(57)【要約】  この充填方法は、処理対象物（１）の表面（１ａ）に開口する微細空間（２）に熱硬化性樹脂（３）を充填する充填工程と、熱硬化性樹脂中の溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、第１加熱工程の後、熱硬化性樹脂のうち、微細空間を覆う第１部分（１０）を残して他の第２部分（２０）を除去する第１除去工程と、第１除去工程の後、熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備える。
2017164043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に熱硬化性樹脂を充填する充填方法であって、
前記処理対象物の表面に、前記微細空間への充填量よりも多い量の前記熱硬化性樹脂を供給して、前記微細空間に前記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
前記処理対象物を加熱して前記微細空間に充填された前記熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後、前記処理対象物の表面に存在する前記熱硬化性樹脂のうち、前記微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程と、
前記第１除去工程の後、前記処理対象物を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備える、充填方法。
【請求項２】
前記第１除去工程は、
感光性を有する前記熱硬化性樹脂の前記第１部分または前記第２部分に光を照射する露光工程と、
前記露光工程の後、前記熱硬化性樹脂の前記第２部分を現像液により除去する現像工程と、を含む、請求項１に記載の充填方法。
【請求項３】
前記第２加熱工程の後、前記第１部分を含む前記処理対象物の表面において存在する前記熱硬化性樹脂を物理的に除去する第２除去工程をさらに備える、請求項１または２に記載の充填方法。
【請求項４】
前記微細空間は、平面視において柱状部分を取り囲む円環形状を有し、
前記熱硬化性樹脂の前記第１部分の厚みは、前記柱状部分の外径よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項５】
前記第１部分は、平面視において、前記微細空間の面積よりも大きい面積を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項６】
前記第１部分は、前記微細空間の体積と前記熱硬化性樹脂の体積収縮率とに基づく前記微細空間内の樹脂減少量に応じた体積を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項７】
前記第１除去工程において、隣り合う前記微細空間を覆う前記第１部分同士が互いに分離されるように、前記処理対象物の表面の前記第２部分を除去する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項８】
平面視において、前記第１部分の中心は、前記微細空間の中心と一致する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項９】
前記第１部分は、平面視で前記微細空間の外縁と略平行な外縁部を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項１０】
前記第１部分は、平面視で角部を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充填方法に関し、特に、処理対象物に形成された微細空間に熱硬化性樹脂を充填する充填方法に関する。また、さらに好適には、この発明は、熱硬化性樹脂を用いて貫通電極の絶縁層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、処理対象物に形成された微細空間に熱硬化性樹脂を充填する充填方法が知られている。このような充填方法は、たとえば、特許第５５９３２２８号公報に開示されている。【０００３】
上記特許第５５９３２２８号公報には、基板（処理対象物）に形成された溝からなるリング構造（微細空間）に誘電材料（熱硬化性樹脂）を充填する充填方法が開示されている。この充填方法では、基板の表面上に熱硬化性樹脂層が成膜され、リング構造に熱硬化性樹脂が充填される。その後、基板の表面上の熱硬化性樹脂層が除去される。次に、リング構造の内側にある内部支柱構造が除去されて、この空間内に導電性材料が充填される。これにより、導電性材料により基板の貫通電極が構成され、リング構造に充填された熱硬化性樹脂により、貫通電極を取り囲む絶縁層が構成される。【０００４】
上記特許第５５９３２２８号公報では、内部支柱構造を除去する際に、基板の表面上に成膜された熱硬化性樹脂のうち内部支柱構造の上部の部分だけを除去して、残りの熱硬化性樹脂を内部支柱構造を除去するためのレジストマスクとして利用する第１方法と、基板の表面上の熱硬化性樹脂を完全に除去した後で別の樹脂膜をレジストマスクとして成膜する第２方法とが開示されている。上記特許第５５９３２２８号公報では、基板の表面上に形成された熱硬化性樹脂の除去は、リソグラフィーおよびエッチングにより行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５９３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、熱硬化性樹脂は、樹脂材料が溶け込んだ溶剤を蒸散させる第１の加熱工程（プリベーク）と、樹脂材料を硬化させる第２の加熱工程（キュア）との二段階の工程により硬化する。プリベークおよびキュアのそれぞれの工程において熱硬化性樹脂が収縮して体積が減少するため、基板上の熱硬化性樹脂は、体積減少量を逆算して余分に供給され、十分な厚みが確保される必要がある。【０００７】
