(57)【要約】【課題】基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて、基板に対する所定の処理を効率よく且つ適切に行う。【解決手段】めっき液Ｍを流通させる流通路２１と、流通路２１の内部に露出して設けられた直接電極２２と、流通路２１との間に絶縁材２４を介して設けられた間接電極２３とを備えたテンプレート２０を、直接電極２２と間接電極２３に共通する対向電極１２が貫通孔１１に設けられたウェハ１０に対向して配置する。流通路２１を介して貫通孔１１にめっき液Ｍを供給する。間接電極２３と対向電極１２との間に電圧を印加し、銅イオンＣを対向電極１２側に移動させると共に、直接電極２２と対向電極１２との間に電圧を印加し、対向電極１２側に移動した銅イオンＣを還元して、ウェハ１０にめっき処理を行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて所定の処理を行う基板の処理方法であって、
処理液を流通させる流通路と、直接電極と、間接電極とを備えたテンプレートを、前記直接電極と対になる対向電極が前記処理領域に設けられた基板に対向して配置するテンプレート配置工程と、
前記流通路を介して前記処理領域に処理液を供給する処理液供給工程と、
前記間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させると共に、前記直接電極と前記対向電極との間に電圧を印加し、前記対向電極側に移動した前記被処理イオンを酸化又は還元して、基板に所定の処理を行う処理工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
前記対向電極は前記直接電極と前記間接電極に共通して設けられ、
前記処理工程において、前記間接電極と前記対向電極との間に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項３】
前記流通路は、前記テンプレートを厚み方向に延伸且つ貫通して形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
【請求項４】
前記間接電極は絶縁材を介して前記流通路に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の基板の処理方法。
【請求項５】
前記直接電極は前記間接電極の上方に設けられ、
前記処理工程は、前記流通路内の処理液が前記直接電極と接触しない高さに位置した際に終了することを特徴とする、請求項３又は４に記載の基板の処理方法。
【請求項６】
前記テンプレートは、前記間接電極よりも基板側の前記流通路において当該流通路との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有し、
前記処理工程において、前記間接電極に電圧を印加すると共に、前記他の間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移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基板の処理方法。
【請求項７】
基板は、前記対向電極よりも前記テンプレート側の前記処理領域において当該処理領域との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有し、
前記処理工程において、前記間接電極に電圧を印加すると共に、前記他の間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移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基板の処理方法。
【請求項８】
前記間接電極は絶縁材を介して前記直接電極に積層して設けら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基板の処理方法。
【請求項９】
前記直接電極の表面は前記流通路の内部に露出し、
前記直接電極は、その表面において平行に配置された複数の平板形状の第１のフィンを有し、
前記間接電極は、前記第１のフィンの内側に配置された平板形状の第２のフィンを複数有することを特徴とする、請求項８に記載の基板の処理方法。
【請求項１０】
前記直接電極は前記流通路の内部に設けられ、
前記絶縁材と前記間接電極は、前記直接電極の内側に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の基板の処理方法。
【請求項１１】
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記流通路の内側面に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の基板の処理方法。
【請求項１２】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、
前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部は突出していることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１３】
前記流通路は、処理液を注入する注入孔と処理液を排出する排出孔とを有し、
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記注入孔と前記排出孔の間に設けられていることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１４】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、
前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部には、当該直接電極と異なるコンタクト電極が設けられていることを特徴とする、請求項８〜１３のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１５】
前記直接電極には、当該直接電極と電源との接続状態を切り替えるためのスイッチが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１６】
前記処理工程において、前記間接電極に直流電圧を連続的に印加し、前記直接電極と前記対向電極との間にパルス電圧を印加することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１７】
前記テンプレートは、所定の処理の状態を検査するモニター電極を有し、
前記処理工程において、前記対向電極と前記モニター電極との間を流れる電流の電流値を測定し、前記測定された電流値の変化により処理状態を検査することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１８】
基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて所定の処理を行う際に用いられるテンプレートであって、
処理液を流通させる流通路と、
電圧が印加されることで、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させるための間接電極と、
前記処理領域に設けられた対向電極との間で電圧が印加されることで、前記対向電極側に移動した前記被処理イオンを酸化又は還元するための直接電極と、を有することを特徴とする、テンプレート。
【請求項１９】
前記対向電極は前記直接電極と前記間接電極に共通して設けられ、
前記間接電極は、前記対向電極との間で電圧が印加されることで、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させることを特徴とする、請求項１８に記載のテンプレート。
【請求項２０】
前記流通路は、前記テンプレートを厚み方向に延伸且つ貫通して形成されていることを特徴とする、請求項１８又は１９に記載のテンプレート。
【請求項２１】
前記間接電極は絶縁材を介して前記流通路に設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載のテンプレート。
【請求項２２】
前記直接電極は、前記間接電極の上方であって、且つ所定の処理の終了時に前記流通路内に残存する処理液の上面と同じ高さに配置されていることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載のテンプレート。
【請求項２３】
前記直接電極と前記間接電極は、鉛直方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２４】
前記直接電極と前記間接電極は、水平方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２５】
前記直接電極と前記間接電極は、それぞれ複数設けられていることを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれかのいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２６】
