に保持される。また、ウェハWは、その表面Waが上方を向くように載置台51に載置される。その後、移動機構62によってテンプレート20の水平方向の位置を調整すると共に、テンプレート20を所定の位置まで下降させる。なお、移動機構62によるテンプレート20の位置調整は、例えば光学センサ(図示せず)を用いて行われる。そして、図12(b)に示すようにテンプレート20の第1の親水領域40の位置とウェハWの親水パターン11の位置が対応するように、テンプレート20の表面20aとウェハWの表面Waを重ね合せる(図11の工程S2)。なお、第1の親水領域40の位置と親水パターン11の位置は厳密に対応している必要はない。これらの位置が多少ずれている場合、すなわち開口部30の位置と孔部10の位置が多少ずれている場合でも、後述する工程S6においてテンプレート20とウェハWの位置調整が行われる。また、図12(b)の例では、テンプレート20とウェハWとの間には微小な間隔の隙間が形成されているが、テンプレート20とウェハWを密着させて配置してもよい。
その後、ノズル等の液供給手段(図示せず)によって、図12(c)に示すようにテンプレート20の裏面20b側にめっき液Mを供給する。そうすると、流通路31内のめっき液Mは、鉛直下方に流れる。そして、開口部30付近においてめっき液Mの下面が下方に凸に湾曲し、いわゆる液パドルが形成される(図11の工程S3)。なお、本実施の形態においては、テンプレート20とウェハWの重ね合わせを行った後に液パドルの形成を行ったが、テンプレート20がウェハWの上方にあって、液パドルの形成を行った後にテンプレート20とウェハWの重ね合わせを行ってもよい。
開口部30付近のめっき液Mは、図12(d)に示すように毛細管現象によって水平方向に拡散する。すなわち、めっき液Mは、テンプレート20の第1の親水領域40とウェハWの親水パターン11との間に進入する。こうして、第1の親水領域40と親水パターン11との間にめっき液Mが充填される(図11の工程S4)。なお、めっき液Mは、親水性を有する第1の親水領域40と親水パターン11との間のみを拡散し、その外側には拡散しない。
またこのとき、第1の親水領域40と親水パターン11との間に充填されためっき液Mの表面張力等によって、テンプレート20がウェハWに対して浮上する。そして、テンプレート20とウェハWとの間に所定の間隔Hの隙間が形成される。そうすると、テンプレート20は、ウェハWに対して相対的に水平方向に移動可能になる。またこの時、テンプレート20とウェハWとの間においてめっき液Mの外部に露出する面、及びテンプレート20の裏面から凸に突出しためっき液Mの面で働くラプラス圧により流体全体に圧力が波及する。この圧力は、パスカルの原理として、テンプレート20がウェハWに対して浮上しようとする力として作用している。
なお、所定の間隔Hは、後述するようにテンプレート20が移動して、当該テンプレート20とウェハWの位置調整が行われる間隔に設定される。ここで、後述するように第1の親水領域40と親水パターン11との間に充填されるめっき液Mの表面張力によって、テンプレート20に復元力が作用し、テンプレート20とウェハWの位置調整が行われる。所定の間隔Hは、この復元力、すなわちめっき液Mの表面張力を確保するように設定される。具体的には、供給するめっき液Mの量、親水パターン11、第1の親水領域40、第3の親水領域42のそれぞれの面積、テンプレート20自体の重さ等によって、所定の間隔Hを調節することが可能である。特に、第3の親水領域42は、デバイス層などの形成されないテンプレート20の裏面20bに位置する為、その領域面積の調節幅が大きい。所望の間隔Hを得られるのであれば、第3の親水領域42はなくてもよい。すなわち、テンプレート20の裏面20bから凸に突出しためっき液Mの大きさは、流通路31の直径とほぼ同じ径を有することになる。なお、これらの作用は、後述する実施の形態において、スクライブライン等に対向する位置に純水を供給する場合においても、同様に発揮される。
その後、テンプレート20の裏面20b側にめっき液Mをさらに供給する。そうすると、開口部30付近のめっき液Mは、図12(e)に示すように毛細管現象によって鉛直下方に流れ、ウェハWの孔部10内に進入する。そして、図12(f)に示すように孔部10内にめっき液Mが充填される(図11の工程S5)。