そのため、内部支柱構造の上部の熱硬化性樹脂だけを除去して、残りの熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用する第１方法の場合、熱硬化性樹脂の厚みに対して内部支柱構造の直径が小さすぎる（微細空間が小さすぎる）と、リソグラフィーの際に内部支柱構造の上部の部分の深さ方向に十分な光を照射できなくなるため、内部支柱構造の上部の部分を内部支柱構造表面まで完全に除去することができなくなる。そのため、熱硬化性樹脂の厚みに対して微細空間の外形寸法（内部支柱構造の直径）が小さい場合には、基板の表面上の熱硬化性樹脂を除去した後で、別途レジストマスクの成膜を行う第２方法を採用する必要が生じる。【０００８】
しかしながら、基板（処理対象物）の表面上の熱硬化性樹脂の除去がキュアの前に行われる場合、リング構造（微細空間）内の熱硬化性樹脂がキュアの工程における体積減少によって不足してしまう場合がある。【０００９】
一方、基板（処理対象物）の表面上に形成された熱硬化性樹脂の除去がキュアの後に行われる場合、熱硬化性樹脂が硬化するため、除去が困難になるか、除去できても時間がかかり処理効率が低下する。【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、処理対象物の表面上に形成される熱硬化性樹脂の厚みに比べて小さい外形寸法を有する微細空間に対して、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制しつつ、第２加熱工程の後でも処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂を容易に除去することが可能な充填方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明による充填方法は、処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に熱硬化性樹脂を充填する充填方法であって、処理対象物の表面に、微細空間への充填量よりも多い量の熱硬化性樹脂を供給して、微細空間に熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、処理対象物を加熱して微細空間に充填された熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、第１加熱工程の後、処理対象物の表面に存在する熱硬化性樹脂のうち、微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程と、第１除去工程の後、処理対象物を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備える。なお、「微細空間」とは、主にエッチング処理により処理対象物に形成された１００μｍ以下の幅を有する微細な溝や１００μｍ以下の孔径を有する微細な非貫通穴を意味する。処理対象物は、たとえばシリコン基板やガラス基板などの半導体用基板を含む概念である。また、「硬化」とは、物質を硬くすることであり、液体や気体から固体に状態を変化させる固化を含む広い概念である。熱硬化性樹脂の硬化は、たとえば架橋による硬化であってもよいし、縮合による硬化であってもよく、熱硬化性樹脂の硬化をもたらす反応の種類は特に限定されない。【００１２】
この発明による充填方法では、上記のように、熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程の後、処理対象物の表面に存在する熱硬化性樹脂のうち、微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程を設け、第１除去工程の後に、熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程を行う。これにより、処理対象物の表面で微細空間を覆う第１部分を残して第２加熱工程（キュア）を行うことができるので、微細空間内の熱硬化性樹脂の体積減少に伴って、第１部分の熱硬化性樹脂を微細空間内に引き込み補充することができる。その結果、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制することができる。また、第１部分以外の他の第２部分を処理対象物の表面から除去した状態で第２加熱工程を行うことができるので、第２加熱工程の後では、処理対象物の表面に硬化した熱硬化性樹脂が有る領域と無い領域とができる。そのため、処理対象物の表面の全面に硬化した熱硬化性樹脂が形成される場合と比べて、熱硬化性樹脂を容易に除去することができる。これらの結果、処理対象物の表面上に形成される熱硬化性樹脂の厚みに比べて小さい外形寸法を有し、熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用できないような微細空間に対して、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制しつつ、第２加熱工程の後でも処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂を容易に除去することができる。【００１３】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１除去工程は、感光性を有する熱硬化性樹脂の第１部分または第２部分に光を照射する露光工程と、露光工程の後、熱硬化性樹脂の第２部分を現像液により除去する現像工程と、を含む。