前記間接電極は、前記流通路に沿って前記テンプレートの下端まで延伸していることを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれかのいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２７】
前記間接電極よりも基板側の前記流通路において当該流通路との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有することを特徴とする、請求項１８〜２６のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２８】
前記間接電極は絶縁材を介して前記直接電極に積層して設けられていることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項２９】
前記直接電極の表面は前記流通路の内部に露出し、
前記直接電極は、その表面において平行に配置された複数の平板形状の第１のフィンを有し、
前記間接電極は、前記第１のフィンの内側に配置された平板形状の第２のフィンを複数有することを特徴とする、請求項２８に記載のテンプレート。
【請求項３０】
前記直接電極は前記流通路の内部に設けられ、
前記絶縁材と前記間接電極は、前記直接電極の内側に設けられていることを特徴とする、請求項２８に記載のテンプレート。
【請求項３１】
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記流通路の内側面に設けられていることを特徴とする、請求項２８に記載のテンプレート。
【請求項３２】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、
前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部は突出していることを特徴とする、請求項２８〜３１のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項３３】
前記流通路は、処理液を注入する注入孔と処理液を排出する排出孔とを有し、
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記注入孔と前記排出孔の間に設けられていることを特徴とする、請求項２８〜３２のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項３４】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、
前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部には、当該直接電極と異なるコンタクト電極が設けられていることを特徴とする、請求項２８〜３３のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項３５】
前記直接電極には、当該直接電極と電源との接続状態を切り替えるためのスイッチが設けられていることを特徴とする、請求項１８〜３４のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項３６】
前記間接電極に印加される電圧は連続的に印加される直流電圧であって、
前記直接電極と前記対向電極との間に印加される電圧はパルス電圧であることを特徴とする、請求項１８〜３５のいずれかに記載のテンプレート。
【請求項３７】
前記対向電極との間を流れる電流の電流値の変化により、所定の処理の状態を検査するためのモニター電極を有することを特徴とする、請求項１８〜３６のいずれかに記載のテンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて所定の処理を行う基板の処理方法、及び当該基板の処理方法に用いられるテンプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高性能化が要求され、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。かかる状況下で、高集積化された半導体デバイスを水平面内に複数配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して半導体装置を製造する場合、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。
【０００３】
そこで、半導体デバイスを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、裏面を研磨することで薄化され、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）を貫通するように、例えば１００μｍ以下の微細な径を有する電極、いわゆる貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）が複数形成される。そして、この貫通電極を介して、上下に積層されたウェハが電気的に接続される。
【０００４】
このように貫通孔内に貫通電極を形成する際には、例えば電解めっき等のめっき方法によって貫通孔内にめっき金属を埋め込むことが行われる。電解めっき方法は、例えば特許文献１に記載されためっき装置で行われる。めっき装置はめっき液を貯留するめっき槽を有し、めっき槽の内部はレギュレーションプレートによって区画されている。区画された一の区画にはアノードが配置され、他の区画にはウェハが浸漬されて、上記レギュレーションプレートによりアノードとウェハ間の電位分布が調整される。そして、めっき槽内のめっき液にウェハを浸漬させた後、アノードを陽極とし、ウェハを陰極として電圧を印加し、当該アノードとウェハ間に電流を流す。この電流によってめっき液中の金属イオンをウェハ側に移動させ、さらに当該金属イオンをウェハ側でめっき金属として析出させて、貫通孔の内部にめっき金属が埋め込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された電解めっき方法を行う場合、貫通電極を形成するのに必要なめっき量以上の大量のめっき液が用いられ、さらに大量のめっき液を攪拌及び循環させるための大掛かりな機構が必要になる。そして、このような大量のめっき液中で金属イオンをウェハ側に移動させるので、めっき処理に多大な時間がかかる。
【０００７】
また、ウェハ側に十分な金属イオンが集積していない場合にも、アノードとウェハ間に電流が流れるため、めっき処理の効率が悪い。さらにこのように十分な金属イオンが集積していない状態でめっき処理が行われるので、例えば貫通孔の底部においてめっき金属が不均一に析出する場合がある。かかる場合、貫通孔内でめっき処理が均一に行われず、貫通電極を適切に形成することができない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて、基板に対する所定の処理を効率よく且つ適切に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて所定の処理を行う基板の処理方法であって、処理液を流通させる流通路と、直接電極と、間接電極とを備えたテンプレートを、前記直接電極と対になる対向電極が前記処理領域に設けられた基板に対向して配置するテンプレート配置工程と、前記流通路を介して前記処理領域に処理液を供給する処理液供給工程と、前記間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させると共に、前記直接電極と前記対向電極との間に電圧を印加し、前記対向電極側に移動した前記被処理イオンを酸化又は還元して、基板に所定の処理を行う処理工程と、を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、処理工程において間接電極に電圧を印加すると共に、直接電極と対向電極との間に電圧を印加する。例えば被処理イオンが陽イオンの場合、間接電極に電圧を印加して静電場を形成すると、間接電極及び直接電極側に負の荷電粒子が集まり、対向電極側に被処理イオンが移動する。また直接電極を陽極とし、対向電極を陰極として電圧を印加して、直接電極と対向電極との間に電流を流す。そうすると、上述したように対向電極側に移動した被処理イオンの電荷が交換されて、被処理イオンが還元される。
【００１１】
また、例えば被処理イオンが陰イオンの場合も同様に、間接電極に電圧を印加して静電場を形成すると、対向電極側に被処理イオンが移動する。また直接電極を陰極とし、対向電極を陽極として電圧を印加して、直接電極と対向電極との間に電流を流す。そうすると、対向電極側に移動した被処理イオンの電荷が交換されて、被処理イオンが酸化される。
【００１２】