またこのとき、上述した第1の親水領域40と親水パターン11との間に充填されためっき液Mの表面張力によって、図12(g)に示すようにテンプレート20を移動させる復元力(図12(g)の矢印)がテンプレート20に作用する。そうすると、テンプレート20の開口部30の位置とウェハWの孔部10の位置がずれている場合でも、上記復元力によって開口部30が孔部10に対向するようにテンプレート20が移動し、図12(h)に示すようにテンプレート20とウェハWの位置調整が行われる(図11の工程S6)。こうして、ウェハWの所定位置、すなわち孔部10内にめっき液Mが適切に充填される。なお、これまで図12(d)から図12(g)を順番に用いて説明してきたが、実際にはこれらの現象はほぼ同時に進行する。
その後、テンプレート20の裏面20bに残存する不要処理液としての不要めっき液を除去する(図11の工程S7)。
その後、電源装置(図示せず)によってウェハWの孔部10内のめっき液Mに電圧が印加される。そうすると、孔部10内のめっき液Mが反応し、当該孔部10内に銅が堆積して電極が形成される。さらにその後、ウェハWの裏面Wb側が研磨して薄化されることで、孔部10が貫通孔となり、孔部10内の電極が貫通電極となる。
以上の実施の形態によれば、工程S1においてテンプレート20の流通路31内に予めめっき液Mが充填されるので、その後、工程S3以降に流通路31内に供給されるめっき液Mの供給量を抑えることができる。
また、工程S3でめっき液Mの液パドルを形成した後、工程S4において第1の親水領域40と親水パターン11との間にめっき液Mが充填される。この充填されためっき液Mの表面張力等によって、テンプレート20をウェハWに対して浮上させることができ、テンプレート20をウェハWに対して相対的に水平方向に移動可能にできる。この状態で、工程S5において孔部10内にめっき液Mが充填され、第1の親水領域40と親水パターン11との間に充填されためっき液Mの表面張力によって、テンプレート20を移動させる復元力がテンプレート20に作用する。そうすると、テンプレート20の開口部30の位置とウェハWの孔部10の位置がずれている場合でも、工程S6において、上記復元力によって開口部30が孔部10に対向するようにテンプレート20が移動し、テンプレート20とウェハWの位置調整が高精度に行われる。このようにテンプレート20とウェハWの位置調整の精度が向上し、孔部10の径が微小である場合でも対応することができる。したがって、テンプレート20の流通路31から開口部30を介してウェハWの孔部10に適切にめっき液Mを供給できる。しかも、上述したように開口部30自体は高い位置精度で形成されるので、孔部10に高い位置精度でめっき液10を供給することができる。このため、その後孔部10内を適切にめっきし、当該孔部10に適切な電極を形成することができる。
また、工程S6でテンプレート20とウェハWの位置調整が行われるので、工程S2でテンプレート20とウェハWを重ね合わせる際、厳密な位置合わせが不要になる。したがって、ウェハ処理装置1の移動機構62に高い性能が要求されず、移動機構62を簡素化し且つ低廉化することができる。また、移動機構62の複雑な制御も不要となる。
以上の実施の形態では、テンプレート20の開口部30はウェハWの孔部10に対応する位置に形成されていたが、さらに開口部はウェハWのスクライブラインに対向する位置に形成されていてもよい。スクライブラインとは、ウェハWが切断され複数の半導体チップに分割される際のラインのことである。通常、このスクライブライン上、及びその周辺には素子や配線が形成されない。従って、この領域を親水領域とすると共に、後述するように、この領域に純水を供給しても半導体チップに悪影響を及ぼすことはない。
本実施の形態では、図13及び図14に示すように、ウェハWの表面Waの所定位置には、複数の孔部10に加えてスクライブライン200が形成されている。スクライブライン200は、本実施の形態ではウェハWの厚み方向に貫通していないが、ウェハ処理の終了後、ウェハWの裏面Wb側が研磨して薄化された際に、ウェハWの厚み方向に貫通する。そして、スクライブライン200によってウェハWが分割され、複数の半導体チップが形成される。