なお、第１部分に光を照射する構成は、非感光部（第２部分）が現像液により除去されるネガ型の除去工程となり、第２部分に光を照射する構成は、感光部（第２部分）が現像液により除去されるポジ型の除去工程となる。このように構成すれば、容易かつ精度よく、処理対象物の表面から第１部分を残しつつ第２部分を除去することができる。また、微細空間上の局所領域に光を照射する場合と異なり、微細空間を覆う広い領域（または第１部分の周辺の広い領域）を露光させるので、熱硬化性樹脂の膜厚が大きい場合にも、確実に露光を行うことができる。また、第１加熱工程の後で第１除去工程が行われるので、露光工程に先立って、第１加熱工程によって熱硬化性樹脂を仮固化（仮硬化）しておくことができる。【００１４】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第２加熱工程の後、第１部分を含む処理対象物の表面において存在する熱硬化性樹脂を物理的に除去する第２除去工程をさらに備える。このように構成すれば、第２部分の除去によって処理対象物の表面に僅かに熱硬化性樹脂が残るだけの状態にすることができるので、たとえば超音波振動の付与やブラシのような除去部材による外力付与を行うだけの物理的な除去によって、容易に、第２加熱工程の後で処理対象物の表面に残存する硬化した熱硬化性樹脂を除去することができる。【００１５】
上記発明による充填方法において、好ましくは、微細空間は、平面視において柱状部分を取り囲む円環形状を有し、熱硬化性樹脂の第１部分の厚みは、柱状部分の外径よりも大きい。このように柱状部分の外径に比べて熱硬化性樹脂の第１部分の厚みが大きい場合には、柱状部分上の熱硬化性樹脂のみに対して十分な露光を行うことが困難となるため、熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用することができない。本発明では、このような場合、処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂の不要部分を選択して容易に除去することができる。【００１６】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１部分は、平面視において、微細空間の面積よりも大きい面積を有する。このように構成すれば、第１部分として十分な量（体積）の熱硬化性樹脂を確保することができるので、第２加熱工程の後に処理対象物の表面に残存する熱硬化性樹脂を低減しつつ、微細空間内の熱硬化性樹脂の体積減少に伴う熱硬化性樹脂の補充に必要な量を十分に確保することができる。【００１７】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１部分は、微細空間の体積と熱硬化性樹脂の体積収縮率とに基づく微細空間内の樹脂減少量に応じた体積を有する。このように構成すれば、第２加熱工程による微細空間内の樹脂減少量を補充するのに必要な量（体積）の熱硬化性樹脂を第１部分に確保しつつ、第１部分の体積を必要最小限に抑制することができる。その結果、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を防止し、かつ、処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂を極力削減して、より一層除去を容易化することができるようになる。【００１８】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１除去工程において、隣り合う微細空間を覆う第１部分同士が互いに分離されるように、処理対象物の表面の第２部分を除去する。ここで、複数の微細空間が近距離で隣り合うような場合に、それぞれの第１部分同士がつながっていると、熱硬化性樹脂の体積減少に伴ってそれぞれの微細空間内に引き込まれて補充される熱硬化性樹脂の量が偏る可能性が生じる。これに対して、隣り合う微細空間を覆う第１部分同士が互いに分離される本発明によれば、個々の微細空間に対する樹脂補充量が第１部分によって個別に確保されるので、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足をより確実に抑制することができる。【００１９】
上記発明による充填方法において、好ましくは、平面視において、第１部分の中心は、微細空間の中心と略一致する。このように構成すれば、第１部分の熱硬化性樹脂が微細空間内に補充される際に、位置によって補充量に偏りが生じることを抑制することができる。【００２０】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１部分は、平面視で微細空間の外縁と略平行な外縁部を有する。このように構成すれば、たとえば円形状の微細空間に対して概ね同心円となるように第１部分を残せば、微細空間の外縁から第１部分の外縁部までの距離を微細空間の位置によらずに概ね一定にすることができる。これにより、第１部分の熱硬化性樹脂が微細空間内に補充される際に、補充量に偏りが生じることを抑制することができる。【００２１】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１部分は、平面視で角部を有する。このように構成すれば、たとえば角部を有する矩形状の第１部分を残せば、円形状の第１部分と比較して面積を確保しやすく、微細空間内への熱硬化性樹脂の補充量を容易に確保することができる。