このように本発明では、間接電極による被処理イオンの移動と直接電極及び対向電極による被処理イオンの酸化又は還元（以下、単に「酸化還元」という場合がある）が個別に行われるので、基板の処理を短時間で効率よく行うことができる。また、対向電極側に十分な被処理イオンが集積した状態で被処理イオンの酸化還元を行うことができるので、従来の電解めっき方法のようにアノードとウェハ間に無駄な電流を流す必要がなく、被処理イオンを効率よく酸化還元できる。さらに、対向電極側に均一に集積した被処理イオンを均一に酸化還元させることができるので、基板の処理を均一に行うことができる。また、従来の電解めっき方法のようにめっき槽内に貯留した大量のめっき液を必要とせず、流通路と処理領域のみにめっき液を供給するので、めっき液の供給量を少量に抑えることができる。このため、めっき液中の被処理イオンの移動距離が短くなり、当該被処理イオンの移動時間を短時間にすることができる。また、従来のように大量のめっき液を攪拌及び循環させるための大掛かりな機構も必要なく、装置構成を簡易化することができる。
【００１３】
前記対向電極は前記直接電極と前記間接電極に共通して設けられ、前記処理工程において、前記間接電極と前記対向電極との間に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させてもよい。
【００１４】
前記流通路は、前記テンプレートを厚み方向に延伸且つ貫通して形成されていてもよい。
【００１５】
前記間接電極は絶縁材を介して前記流通路に設けられていてもよい。
【００１６】
前記直接電極は前記間接電極の上方に設けられ、前記処理工程は、前記流通路内の処理液が前記直接電極と接触しない高さに位置した際に終了してもよい。
【００１７】
前記テンプレートは、前記間接電極よりも基板側の前記流通路において当該流通路との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有し、前記処理工程において、前記間接電極に電圧を印加すると共に、前記他の間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させてもよい。
【００１８】
基板は、前記対向電極よりも前記テンプレート側の前記処理領域において当該処理領域との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有し、前記処理工程において、前記間接電極に電圧を印加すると共に、前記他の間接電極に電圧を印加し、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させてもよい。
【００１９】
前記間接電極は絶縁材を介して前記直接電極に積層して設けられていてもよい。
【００２０】
前記直接電極の表面は前記流通路の内部に露出し、前記直接電極は、その表面において平行に配置された複数の平板形状の第１のフィンを有し、前記間接電極は、前記第１のフィンの内側に配置された複数の平板形状の第２のフィンを有していてもよい。
【００２１】
前記直接電極は前記流通路の内部に設けられ、前記絶縁材と前記間接電極は、前記直接電極の内側に設けられていてもよい。
【００２２】
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記流通路の内側面に設けられていてもよい。
【００２３】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部は突出していてもよい。
【００２４】
前記流通路は、処理液を注入する注入孔と処理液を排出する排出孔とを有し、前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記注入孔と前記排出孔の間に設けられていてもよい。
【００２５】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部には、当該直接電極と異なるコンタクト電極が設けられていてもよい。
【００２６】
前記直接電極には、当該直接電極と電源との接続状態を切り替えるためのスイッチが設けられていてもよい。
【００２７】
前記処理工程において、前記間接電極に直流電圧を連続的に印加し、前記直接電極と前記対向電極との間にパルス電圧を印加してもよい。
【００２８】
前記テンプレートは、所定の処理の状態を検査するモニター電極を有し、前記処理工程において、前記対向電極と前記モニター電極との間を流れる電流の電流値を測定し、前記測定された電流値の変化により処理状態を検査してもよい。
【００２９】
別な観点による本発明は、基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて所定の処理を行う際に用いられるテンプレートであって、処理液を流通させる流通路と、電圧が印加されることで、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させるための間接電極と、前記処理領域に設けられた対向電極との間で電圧が印加されることで、前記対向電極側に移動した前記被処理イオンを酸化又は還元するための直接電極と、を有することを特徴としている。
【００３０】
前記対向電極は前記直接電極と前記間接電極に共通して設けられ、前記間接電極は、前記対向電極との間で電圧が印加されることで、前記被処理イオンを前記対向電極側に移動させてもよい。
【００３１】
前記流通路は、前記テンプレートを厚み方向に延伸且つ貫通して形成されていてもよい。
【００３２】
前記間接電極は絶縁材を介して前記流通路に設けられていてもよい。
【００３３】
前記直接電極は、前記間接電極の上方であって、且つ所定の処理の終了時に前記流通路内に残存する処理液の上面と同じ高さに配置されていてもよい。
【００３４】
前記直接電極と前記間接電極は、鉛直方向に並べて配置されていてもよい。
【００３５】
前記直接電極と前記間接電極は、水平方向に並べて配置されていてもよい。
【００３６】
前記直接電極と前記間接電極は、それぞれ複数設けられていてもよい。
【００３７】
前記間接電極は、前記流通路に沿って前記テンプレートの下端まで延伸していてもよい。
【００３８】
前記テンプレートは、前記間接電極よりも基板側の前記流通路において当該流通路との間に絶縁材を介して設けられ、且つ前記間接電極と異なる極性の他の間接電極を有していてもよい。
【００３９】
前記間接電極は絶縁材を介して前記直接電極に積層して設けられていてもよい。
【００４０】
前記直接電極の表面は前記流通路の内部に露出し、前記直接電極は、その表面において平行に配置された複数の平板形状の第１のフィンを有し、前記間接電極は、前記第１のフィンの内側に配置された複数の平板形状の第２のフィンを有していてもよい。
【００４１】
前記直接電極は前記流通路の内部に設けられ、前記絶縁材と前記間接電極は、前記直接電極の内側に設けられていてもよい。
【００４２】
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記流通路の内側面に設けられていてもよい。
【００４３】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部は突出していてもよい。
【００４４】
前記流通路は、処理液を注入する注入孔と処理液を排出する排出孔とを有し、
前記直接電極、前記絶縁材及び前記間接電極は、前記注入孔と前記排出孔の間に設けられていてもよい。
【００４５】
前記直接電極は前記対向電極に対向して設けられ、前記直接電極における前記対向電極側の表面の中心部には、当該直接電極と異なるコンタクト電極が設けられていてもよい。
【００４６】
前記直接電極には、当該直接電極と電源との接続状態を切り替えるためのスイッチが設けられていてもよい。
【００４７】
前記間接電極に印加される電圧は連続的に印加される直流電圧であって、前記直接電極と前記対向電極との間に印加される電圧はパルス電圧であってもよい。
【００４８】
前記テンプレートは、前記対向電極との間を流れる電流の電流値の変化により、所定の処理の状態を検査するためのモニター電極を有していてもよい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、基板の処理領域に処理液を供給し、当該処理液中の被処理イオンを用いて、基板に対する所定の処理を効率よく且つ適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ウェハの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】テンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】直接電極の構成の概略を示す横断面図である。
【図４】間接電極と絶縁材の構成の概略を示す横断面図である。
【図５】ウェハにテンプレートを配設した様子を示す説明図である。
【図６】流通路を介して貫通孔にめっき液を供給し、間接電極と対向電極との間に電圧を印加した様子を示す説明図である。
【図７】間接電極と対向電極との間に直流電圧を連続的に印加すると共に、直接電極と対向電極との間に直流電圧をパルス状に印加する様子を示すグラフである。
【図８】直接電極と対向電極との間に電圧を印加した様子を示す説明図である。