ウェハWの表面Waにおいて、スクライブライン200の周囲には親水性を有する親水パターン201が形成されている。親水パターン201は、孔部10の周囲に形成された親水パターン11と同様に、ウェハWの表面Waにおいて、スクライブライン200の周囲がそれ以外の領域(親水パターン11を除く)に比して親水性を有する領域である。したがって、親水パターン201を形成するに際し、スクライブライン200の周囲の表面Waを親水化処理してもよいし、それ以外の領域(親水パターン11を除く)の表面Waを疎水化処理してもよい。あるいは、ピン止め効果を狙った凹みを形成しても構わない。また、スクライブライン200の内側面及び底面にも、親水性を有する親水膜202が形成されている。なお、本実施の形態においては、ウェハWに予めスクライブライン200の窪みを形成しているが、窪みを作らずに親水パターン201のみを形成することでも良い。親水パターン201もスクライブライン200に沿った直線状である必要もなく、スクライブライン200の内側、及び周辺に任意の形状で作ることができる。
また、図15に示すようにテンプレート20の表面20aには、開口部30に加えて別の開口部210が複数形成されている。これら開口部210は、ウェハWのスクライブライン200に対応する位置に形成されている。なお、開口部210も、開口部30と共に、例えば機械加工を行ったり、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理を一括して行うことで形成され、高い位置精度で形成される。
テンプレート20の内部には、各開口部210と連通し、処理液としての純水を流通させるための流通路211が複数形成されている。流通路211は、テンプレート20を厚み方向に貫通し、テンプレート20の裏面20bまで延伸している。
テンプレート20の表面20aにおいて、開口部210の周囲には親水性を有する第1の親水領域220が形成されている。第1の親水領域220は、テンプレート20の表面20aにおいて、開口部210の周囲がそれ以外の領域(第1の親水領域40を除く)に比して親水性を有する領域である。したがって、第1の親水領域220を形成するに際し、開口部210の周囲の表面20aを親水化処理してもよいし、それ以外の領域(第1の親水領域40を除く)の表面20aを疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。また、第1の親水領域220は、ウェハWの親水パターン201に対応する位置に形成されている。
また、流通路211の内側面にも、親水性を有する第2の親水領域221が形成されている。第2の親水領域221は、第1の親水領域220と同様に親水性を有する領域である。したがって、第2の親水領域41を形成するに際し、流通路211の内側面を親水化処理してもよい。
さらに、テンプレート20の裏面20bにおいて、流通路211の周囲には親水性を有する第3の親水領域222が形成されている。第3の親水領域222は、テンプレート20の裏面20bにおいて、流通路211の周囲がそれ以外の領域(第3の親水領域42を除く)に比して親水性を有する領域である。したがって、第3の親水領域222を形成するに際し、流通路211の周囲の裏面20bを親水化処理してもよいし、それ以外の領域(第3の親水領域42を除く)の裏面20bを疎水化処理してもよいし、これら親水化処理と疎水化処理を共に行ってもよい。
かかる場合、工程S1において、テンプレート20の流通路31内にめっき液Mを充填すると共に、流通路211内に純水を充填する。その後、工程S2において、第1の親水領域40の位置と親水パターン11の位置が対応し、且つ第1の親水領域220の位置と親水パターン201の位置が対応するように、テンプレート20の表面20aとウェハWの表面Waを重ね合せる。その後、工程S3において、テンプレート20の裏面20b側から、流通路31にめっき液Mを供給すると共に、流通路211に純水を供給する。そうすると、工程S4において、第1の親水領域40と親水パターン11との間にめっき液Mが充填されると共に、第1の親水領域220と親水パターン201との間に純水が充填される。その後、工程S5において、孔部10内にめっき液Mが充填されると共に、スクライブライン200内に純水が充填される。その後、工程S6において、図16に示すようにテンプレート20とウェハWの位置調整が行われる。このとき、めっき液Mの表面張力による復元力に加えて、純水Pの表面張力による復元力がテンプレート20に作用する。その後、工程S7においてテンプレート20の裏面20bに残存する不要処理液としての不要めっき液と不要純水が除去される。