また、第２加熱工程の後で処理対象物の表面に残存する硬化した熱硬化性樹脂を除去する場合に、角部が存在することによって、硬化した熱硬化性樹脂に外力を付与しやすくなるので、処理対象物の表面に残存する熱硬化性樹脂の除去を容易化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上記のように、処理対象物の表面上に形成される熱硬化性樹脂の厚みに比べて小さい外形寸法を有する微細空間に対して、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制しつつ、第２加熱工程の後でも処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂を容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態による充填方法により熱硬化性樹脂が充填されたウェハを模式的に示した断面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図２】図１に示したウェハに貫通電極が形成された状態を示した断面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図３】ウェハの準備工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図４】熱硬化性樹脂の充填工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図５】プリベーク工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図６】露光工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図７】現像工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図８】焼成工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図９】第２除去工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図１０】第１除去工程により形成される熱硬化性樹脂の第１部分を示した平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。
【図１１】貫通電極を形成するためのレジストマスクの成膜工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図１２】貫通電極を形成するための穴形成工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図１３】貫通電極を形成するための金属充填工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図１４】貫通電極を形成するための残渣除去工程を説明するためのウェハの断面図および平面図である。
【図１５】熱硬化性樹脂の第１部分についての第１変形例を説明するためのウェハの平面図である。
【図１６】熱硬化性樹脂の第１部分についての第２変形例を説明するためのウェハの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
まず、図１〜図１０を参照して、本実施形態による充填方法について説明する。
【００２６】
本実施形態による充填方法は、処理対象物に形成された微細空間に熱硬化性樹脂を充填する方法に関する。本実施形態による充填方法は、特に、熱硬化性樹脂を用いて、処理対象物に形成される貫通電極の絶縁層を形成する方法に関する。
【００２７】
（処理対象物）
図１に示すように、処理対象物は、たとえば、シリコンやガラスなどにより形成されたウェハ１である。ウェハ１は、半導体素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスなどが形成される半導体基板である。本実施形態による充填方法は、ウェハ１に形成された微細空間２に、熱硬化性樹脂３を充填して焼成する。
【００２８】
ウェハ１は、シリコンなどの半導体材料から構成されている。また、ウェハ１は、平面的に見て、たとえば約２００ｍｍの径を有する略円形状（図示せず）であり、複数のチップを切り出すことが可能である。また、ウェハ１には、エッチング処理などの前工程により、複数の微細空間２が形成されている。たとえば、ウェハ１には、おおよそ１００万個の微細空間２が形成されている。なお、各図は、ウェハ１の一部分を拡大して示しており、全体を示したものではない。
【００２９】
微細空間２は、ウェハ１の表面１ａに開口するように形成されている。微細空間２は、たとえばウェハ１を貫通しない穴部であり、ウェハ１の表面１ａに開口すると共に、表面１ａとは反対の反対面１ｂには開口しない。図１に示す微細空間２は、開口２ａ、内側面２ｂおよび底部２ｃを有する環状溝である。微細空間２は、平面視において柱状部分１ｃを取り囲む円環形状を有する。なお、便宜的に、環状の微細空間２の内側面２ｂのうち外側の内側面を外周面と言い、内側の内側面（柱状部分１ｃの外周面）を内周面という。微細空間２は、外周面の直径（外周径）Ｄ１、内周面の直径（内周径）Ｄ２、を有する円形状に形成されている。微細空間２は、厚み方向に直交する水平方向における幅Ｗ、厚み方向の深さＬ１を有する。
【００３０】