【図９】貫通孔内に貫通電極を形成した様子を示す説明図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】他の実施の形態にかかるテンプレートとウェハの構成の概略を示す縦断面図である。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】他の実施の形態にかかる直接電極と間接電極の構成の概略を示す横断面図である。
【図１９】他の実施の形態にかかる直接電極と間接電極の構成の概略を示す横断面図である。
【図２０】他の実施の形態におけるテンプレートとウェハの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２１】他の実施の形態においてウェハをエッチングして貫通孔を形成する様子を示す説明図である。
【図２２】他の実施の形態におけるテンプレートとウェハの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２３】他の形態において間接電極と対向電極との間に電圧を印加した様子を示す説明図である。
【図２４】他の実施の形態において貫通孔の内側面に電着絶縁膜を形成した様子を示す説明図である。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】他の実施の形態におけるウェハ上の親水領域を示す平面図である。
【図３０】他の実施の形態において、流通路を介して貫通孔にめっき液を供給し且つ貫通孔からめっき液を排出する様子を示す説明図である。
【図３１】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。
【図３２】他の実施の形態にかかる直接電極の構成の概略を示す平面図である。
【図３３】他の実施の形態にかかる直接電極と間接電極の構成の概略を示す縦断面図である。
【図３４】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。
【図３５】他の実施の形態において貫通電極上に銅めっきを成長させた様子を示す説明図である。
【図３６】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。
【図３７】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。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態では、本発明にかかる基板としてのウェハの処理として、ウェハに形成された貫通孔内に貫通電極を形成するめっき処理について、当該めっき処理で用いられるウェハ及びテンプレートの構成と共に説明する。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。
【００５２】
先ず、本実施の形態のめっき処理で用いられるウェハ及びテンプレートの構成について説明する。図１に示すようにウェハ１０には、ウェハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂまで厚み方向に貫通する貫通孔１１が複数形成されている。本実施の形態では、貫通孔１１の内部が本発明における処理領域に対応している。各貫通孔１１の裏面１０ｂ側には、後述するテンプレート２０の直接電極２２と間接電極２３に共通する対向電極１２が設けられている。
【００５３】
なお、ウェハ１０の裏面１０ｂには、電子回路や配線等を含むデバイス層（図示せず）が形成されている。上述した対向電極１２はこのデバイス層に配置されている。また、ウェハ１０は薄化されており、ウェハ１０の裏面１０ｂ側には、薄化されたウェハ１０を支持するための支持基板（図示せず）が設けられている。支持基板には例えばシリコンウェハやガラス基板が用いられる。
【００５４】
図２に示すテンプレート２０は、例えば略円盤形状を有し、ウェハ１０の平面視における形状と同一の形状を有している。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。
【００５５】
テンプレート２０には、処理液としてのめっき液を流通させるための流通路２１が複数形成されている。複数の流通路２１は、テンプレート２０がウェハ１０の表面１０ａ側に配置された際に、ウェハ１０の複数の貫通孔１１に対向する位置に形成されている。流通路２１は、テンプレート２０の表面２０ａから裏面２０ｂまで厚み方向に貫通し、且つ厚み方向に延伸して形成されている。また、流通路２１の両端部は、それぞれ表面２０ａと裏面２０ｂにおいて開口している。さらに、図３及び図４に示すように流通路２１の平面形状は円形状であり、流通路２１は中空の円筒形状を有している。
【００５６】
図２に示すように、流通路２１の上部には直接電極２２が設けられている。直接電極２２は、図３に示すように流通路２１を囲うように環状に設けられている。また直接電極２２は、流通路２１の内部に露出して設けられている。なお例えばテンプレート２０が導体からなる場合、直接電極２２は物理的に流通路２１の内部に露出する必要はなく、電気的に流通路２１の内部のめっき液と導通がとれればよい。
【００５７】
また図２に示すように、流通路２１において直接電極２２の下方には間接電極２３が設けられている。間接電極２３は、流通路２１との間に絶縁材２４を介して設けられている。間接電極２３と絶縁材２４は、図４に示すようにそれぞれ流通路２１を囲うように環状に設けられている。
【００５８】
次に、以上のように構成されたウェハ１０及びテンプレート２０を用いためっき処理について説明する。
【００５９】
先ず、図５に示すようにウェハ１０の表面１０ａ側にテンプレート２０を配設する。このとき、テンプレート２０は、貫通孔１１と流通路２１が対向するように位置を調整して配置される。なお説明の便宜上、図５では１つの貫通孔１１と１つの流通路２１の周囲を図示しているが、実際には複数の貫通孔１１と複数の流通路２１がそれぞれ対向する。また、テンプレート２０とウェハ１０の間には隙間が描かれているが、実際にはその隙間は非常に小さく、後述するように、流通路２１から供給されるめっき液はそのまま貫通孔１１内部に侵入することができる。或いは必要に応じて、テンプレート２０の裏面２０ｂ及びウェハ１０の表面１０ａにおいて、流通路２１と貫通孔１１の開口周囲だけを親水処理してもよい。
【００６０】
対向電極１２、直接電極２２及び間接電極２３には、直流電源３０が接続される。対向電極１２は、直流電源３０の負極側に接続される。直接電極２２と間接電極２３は、それぞれ直流電源３０の正極側に接続される。また直接電極２２と直流電源３０との間には、当該直接電極２２と直流電源３０の接続状態を切り替えるためのスイッチ３１が設けられる。スイッチ３１がオンの状態では、直接電極２２と直流電源３０が接続され、直接電極２２と対向電極１２との間に電流が流れる。またスイッチ３１がオフの状態では、直接電極２２と直流電源３０が切断され、直接電極２２と対向電極１２との間に電流が流れない。なお直流電源３０は、複数の対向電極１２、複数の直接電極２２及び複数の間接電極２３に対して共通の電源として用いられる。このように複数の対向電極１２、複数の直接電極２２及び複数の間接電極２３の直流電源３０を共通化できるので、特に複数の微細な流通路２１が形成されたテンプレート２０においては、装置構成を簡易化することができる。
【００６１】
その後、図６に示すようにテンプレート２０の流通路２１を介してウェハ１０の貫通孔１１にめっき液Ｍが供給される。そして、流通路２１と貫通孔１１内にめっき液Ｍが充填される。めっき液Ｍとしては、例えば硫酸銅と硫酸を溶解した混合液が用いられる。このめっき液Ｍ中には、被処理イオンとして銅イオンが含まれている。
【００６２】
その後、図７に示すように間接電極２３と対向電極１２との間に直流電圧を連続的に印加すると共に、直接電極２２と対向電極１２との間に直流電圧をパルス状に印加する、いわゆるパルス電圧を印加する。
【００６３】
より詳細に説明すると、図６に示すように間接電極２３を陽極とし、対向電極１２を陰極として直流電圧を印加して、静電場を形成する。そうすると、間接電極２３及び直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈ、例えば硫酸イオンや電子が集まり、対向電極１２側に銅イオンＣが移動する。なお、図６においては、間接電極２３及び対向電極１２側に集積しているイオンの数はそれぞれ異なっているが、実際には間接電極２３と対向電極１２側に集積しているイオン等の電荷量は均衡している。その他の図においても同様である。このとき、スイッチ３１はオフの状態であり、直接電極２２と直流電源３０が接続されていない。但し、直接電極２２が陰極になるのを回避するため、直接電極２２をグランドに接続せず、フローティング状態にする。
【００６４】
その後、十分な銅イオンＣが対向電極１２側に移動して集積すると、図８に示すようにスイッチ３１をオンにする。そして直接電極２２を陽極とし、対向電極１２を陰極として電圧を印加して、直接電極２２と対向電極１２との間に電流を流す。そうすると、対向電極１２側に移動した銅イオンＣの電荷が交換され、銅イオンＣが還元されて、対向電極１２側に銅めっき４０が析出する。このとき、対向電極１２側に十分な銅イオンＣが集積しているので、対向電極１２側に銅めっき４０を均一に析出させることができる。