なお、本実施の形態における工程S1〜工程S7における純水Pの作用は、上記実施の形態の工程S1〜S7におけるめっき液Mの作用と同様であるので、詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、工程S6において、めっき液Mの表面張力による復元力に加えて、純水Pの表面張力による復元力がテンプレート20に作用する。また、パスカルの原理の作用も同様である。このため、テンプレート20がある程度の重みを持っていたとしても、テンプレート20をウェハWから浮上させる力を大きくすることできる。さらに、復元力を大きくできるため、テンプレート20の開口部30の位置とウェハWの孔部10の位置とのずれ量(開口部210の位置とスクライブライン200の位置とのずれ量も同じ)が大きくても、テンプレート20を円滑に移動させることができる。したがって、テンプレート20とウェハWの位置調整をより適切に行うことができる。なお、以上の実施の形態においては、テンプレート20のスクライブライン200に対向する位置に開口部210を設けたが、これに限定されない。半導体チップの上面において純水が触れても問題が起きない個所であれば、所望の領域に純水が供給できるよう、テンプレート20に開口部を設けることは可能である。
上述の実施の形態では、めっき液Mと純水Pを同時にテンプレート20に供給したが、これに限られず、先に純水Pを供給しておいてもよい。純水Pの表面張力を利用したテンプレート20とウェハWとの位置調整を予め行っておき、その後にめっき液Mを供給すれば、ウェハWの孔部10により正確にめっき液Mを供給することができる。めっき液Mを供給する際には、少なくとも、テンプレート20の開口部30とウェハWの孔部10がある程度オーバーラップしている必要がある。しかしながら、特に半導体デバイスの微細化が進行してウェハWの孔部10も微細になると、オーバーラップさせることが困難になる。そこで、テンプレート20の開口部210及び対向する親水パターン201を、ウェハWの孔部10よりも大きく作っておくとよい。テンプレート20とウェハWを重ね合わせる際には、開口部210と親水パターン201のみがオーバーラップするようにすればよいので、制御を簡単にすることができるのである。その後純水Pによる位置調整が行われ、テンプレート20の開口部30とウェハWの孔部10がオーバーラップするようになるのである。
また、スクライブライン200に充填された純水Pは、孔部10内のめっき液Mに電圧を印加させて電極を形成する際、当該めっき液M及びテンプレート20の昇温を抑制する冷却水としても機能する。
なお、本実施の形態では、流通路211を介してスクライブライン200内に純水Pが充填されたが、孔部10と同様にスクライブライン200内にめっき液Mを充填してもよい。かかる場合でも、スクライブライン200内のめっき液Mが純水と同様の機能を発揮し、テンプレート20とウェハWの位置調整を適切に行うことができる。なお、この場合、孔部10内のめっき液Mに電圧を印加させて電極を形成する際、スクライブライン200内のめっき液Mには電圧が印加されず、当該スクライブライン200内に電極が形成されることはない。
また、図14に示したように、スクライブライン200は平面視において直線状に形成されていたが、曲線状に形成されていてもよいし、ジグザグ状に形成されていてもよい。かかる場合、ウェハW上の親水パターン201の長さとテンプレート20上の第1の親水領域220の長さが共に長くなる。そうすると、第1の親水領域220と親水パターン201との間に充填される純水Pの表面張力が大きくなり、テンプレート20に作用する復元力が大きくなる。したがって、テンプレート20とウェハWの位置調整をより適切に行うことができる。
以上の実施の形態のテンプレート20の表面20aにおいて、図17に示すように第1の親水領域40が形成されていない領域は、当該第1の親水領域40に比して窪んで溝部20cを形成していてもよい。かかる場合、第1の親水領域40と親水パターン11の接触角が大きくなり、工程S4において、第1の親水領域40と親水パターン11と間に充填されためっき液Mが、第1の親水領域40の外側に拡散するのを確実に防止することができる。これによって、第1の親水領域40と親水パターン11との間のめっき液Mの表面張力を確実に確保できるので、テンプレート20とウェハWの位置調整を適切に行うことができる。なお、テンプレート20の表面20aに図15に示した第1の親水領域220がさらに形成されている場合には、上記溝部20cは、第1の親水領域40、220が形成されていない領域に形成される。