【００６５】
なお、間接電極２３と対向電極１２との間に印加された電圧によって水素イオンも対向電極１２側に移動するが、銅イオンＣは水素イオンよりもイオン化傾向が大きいため、直接電極２２と対向電極１２との間に印加された電圧によって水素イオンは還元されず、銅イオンＣのみが還元する。したがって、対向電極１２側にボイドが発生せず、銅めっき４０をより均一に析出させることができる。
【００６６】
このように銅イオンＣの移動集積と銅イオンＣの還元が繰り返し行われることで、銅めっき４０が成長し、図９に示すように貫通孔１１内に貫通電極４１が形成される。
【００６７】
以上の実施の形態によれば、間接電極２３と対向電極１２との間に電圧を印加することにより銅イオンＣを対向電極１２側に移動させ、対向電極１２近傍に銅イオンＣを十分に集めた状態で、直接電極２２と対向電極１２との間に電圧を印加することにより対向電極１２側で銅イオンＣを還元することができる。このように銅イオンＣの移動と銅イオンＣの還元は、異なる電極間の電圧により個別に行われるので、めっき処理を短時間で効率よく行うことができる。また、この銅イオンＣを移動するモードと銅イオンＣを還元するモードは、スイッチ３１のオンとオフを切り替えるだけで行うことができるので、めっき処理をより効率よく行うことができる。なお、銅イオンＣを還元するモードにおいても、めっき液Ｍには静電場が働いている。
【００６８】
また、流通路２１は貫通孔１１に対応する位置において、テンプレート２０を厚み方向に延伸且つ貫通して形成されているので、このようなキャピラリ構造を有するテンプレート２０を用いて流通路２１と貫通孔１１にめっき液Ｍを選択的に供給することができる。このため、従来の電解めっき方法のようにめっき槽内に貯留した大量のめっき液を必要とせず、めっき液Ｍの供給量を少量に抑えることができる。したがって、めっき液Ｍ中の銅イオンＣの移動距離を短くすることができ、当該銅イオンＣの移動時間を短時間にすることができる。
【００６９】
また、従来の電解めっき方法では貫通孔の内部以外、例えばウェハの表面にも銅めっきが形成されるため、めっき処理後、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって貫通孔の内部以外に形成された銅めっきを除去する必要がある。この点、本実施の形態によれば、テンプレート２０を用いて貫通孔１１にめっき液Ｍを選択的に供給できるので、当該貫通孔１１の内部のみに銅めっき４０を析出させることができ、従来の化学機械研磨等の銅めっきの除去工程を省略することができる。したがって、めっき処理のスループットを向上させることができる。
【００７０】
また、従来のように大量のめっき液を攪拌及び循環させるための大掛かりな機構も必要なく、装置構成を簡易化することができる。
【００７１】
また、間接電極２３と対向電極１２との間に直流電圧を連続的に印加することにより、常時、銅イオンＣを対向電極１２側に移動させることができ、さらに直接電極２２と対向電極１２との間に直流電圧をパルス状に印加することにより、対向電極１２側に十分な銅イオンＣが移動して集積した状態で、これら銅イオンＣを還元することができる。このため、従来の電解めっき方法のようにアノードとウェハ間に無駄な電流を流す必要がなく、銅イオンＣを効率よく還元できる。また、対向電極１２側に均一に集積した銅イオンＣを均一に還元して、銅めっき４０を均一に析出させることができる。さらに、直流電圧をパルス状に印加することにより電解反応を細分化でき、緻密な電解反応が可能で緻密な銅めっき４０を析出させることができる。したがって、めっき処理を均一に行うことができる。
【００７２】
以上の実施の形態において、対向電極１２は直接電極２２と間接電極２３に共通する電極として用いられていたが、間接電極２３は対向電極１２と対に用いられる必要はない。すなわち、間接電極２３は単独でコンデンサとして用いられ、当該間接電極２３に電圧を印加することで静電場を形成してもよい。この静電場によって間接電極２３及び直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈが移動し、対向電極１２側に銅イオンＣが移動する。なお直接電極２２については、当該直接電極２２と対向電極１２との間に電流を流して対向電極１２側に集積した銅イオンＣを還元するので、対向電極１２と対に用いられる必要がある。
【００７３】
かかる場合、間接電極２３の電源を直流電源３０と別の電源としてもよく、すなわち直流電源３０を直接電極２２と間接電極２３に共通の電源としなくてもよい。直接電極２２と間接電極２３の電源は任意に設定できる。
【００７４】
本実施の形態でも、間接電極２３に電圧を印加することで対向電極１２側に銅イオンＣを移動させることができるので、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。
【００７５】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、図１０に示すように直接電極２２は、めっき処理の終了時に流通路２１内に残存するめっき液Ｍの上面と同じ高さに配置されていてもよい。めっき液Ｍから銅めっき４０が析出されるにつれて、めっき液Ｍと銅めっき４０の体積の総和が減っていく。かかる場合、貫通孔１１内に貫通電極４１が形成された際に、直接電極２２とめっき液Ｍが接触しなくなるので、めっき処理が自動的に終了する。本実施の形態によれば、必要以上のめっき処理を行わないようにできるので、貫通電極４１をより適切に形成することができると共に、めっき処理をより効率よく行うことができる。
【００７６】
以上の実施の形態のテンプレート２０は、図１１に示すようにめっき処理の状態を検査するためのモニター電極５０を有していてもよい。モニター電極５０は、テンプレート２０の裏面２０ｂにおいて、流通路２１を囲うように設けられる。そして、このモニター電極５０と対向電極１２との間を流れる電流値を制御部５１で測定し、測定された電流値の変化によりめっき処理の処理状態を検査する。貫通孔１１内に銅めっき４０が成長するにつれて内部の抵抗が下がるので、上記電流値も変化する。予め銅めっき４０がウェハ１０の表面１０ａまで成長した際、すなわち貫通孔１１内に貫通電極４１が形成された際の、モニター電極５０と対向電極１２との間を流れる所定の電流値を測定しておく。そして、実際の製造工程において、ある程度銅めっき４０を成長させたところで、間接電極２３による電圧の印加及び直接電極２２と対向電極１２間の電圧の印加をそれぞれ停止して、モニター電極５０と対向電極１２との間を流れる電流値を測定する。制御部５１で測定される電流値が上記所定の電流値になっていれば、貫通孔１１内に貫通電極４１が形成されたと判定され、間接電極２３による電圧の印加及び直接電極２２と対向電極１２間の電圧の印加を完全に停止する。本実施の形態によれば、めっき処理の終点を測定でき、必要以上のめっき処理を行わないようにできるので、貫通電極４１をより適切に形成することができると共に、めっき処理をより効率よく行うことができる。
【００７７】
なお、貫通孔１１内に貫通電極４１を形成後、ウェハ１０の貫通電極４１やデバイス層の電子回路等の電気的特性の検査が行われるが、上記モニター電極５０をこの電気的特性の検査の電極として用いてもよい。
【００７８】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、図１２に示すように間接電極２３よりもウェハ１０側の流通路２１、すなわち間接電極２３の下方の流通路２１に他の間接電極６０を設けてもよい。他の間接電極６０と流通路２１との間には絶縁材６１が設けられ、これら他の間接電極６０と絶縁材６１は流通路２１を囲うように環状に設けられている。また、テンプレート２０をウェハ１０に配置した際、他の間接電極６０は直流電源３０の負極側に接続される。
【００７９】
かかる場合、めっき処理をする際、間接電極２３を陽極とし、対向電極１２を陰極として直流電圧を印加すると共に、間接電極２３を陽極とし、他の間接電極６０を陰極として直流電圧を印加する。そうすると、間接電極２３及び直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈが集まり、さらに他の間接電極６０側に銅イオンＣが集まる。このように他の間接電極６０を設けることによって、間接電極２３よりウェハ１０側に銅イオンＣを集めることができるので、対向電極１２側への銅イオンＣの移動をより短時間で効率よく行うことができる。
【００８０】
以上の実施の形態のウェハ１０において、図１３に示すように対向電極１２よりもテンプレート２０側の貫通孔１１、すなわち対向電極１２の上方の貫通孔１１に他の間接電極７０を設けてもよい。他の間接電極７０と貫通孔１１との間には絶縁材７１が設けられ、これら他の間接電極７０と絶縁材７１は貫通孔１１を囲うように環状に設けられている。また、テンプレート２０をウェハ１０に配置した際、他の間接電極７０は直流電源３０の負極側に接続される。
【００８１】
かかる場合、めっき処理をする際、間接電極２３を陽極とし、対向電極１２を陰極として直流電圧を印加すると共に、間接電極２３を陽極とし、他の間接電極７０を陰極として直流電圧を印加する。そうすると、間接電極２３及び直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈが集まり、さらに他の間接電極７０側に銅イオンＣが集まる。このように他の間接電極７０を設けることによって、ウェハ１０側に銅イオンＣを集めることができるので、対向電極１２側への銅イオンＣの移動をより短時間で効率よく行うことができる。
【００８２】
なお、本実施の形態においても、図１０に示したように直接電極２２を、めっき処理の終了時に流通路２１内に残存するめっき液Ｍの上面と同じ高さに配置してもよい。
【００８３】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、図１４に示すように間接電極２３はテンプレート２０の裏面２０ｂまで延伸していてもよい。かかる場合、めっき処理をする際、間接電極２３を陽極とし、対向電極１２を陰極として直流電圧を印加すると、間接電極２３及び直接電極２２側の両方に負の荷電粒子Ｈが集まる。本実施の形態では、間接電極２３の面積が大きくなるため、負の荷電粒子Ｈをより多く集めることができ、換言すれば対向電極１２側への銅イオンＣの制動力を大きくすることができる。このため、対向電極１２側へ銅イオンＣの移動をより短時間で効率よく行うことができる。
【００８４】
なお、このように対向電極１２側への銅イオンＣの制動力を大きくするため、図１４に示したように間接電極２３をテンプレート２０の裏面２０ｂまで延伸させてもよいし、図１５に示したように直接電極２２の下方に複数の間接電極２３を設けてもよい。複数の間接電極２３は、それぞれ直流電源３０の正極側に接続される。
【００８５】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、図１６に示すように直接電極２２と間接電極２３はそれぞれ複数、例えば２つ設けられていてもよい。直接電極２２と間接電極２３は上方からこの順で交互に設けられている。また、テンプレート２０をウェハ１０に配置した際、２つの直接電極２２と２つの間接電極２３は、それぞれ直流電源３０の正極側に接続される。これら２つの直接電極２２と直流電源３０との間にはスイッチ３１が設けられる。なお、直接電極２２と間接電極２３の個数は本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。
【００８６】
かかる場合、めっき処理をする際、２つの間接電極２３を陽極とし、対向電極１２を陰極として直流電圧を印加する。そうすると、２つの間接電極２３及び２つの直接電極２２側の両方に負の荷電粒子Ｈが集まる。このため、対向電極１２側へ銅イオンＣの移動をより短時間で効率よく行うことができる。
【００８７】
以上の実施の形態のテンプレート２０では、直接電極２２と間接電極２３を鉛直方向に並べて配置していたが、図１７に示すように直接電極２２と間接電極２３を水平方向に並べて配置してもよい。直接電極２２と間接電極２３は、それぞれテンプレート２０の表面２０ａから裏面２０ｂまで厚み方向に延伸して設けられている。また直接電極２２と間接電極２３は、図１８に示すように平面視において流通路２１を囲うように並べて配置される。
【００８８】
なお、直接電極２２と間接電極２３は、図１９に示すように平面視において流通路２１を囲うように複数並べて配置されていてもよい。また直接電極２２と間接電極２３の個数は図示の例に限定されず、任意に設定することができる。
【００８９】
本実施の形態のように直接電極２２と間接電極２３を水平方向に並べて設けた場合でも、上記実施の形態のように直接電極２２と間接電極２３を鉛直方向に並べて設けた場合と同様の効果を享受することができる。すなわち、めっき処理を短時間で効率よく行うことができ、さらにめっき処理を均一に行うことができる。
【００９０】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、直接電極２２は流通路２１の周囲に設けられていたが、流通路２１の内部において対向電極１２と平行に設けられていてもよい。かかる場合、対向電極１２側に銅めっき４０をより効率よく析出させることができ、めっき処理を効率よく行うことができる。
【００９１】
以上の実施の形態では、ウェハ１０の所定の処理としてめっき処理をする場合について説明したが、本発明は種々の電解プロセスに適用できる。
【００９２】
例えば本発明は、ウェハ１０にエッチング処理を行い、当該ウェハ１０に貫通孔１１を形成する際に適用することができる。かかる場合、被処理イオンは陰イオンであり、対向電極１２側において被処理イオンが酸化される。
【００９３】
図２０に示すようにウェハ１０において、貫通孔１１が形成される場所（図２０中の点線部分）の裏面１０ｂ側に対向電極１２が設けられる。対向電極１２は、直流電源３０の正極側に接続される。また直接電極２２と間接電極２３は、それぞれ直流電源３０の負極側に接続される。なお、本実施の形態では、ウェハ１０における貫通孔１１が形成される場所が本発明における処理領域に対応している。
【００９４】
そして、ウェハ１０の表面１０ａ側にテンプレート２０を配設した後、図２１に示すように流通路２１を介してウェハ１０の貫通孔１１が形成される場所（処理領域）に、処理液としてエッチング液Ｅが供給される。エッチング液Ｅ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。
【００９５】
その後、間接電極２３を陰極とし対向電極１２を陽極として、当該間接電極２３と対向電極１２との間に直流電圧を連続的に印加して、間接電極２３及び直接電極２２側に正の荷電粒子Ｈを集め、エッチング液Ｅ中の陰イオンである被処理イオンＮを対向電極１２側に移動させる。そして、対向電極１２側に十分な被処理イオンＮが移動して集積した状態で、直接電極２２を陰極とし対向電極１２を陽極として、当該直接電極２２と対向電極１２との間に直流電圧を印加して、被処理イオンＮを酸化する。このとき、直接電極２２と対向電極１２との間の電圧をパルス状に印加することにより、被処理イオンＮを移動集積するモード、被処理イオンＮを酸化するモードを繰り返し行うことができる。そして、ウェハ１０がエッチングされて貫通孔１１が形成される。なお、この被処理イオンＮの移動集積と酸化は、上記実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００９６】
本実施の形態のようにエッチング処理を行う場合でも、上記実施の形態のようにめっき処理を行った場合と同様の効果を享受することができる。すなわち、エッチング処理を短時間で効率よく行うことができ、さらにエッチング処理を均一に行うことができる。また対向電極１２側で被処理イオンＮが均一に酸化されるので、エッチング処理の異方性が向上し、貫通孔１１を適切に形成することができる。
【００９７】
また例えば本発明は、ウェハ１０の貫通孔１１内に電着絶縁膜を形成する際にも適用することができる。この電着絶縁膜は、貫通孔１１内に貫通電極４１が形成される前に、当該貫通孔１１の内側面に形成される。
【００９８】
かかる場合、図２２に示すようにウェハ１０において、貫通孔１１が形成される。なお、本実施の形態では、貫通孔１１の内側面が本発明における処理領域、及び対向電極に対応している。
【００９９】
そして、ウェハ１０の表面１０ａ側にテンプレート２０を配設した後、図２３に示すように流通路２１を介してウェハ１０の貫通孔１１に、処理液として電着絶縁膜溶液Ｄが供給される。電着絶縁膜溶液Ｄとしては、例えば電着ポリイミド溶液が用いられる。
【０１００】
その後、間接電極２３と貫通孔１１の内側面との間に直流電圧を連続的に印加して、間接電極２３及び直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈを集め、電着絶縁膜溶液Ｄ中の陽イオンである被処理イオンＰを貫通孔１１の内側面側に移動させる。貫通孔１１の内側面に直流電圧を印加することで、上記の実施の形態と同様に、電着絶縁膜溶液Ｄに接する貫通孔１１の内側面が対向電極として機能し、被処理イオンＰが移動集積されるのである。そして、貫通孔１１の内側面に十分な被処理イオンＰが移動して集積した状態で、直接電極２２とウェハ１０との間に直流電圧を印加して、被処理イオンＰを還元する。このとき、直接電極２２とウェハ１０との間の電圧をパルス状に印加することにより、被処理イオンＰを移動集積するモード、被処理イオンＰを還元するモードを繰り返し行うことができる。そうすると、図２４に示すように貫通孔１１の内側面に電着絶縁膜８０が形成される。なお、この被処理イオンＰの移動集積と還元は、上記実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態のように貫通孔１１の内側面に電着絶縁膜８０を行う場合でも、上記実施の形態のようにめっき処理を行った場合と同様の効果を享受することができる。すなわち、電着絶縁膜８０の形成を短時間で効率よく行うことができ、さらに電着絶縁膜８０を均一に行うことができる。