以上の実施の形態では、テンプレート20において、第2の親水領域41は流通路31の内側面全面に形成されていたが、図18に示すように開口部30から流通路31の内側面の途中まで形成されていてもよい。かかる場合、工程S5において孔部10内にめっき液Mが充填されると、図18に示すようにめっき液Mの液面は第2の親水領域41が形成された高さとなり、すなわち第2の親水領域41より上部の流通路31にはめっき液Mが存在しない。ここで、さらにテンプレート20の裏面20b側にめっき液Mを供給することにより、流通路31内にめっき液Mをさらに流入できる。そうすると、第1の親水領域40と親水パターン11との間にさらにめっき液Mが進入して充填されるため、当該めっき液Mの表面張力が大きくなる。このため、その後の工程S6において、より大きい復元力をテンプレート20に作用させることができ、テンプレート20とウェハWの位置調整をより適切に行うことができる。
以上の実施の形態の工程S3〜S6において、テンプレート20を振動させてもよい。かかる場合、ウェハ処理装置1の移動機構62が加振機構として機能し、テンプレート20とウェハWを重ね合わせた状態で、当該テンプレート20を振動させる。そうすると、めっき液Mが孔部10や第1の親水領域40と親水パターン11との間に進入し易くなる。また、テンプレート20自体も移動し易くなり、テンプレート20とウェハWの位置調整も容易になる。なお、テンプレート20の振動は、工程S3〜S6のすべての工程において行ってもよいし、いずれかの工程のみに行ってもよい。
なお、移動機構62を加振機構として用いる代わりに、図19に示すようにテンプレート20に加振機構230を設けてもよい。加振機構230は、例えばテンプレート20の外側面に複数設けられ、テンプレート20の円周方向に等間隔に設けられる。
以上の実施の形態では、ウェハ処理として、ウェハWの孔部10に処理液としてのめっき液Mを供給して当該孔部10の内部をめっきする処理について説明したが、本発明は、他の処理液を用いて他の処理を行う際にも適用することができる。
以上の実施の形態において、例えば処理液として絶縁膜形成用溶液を用いて、ウェハWの孔部10内に絶縁膜を形成してもよい。かかる絶縁膜の形成は、例えば上述しためっき処理前に行われる。なお、膜形成用溶液には、例えば電着ポリイミド溶液が用いられる。また、以上の実施の形態において、例えば処理液として洗浄液や純水を用いて、ウェハWの孔部10やスクライブライン200を洗浄してもよい。かかる洗浄は、例えば上述しためっき処理後や、後述するエッチング処理後などに行われる。
さらに、例えば処理液としてエッチング液を用いて、ウェハWにエッチング処理をおこなってもよい。本実施の形態のウェハWは、図20に示すようにその表面Waに親水パターン11、201が形成されている。親水パターン11、201は、それぞれ孔部10とスクライブライン200が形成される位置の周囲に形成されている。これら親水パターン11、201は、それぞれ図2及び図13に示した親水パターン11、201と同一であり、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態では、ウェハWにエッチング処理を行って孔部10とスクライブライン200を形成するため、処理前の状態のウェハWにはこれら孔部10とスクライブライン200は形成されていない。
また、本実施の形態で用いられるテンプレート20は、図15に示したテンプレート20と同一であり、詳細な説明を省略する。
次に、本実施の形態におけるウェハWのエッチング処理について説明する。図21は、ウェハ処理の各工程におけるテンプレート20とウェハWの状態を模式的に示した説明図である。なお、図21では、技術の理解の容易さを優先させるため、テンプレート20の一部(一つの流通路31の近傍)とウェハWの一部(一つの孔部10の近傍)を示して説明している。また、本実施の形態において、流通路31と孔部10におけるエッチング液Eの作用と、他の流通路211とスクライブライン200におけるエッチング液Eの作用は同様である。