【０１０２】
なお、貫通孔１１に形成される貫通電極４１がグランド用の貫通電極の場合、当該貫通孔１１の内側面に電着絶縁膜を形成する必要がない。この点、本実施の形態では、グランド用の貫通孔１１以外の貫通孔１１、例えば信号線や電源線用の貫通孔１１に供給された電着絶縁膜溶液Ｄのみに選択的に電圧を印加することによって、当該信号線や電源線用の貫通孔１１の内側面のみに電着絶縁膜８０を形成し、グランド用の貫通孔１１の内側面に電着絶縁膜を形成しないようにできる。
【０１０３】
また、電着絶縁膜８０を形成するにはカチオン型電着とアニオン型電着の両方が用いられる。カチオン型電着の場合、上記実施の形態の通り被処理イオンの還元が行われる。一方、アニオン型電着の場合、被処理イオンの酸化が行われる。
【０１０４】
以上の実施の形態のテンプレート２０において、直接電極２２と間接電極２３は任意の構成を有し得る。例えば直接電極２２と間接電極２３は積層して一体に設けられていてもよい。以下、これら直接電極２２と間接電極２３の種々の構成についてめっき処理を行う場合を例に説明する。
【０１０５】
例えば図２５に示すように直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、積層されて設けられていてもよい。直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、流通路２１の内部に設けられ、対向電極１２側からこの順で積層されている。
【０１０６】
かかる場合、直接電極２２と間接電極２３が積層されて配置されているので、直接電極２２に垂直で対向電極１２に向かって電気力線が走り、間接電極２３によって対向電極１２側に銅イオンＣを移動させる際、直接電極２２側に負の荷電粒子Ｈが集まり易い。しかも、この負の荷電粒子Ｈは直接電極２２上に集まるので、直接電極２２と対向電極１２により銅イオンＣを還元する際、当該直接電極２２上の負の荷電粒子Ｈの酸化反応が促進される。したがって、銅イオンＣをより効率よく還元することができる。
【０１０７】
なお、直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３を積層する際の配置方法は種々のパターンが考えられる。例えば図２６に示すように直接電極２２を流通路２１の内部に浸漬して配置され、絶縁材２４と間接電極２３は直接電極２２の内側に設けられていてもよい。すなわち、直接電極２２が絶縁材２４と間接電極２３を覆うように配置される。かかる場合、間接電極２３の表面積が大きくなり、直接電極２２の表面上に負の荷電粒子Ｈをより効率よく集めることができ、さらに対向電極１２側に銅イオンＣをより効率よく移動させることができる。
【０１０８】
また、例えば図２７に示すように直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３を積層し、且つ直接電極２２の内側に絶縁材２４と間接電極２３を配置した状態で（上述のように図２６に示した配置）、当該直接電極２２の下端をウェハ１０の貫通孔１１の内部まで延伸させてもよい。かかる場合であっても、直接電極２２の表面上に負の荷電粒子Ｈを効率よく集めることができ、対向電極１２側に銅イオンＣを効率よく移動させることができる。この場合、これらの電極の集合体を処理の進行に合わせて上下動させてもよい。特にエッチングを行う場合においては、孔が掘り進められていくに従ってこの電極の集合体を下降させれば、効率よく処理を行うことができる。
【０１０９】
なお、図２６及び図２７に示した例において、テンプレート２０の流通路２１の径をウェハ１０の貫通孔１１の径よりも大きくしてもよい。
【０１１０】
ここで、例えば図２８に示すようにテンプレート２０の流通路２１は、めっき液Ｍを注入する注入孔２１ａとめっき液Ｍを排出する排出孔２１ｂとを有していてもよい。注入孔２１ａと排出孔２１ｂは、それぞれテンプレート２０の表面２０ａから裏面２０ｂまで厚み方向に貫通し、且つ厚み方向に延伸して形成されている。また、注入孔２１ａと排出孔２１ｂは、図２８と図２９に示すように平面視においてウェハ１０の貫通孔１１の水平方向（Ｙ方向）両側に配置される。なお、以下の説明では、テンプレート２０とウェハ１０との隙間において、注入孔２１ａと排出孔２１ｂとの間のめっき液Ｍの流路を間隙路２１ｃと称呼する。すなわち、流通路２１は、注入孔２１ａ、排出孔２１ｂ及び間隙路２１ｃから構成される。
【０１１１】
ウェハ１０の表面１０ａには、親水領域９０が形成されている。親水領域９０は、例えばフォトリソグラフィー処理を行うことによって、容易に形成することができる。親水領域９０は平面視において、少なくとも貫通孔１１の周囲、注入孔２１ａ及び排出孔２１ｂを覆うように、すなわち間隙路２１ｃを覆うように形成される。この親水領域９０によって、間隙路２１ｃに存在するめっき液Ｍは、親水領域９０の境目で表面張力が働くので、当該親水領域９０の外側に流出することがない。そして、図３０に示すように注入孔２１ａから注入されためっき液Ｍは間隙路２１ｃを介して貫通孔１１に流入し、さらに不要になっためっき液Ｍは間隙路２１ｃを介して排出孔２１ｂから排出される。
【０１１２】
以下では、このように注入孔２１ａと排出孔２１ｂが形成されたテンプレート２０における直接電極２２と間接電極２３の種々の構成について説明する。
【０１１３】
例えば図２８に示すように直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、注入孔２１ａと排出孔２１ｂの間に設けられている。これら直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、貫通孔１１の上方、すなわち対向電極１２に対向するように配置される。また、直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、対向電極１２側からこの順で積層されている。絶縁材２４と間接電極２３は、直接電極２２の内側に配置されている。絶縁材２４は例えば側面視においてジグザグに延伸しており、この絶縁材２４に沿って直接電極２２と間接電極２３が設けられている。
【０１１４】
ここで、間接電極２３によって対向電極１２側に多くの銅イオンＣを移動させるためには、間接電極２３の静電容量を大きくする必要する必要がある。この点、本実施の形態は三次元構造を利用した例であって、間接電極２３の静電容量が大きい。したがって、対向電極１２側に銅イオンＣを効率よく移動させることができ、当該銅イオンＣを効率よく還元することができる。
【０１１５】
なお、間接電極２３の静電容量を大きくするためにとり得る手法としては、間接電極２３の表面積を大きくすること、絶縁材２４の比誘電率を高くすること、絶縁材２４の厚みを小さくすることなどが主として考えられる。このうち、絶縁材２４の比誘電率は、その材料によって決まる。絶縁材２４には、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、アルミニウム酸窒化物（ＡｌＯＮ）等が用いられるが、加工性を考慮した上で比誘電率の高い材料が選択される。また、絶縁材２４の厚みを小さくするには限界がある。このように絶縁材２４の比誘電率と厚みはある範囲で決まるため、間接電極２３の表面積を大きくするのが良い。
【０１１６】
そこで、間接電極２３がいわゆるフィン構造を有していてもよい。例えば図３１に示すように直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、注入孔２１ａと排出孔２１ｂの間に設けられ、対向電極１２側からこの順で積層されている。直接電極２２の表面は、注入孔２１ａと排出孔２１ｂとの間のめっき液Ｍの流路（流通路２１）の内部に露出している。
【０１１７】
図３２及び図３３に示すように直接電極２２は、その表面において複数の平板形状の第１のフィン１００を有している。複数の第１のフィン１００は、めっき液Ｍの流通方向（Ｙ方向）に平行に延伸し、めっき液Ｍの流通方向に直行する方向（Ｘ方向）に並べて配置されている。また間接電極２３も、その表面において複数の平板形状の第２のフィン１０１を有している。第２のフィン１０１は、第１のフィン１００の内側に配置されている。
【０１１８】
かかる場合、間接電極２３が複数の第２のフィン１０１を有しているので、当該間接電極２３の表面積を大きくできる。このため、間接電極２３の静電容量を大きくすることができ、対向電極１２側に銅イオンＣをより効率よく移動させることができる。したがって、銅イオンＣをより効率よく還元することができる。特に貫通孔１１が微細な径を有する場合、間接電極２３の表面積を確保するのは困難であるため、表面積を大きくできる本実施の形態は極めて有用である。
【０１１９】
また、例えば図３４に示すように直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、流通路２１の内側面に設けられていてもよい。直接電極２２は流通路２１の内部に露出するように設けられている。絶縁材２４と間接電極２３は、テンプレート２０の内部において直接電極２２側からこの順で積層されて設けられている。
【０１２０】