先ず、図21(a)に示すようにテンプレート20の流通路31内にエッチング液Eを充填すると共に、流通路211内にもエッチング液Eを充填する。この流通路31、211内へのエッチング液Eの充填は、ウェハ処理装置1の外部で行われ、上述した工程S1と同様であるので詳細な説明を省略する。
その後、ウェハ処理装置1において、図21(b)に示すように第1の親水領域40の位置と親水パターン11の位置が対応し、且つ第1の親水領域220の位置と親水パターン201の位置が対応するように、テンプレート20の表面20aとウェハWの表面Waを重ね合せる。このテンプレート20とウェハWの重ね合わせは、上述した工程S2と同様であるので説明を省略する。
その後、図21(c)に示すようにテンプレート20の裏面20b側にエッチング液Eを供給する。そうすると、図21(d)に示すように開口部30付近のエッチング液Eは、毛細管現象によって水平方向に拡散する。すなわち、エッチング液Eは、テンプレート20の第1の親水領域40とウェハWの親水パターン11との間に進入する。同様にエッチング液Eは、第1の親水領域220と親水パターン201との間にも進入する。こうして、第1の親水領域40と親水パターン11との間、及び第1の親水領域220と親水パターン201との間(以下、「第1の親水領域40、220と親水パターン11、201との間」という場合がある)にエッチング液Eが充填される。なお、エッチング液Eは、親水性を有する第1の親水領域40、220と親水パターン11、201との間のみを拡散し、その外側には拡散しない。
またこのとき、第1の親水領域40、220と親水パターン11、201との間に充填されたエッチング液Eの表面張力等によって、テンプレート20がウェハWに対して浮上する。そうすると、テンプレート20は、ウェハWに対して相対的に水平方向に移動可能になる。
そして、上述した第1の親水領域40、220と親水パターン11、201との間に充填されたエッチング液Eの表面張力によって、図21(e)に示すようにテンプレート20を移動させる復元力(図21(e)の矢印)がテンプレート20に作用する。そうすると、テンプレート20の開口部30の位置とウェハWの孔部10の位置がずれている場合でも(このとき、開口部210の位置とスクライブライン200の位置もずれている)、上記復元力によって開口部30が孔部10に対向し、且つ開口部210がスクライブライン200に対向するように、テンプレート20が移動する。こうして、テンプレート20とウェハWの位置調整が行われる。
その後、図21(f)に示すようにテンプレート20の裏面20b側にエッチング液Eをさらに供給する。そうすると、流通路31、211内のエッチング液Eは毛細管現象によって下方に流れ、ウェハWがエッチングされる。このとき、エッチング液Eは毛細管現象によって高い表面張力を有するため、ウェハWを円滑にエッチングできる。そして、図21(g)に示すようにエッチング液EによってウェハWが所定の深さまでエッチングされ、孔部10が形成される。同様に、ウェハWにスクライブライン200も形成される。
こうしてウェハWにエッチング処理が行われ、孔部10とスクライブライン200が形成されると、不要処理液としてエッチング液Eが除去される。
本実施の形態においても、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、テンプレート20とウェハWを適切に位置調整して、孔部10とスクライブライン200が形成される位置に高い位置精度でエッチング液Eを供給することができる。このため、ウェハWに孔部10とスクライブライン200を適切に形成することができる。
なお、以上の実施の形態では、テンプレート20の流通路31、211の周囲に、それぞれ第1の親水領域40、220、第2の親水領域41、221及び第3の親水領域42、222が形成されて親水化され、またウェハWの孔部10とスクライブライン200の周囲に、それぞれ親水パターン11、201と親水膜12、202が形成されて親水化されていた。これに対して、例えば疎水性の処理液を用いる場合には、これら親水化された領域を疎水化してもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
1 ウェハ処理装置
10 孔部
11 親水パターン
12 親水膜
20 テンプレート
20a 表面
20b 裏面
20c 溝部
30 開口部
31 流通路
40 第1の親水領域