流通路２１のうち、注入孔２１ａと排出孔２１ｂには、直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３が内側面に沿って延伸して設けられている。また、間隙路２１ｃにおいては、貫通孔１１の上方の間隙路２１ｃの内側面に沿って、直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３が延伸して設けられている。
【０１２１】
かかる場合、間接電極２３が注入孔２１ａ、排出孔２１ｂ、間隙路２１ｃの内側面に沿って設けられているので、当該間接電極２３の表面積を大きくできる。このため、間接電極２３の静電容量を大きくすることができ、対向電極１２側に銅イオンＣをより効率よく移動させることができる。したがって、銅イオンＣをより効率よく還元することができる。
【０１２２】
なお、図３４の例では、直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３は、注入孔２１ａの内側面、排出孔２１ｂの内側面、間隙路２１ｃの内側面の全てに設けられていたが、要求される間接電極２３の静電容量に応じて、一部だけに設けられていてもよい。
【０１２３】
以上の実施の形態では、直接電極２２と間接電極２３を積層した場合において、めっき処理をする場合について説明したが、本発明は上述したようにエッチング処理や電着絶縁膜形成処理を行う場合にも適用できる。
【０１２４】
また本発明は、ウェハ１０の貫通電極４１やデバイス層の電子回路等の電気的特性の検査を行う場合にも適用できる。例えば図３５に示すように貫通孔１１内にめっき処理を行って貫通電極４１を形成した後、さらに貫通電極４１上で銅イオンＣを還元させて、当該貫通電極４１上に銅めっき４０を成長させる。銅めっき４０は、直接電極２２に到達するまで成長させる。この際、例えば直接電極２２と対向電極１２間の電流値を測定し、その電流値の変化を監視することで、銅めっき４０が直接電極２２に到達したことを判定する。その後、直接電極２２側から銅めっき４０を介して貫通電極４１に電気信号が送信され、貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査が行われる。
【０１２５】
なお、本実施の形態では貫通電極の形成と電気的特性の検査が連続して行われる例について説明したが、予め貫通電極が形成されたウェハに対してテンプレート２０を配置し、当該テンプレート２０を用いて貫通電極や電子回路の電気的特性の検査のみを行う際にも本実施の形態を適用できる。上述の実施の形態と同様に、貫通電極から直接電極に到達するまでの銅めっきを成長させることで、貫通電極と直接電極との導通を得ることができる。従来のようなプローブをウェハ上の電極に押し当てて導通を得る検査方法では、微細化の進行に伴い正確にコンタクトすることが困難になるが、本実施の形態であれば正確にコンタクトを得ることが可能である。
【０１２６】
以上の実施の形態において直接電極２２が対向電極１２に対向して設けられている場合、直接電極２２における対向電極１２側の表面の中心部は突出していてもよい。例えば図２８に示したように貫通孔１１の上方に直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３が積層されている例において、図３５に示すように直接電極２２の表面の中心部が突出している。図示の例では、直接電極２２の先端部が円錐状に突出している。
【０１２７】
そしてめっき処理を行う際には、貫通孔１１において、その中心部から銅めっき４０が成長し、貫通電極４１が形成される。かかる場合であっても、上記実施の形態と同様の効果を享受することができ、すなわち、めっき処理を短時間で効率よく行うことができ、さらにめっき処理を均一に行うことができる。
【０１２８】
また、貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査を行う際に、貫通電極４１上に銅めっき４０を成長させる場合、直接電極２２の中心部が貫通孔１１から一番近い陽極となるので、この直接電極２２の中心部と貫通孔１１の電気力線上を優先的に銅めっき４０が成長する。そうすると、貫通電極４１と直接電極２２とは、その中心部のみが銅めっき４０によって接続される。かかる場合、成長させるべき銅めっき４０が少量ですみ、当該銅めっき４０を成長させるめっき処理をより短時間で行うことができる。したがって、貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査をより効率よく行うことができる。
【０１２９】
なお、以上の実施の形態では、直接電極２２の先端部を円錐状にして当該直接電極２２の表面の中心部が突出していたが、直接電極２２の表面を平坦にして、当該表面の中心部に別途突出部を設けてもよい。また、上記実施の形態は、図２８に示した例について説明したが、例えば図３１や図３４に示した例においても、直接電極２２の表面の中心部を突出させてもよい。
【０１３０】
以上の実施の形態では、直接電極２２を用いて貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査を行っていたが、直接電極２２とは別のコンタクト電極を用いてもよい。例えば図３４に示したように貫通孔１１の上方に直接電極２２、絶縁材２４及び間接電極２３が積層されている例において、図３７に示すように直接電極２２における対向電極１２側の表面の中心部にコンタクト電極１１０が突出して設けられる。換言すれば、コンタクト電極１１０は、貫通孔１１の中央部上方に配置されている。なお、直接電極２２の表面において、コンタクト電極１１０の周囲には他の電極を形成しない。
【０１３１】
かかる場合、貫通孔１１内に銅めっき４０を成長させて貫通電極４１を形成する際には、コンタクト電極１１０は、直接電極２２と同じ陽極として機能させる。
【０１３２】
その後、貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査を行うため、貫通電極４１上に銅めっき４０をさらに成長させる際には、コンタクト電極１１０のみを陽極として機能させる。直接電極２２については陽極としての機能を停止させるが、陰極になるのを回避するため、当該直接電極２２をフローティング状態にする。そうすると、コンタクト電極１１０が貫通電極４１から一番近い陽極となるので、このコンタクト電極１１０と貫通電極４１の電気力線上を優先的に銅めっき４０が成長する。かかる場合、成長させるべき銅めっき４０が少量ですみ、当該銅めっき４０を成長させるめっき処理をより短時間で行うことができる。したがって、貫通電極４１や電子回路の電気的特性の検査をより効率よく行うことができる。
【０１３３】
なお、上記実施の形態は、図３４に示した例について説明したが、例えば図２８や図３１に示した例においても、直接電極２２の表面の中心部にコンタクト電極１１０を設けてもよい。
【０１３４】
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。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  ウェハ
１１  貫通孔
１２  対向電極
２０  テンプレート
２１  流通路
２１ａ  注入孔
２１ｂ  排出孔
２１ｃ  間隙路
２２  直接電極
２３  間接電極
２４  絶縁材
３０  直流電源
３１  スイッチ
４０  銅めっき
４１  貫通電極
５０  モニター電極
５１  制御部
６０  他の間接電極
６１  絶縁材
７０  他の間接電極
７１  絶縁材
８０  電着絶縁膜
９０  親水領域
１００  第１のフィン
１０１  第２のフィン
１１０  コンタクト電極
Ｃ    銅イオン
Ｄ    電着絶縁膜溶液
Ｅ    エッチング液
Ｈ    荷電粒子
Ｍ    めっき液
Ｎ    被処理イオン
Ｐ    被処理イオン
【図１】
2014227556.tif 000003
【図２】
2014227556.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014227556.tif 000009
【図８】
2014227556.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014227556.tif 000012
【図１１】
2014227556.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014227556.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2014227556.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2014227556.tif 000031
【図３０】
2014227556.tif 000032
【図３１】
2014227556.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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