41 第2の親水領域
42 第3の親水領域
62 移動機構
100 制御部
200 スクライブライン
201 親水パターン
202 親水膜
210 開口部
211 流通路
220 第1の親水領域
221 第2の親水領域
222 第3の親水領域
230 加振機構
E エッチング液
M めっき液
P 純水
W ウェハ
Wa 表面
Wb 裏面

Claims (13)

  1. 基板の所定位置に処理液を供給する際に用いられるテンプレートであって、
    表面において前記所定位置に対応する位置に形成された複数の開口部と、
    前記開口部から裏面まで厚み方向に貫通し、前記処理液を流通させるための流通路と、
    前記開口部の周囲の表面において親水性を有する第1の親水領域と、
    前記流通路の内側面において親水性を有する第2の親水領域と、を有し、
    前記第1の親水領域は、前記所定位置の周囲の基板表面において親水性を有する親水パターンに対応する位置に形成されている。
  2. 請求項1に記載のテンプレートであって、
    第3の親水領域が、前記流通路の前記裏面側の開口部の周囲に形成されている。
  3. 請求項1に記載のテンプレートであって、
    前記第2の親水領域は、前記開口部から前記流通路の内側面の途中まで形成されている。
  4. 請求項1に記載のテンプレートであって、
    前記テンプレートと前記基板を重ね合わせた状態で、当該テンプレートを振動させる加振機構が設けられている。
  5. 請求項1に記載のテンプレートであって、
    表面において、前記第1の親水領域が形成されていない領域は、当該第1の親水領域に比して窪んで溝部を形成している。
  6. 基板の所定位置に処理液を供給して処理する基板の処理方法であって、
    表面において前記所定位置に対応する位置に形成された複数の開口部と、前記開口部から裏面まで厚み方向に貫通し、前記処理液を流通させるための流通路と、前記開口部の周囲の表面において親水性を有する第1の親水領域と、前記流通路の内側面において親水性を有する第2の親水領域と、を備えたテンプレートの表面と、前記所定位置の周囲の表面において親水性を有する親水パターンを備えた基板の表面とを、前記第1の親水領域の位置と前記親水パターンの位置が対応するように重ね合せる重合工程と、
    前記流通路に前記処理液を供給し、前記第1の親水領域と前記親水パターンとの間に前記処理液を充填する液充填工程と、
    前記流通路に供給された処理液を前記基板の所定位置に供給し、前記開口部が前記所定位置に位置するように前記テンプレートと前記基板の位置調整を行うと共に、前記基板の所定位置の処理を行う処理工程と、を有する。
  7. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    前記重合工程の前に、前記流通路内に前記処理液を充填する。
  8. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    前記流通路への前記処理液の供給は、前記テンプレートの裏面側から当該処理液を供給することによって行われ、
    前記処理工程後、前記テンプレートの裏面に残存する不要処理液を除去する。
  9. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    前記第2の親水領域は、前記開口部から前記流通路の内側面の途中まで形成されている。
  10. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    少なくとも前記液充填工程又は前記処理工程において、前記テンプレートを振動させる。
  11. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    前記処理液は、エッチング液、めっき液、絶縁膜形成用溶液、洗浄液、又は純水である。
  12. 請求項に記載の基板の処理方法であって、
    前記所定位置は、貫通電極が形成される孔部の位置を含む。
  13. 請求項12に記載の基板の処理方法であって、
    前記所定位置は、半導体チップを形成するためのスクライブラインの位置をさらに含む。
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