微細空間２の外周径Ｄ１は、たとえば約２５０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下である。微細空間２の内周径Ｄ２は、たとえば約５０μｍ以下であり、微細空間２の幅Ｗはたとえば約１００μｍ以下である。微細空間２の内周径Ｄ２および幅Ｗは、外周径Ｄ１の範囲内で整合するように決められる。微細空間２の厚み方向の深さＬ１は、微細空間２の深さＬ１と幅Ｗとのアスペクト比（Ｌ１／Ｗ）が約２以上約２０以下を満たすように、幅Ｗに応じて決められるのが好ましい。一例として、たとえば内周径Ｄ２は約３μｍであり、外周径Ｄ１は約７μｍである。この場合、微細空間２の幅Ｗは約２μｍであり、深さＬ１はたとえば約２０μｍである（アスペクト比（Ｌ１／Ｗ）＝約１０）。
【００３１】
微細空間２内には、本実施形態による充填方法によって、熱硬化性樹脂３が充填される。熱硬化性樹脂３は、たとえば絶縁性材料として、常温より高くかつ約３５０℃以下の処理温度で硬化する樹脂が用いられる。好ましくは、熱硬化性樹脂３は、常温より高くかつ約２５０℃以下の処理温度で硬化する樹脂である。熱硬化性樹脂３としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、および、エポキシ樹脂がある。具体的には、フッ素樹脂として、旭硝子株式会社製のＡＬ−Ｘ２００３やＡＬ−Ｘ２０１０などのＡＬ−Ｘ２０００シリーズが該当する。また、ポリイミド樹脂として、旭化成イーマテリアル株式会社製のＰＩＭＥＬ（登録商標）ＢＭ３０２やＢＬ３０１が該当する。また、フェノール樹脂として、ＪＳＲ株式会社製のＥＬＰＡＣ（登録商標）ＷＰＲ１２０１やＷＰＲ５１００が該当する。
【００３２】
熱硬化性樹脂３は、図２に示すように、後工程によって形成される貫通電極４の絶縁層として機能する。貫通電極４は、たとえば、複数のチップを積み重ねて実装する３次元実装における、上下のチップ間での電気的接続を行うための電極（シリコン貫通電極）として機能する。
【００３３】
貫通電極４は、たとえば鉛フリー半田などの金属材料からなる。貫通電極４に用いる金属材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎやこれらの合金を採用することができるし、上記以外の金属材料を用いてもよい。
【００３４】
貫通電極４は、直径Ｄ３を有する。直径Ｄ３は、たとえば微細空間２の内周径Ｄ２よりも小さい（Ｄ２＞Ｄ３）。一例として、貫通電極４の直径Ｄ３は、たとえば約２μｍである。内周径Ｄ２＝約３μｍに対して直径Ｄ３＝約２μｍである場合、貫通電極４と熱硬化性樹脂３との間には、ウェハ１の一部分としての筒状の周壁部１ｄが形成される。
【００３５】
貫通電極４は、たとえば図１のウェハ１の微細空間２における外径Ｄ２の柱状部分１ｃに、エッチングなどにより穴部５を形成し、穴部５内に金属材料を充填することにより形成される。なお、本実施形態による充填方法は、少なくとも熱硬化性樹脂３を充填すれば足り、穴部５への金属材料の充填工程を含まなくてもよい。
【００３６】
（充填方法）
本実施形態による充填方法の概要について説明する。本実施形態では、まず、図３に示すように、微細空間２が形成されたウェハ１が準備される。本実施形態による充填方法は、ウェハ１に微細空間２を形成する工程を含んでいてもよい。微細空間２はたとえばエッチングによりウェハ１に形成され、微細空間２の形成時に成膜されるレジストマスクはウェハ１の表面１ａから除去されている。
【００３７】
準備されたウェハ１に対して、図４に示す充填工程が行われる。充填工程では、ウェハ１の表面１ａに熱硬化性樹脂３を供給して、微細空間２に熱硬化性樹脂３を充填する。ウェハ１の表面１ａには、微細空間２への充填量よりも多い量の熱硬化性樹脂３が供給される。熱硬化性樹脂３の供給量は、後述するように熱硬化性樹脂３を硬化させるまでの過程での熱硬化性樹脂３の体積収縮を考慮して決定される。充填される熱硬化性樹脂３は、硬化前の樹脂材料と溶剤との混合物であり、流動性を有している。
【００３８】
充填工程の後に、図５に示すプリベーク工程が行われる。プリベーク工程では、ウェハ１を加熱して、微細空間２に充填された熱硬化性樹脂３に含まれる溶剤を蒸発させる。充填工程によって充填された硬化前の熱硬化性樹脂３から溶剤が蒸発することにより、熱硬化性樹脂３は体積が減少する。プリベーク工程は、特許請求の範囲の「第１加熱工程」の一例である。
【００３９】
本実施形態による充填方法では、プリベーク工程の後に、図６および図７に示す第１除去工程が行われる。第１除去工程は、プリベーク工程の後、ウェハ１の表面に存在する熱硬化性樹脂３のうち、微細空間２を覆う第１部分１０を残して他の第２部分２０を除去する工程である。第１除去工程によって、熱硬化性樹脂３は、微細空間２の内部に充填された部分と、ウェハ１の表面１ａ上で微細空間２を覆う第１部分１０とが残され、ウェハ１の表面１ａ上で第１部分１０の周囲の部分（第２部分２０）は取り除かれる（図７参照）。
【００４０】
第１除去工程の後、図８に示す焼成工程（キュア）が行われる。焼成工程は、ウェハ１を加熱して熱硬化性樹脂３を硬化させる工程である。焼成工程の加熱温度は、プリベーク工程の加熱温度よりも高い。熱硬化性樹脂３は、焼成工程において加えられた熱によって硬化する。焼成工程は、特許請求の範囲の「第２加熱工程」の一例である。なお、説明の便宜のため、硬化前と硬化後とで熱硬化性樹脂３のハッチングの種類を変更して示している。
【００４１】
この焼成工程においても、熱硬化性樹脂３は体積が減少する。焼成工程における微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少分は、ウェハ１の表面１ａ上において微細空間２を覆う第１部分１０によって補われる。また、第１部分１０の熱硬化性樹脂３自体も焼成によって体積が減少する。その結果、焼成工程後に、ウェハ１の表面１ａ上において微細空間２上または微細空間２の周囲には、硬化済みの熱硬化性樹脂３が僅かに残存するのみとなる。
【００４２】
本実施形態では、焼成工程の後、図９に示す第２除去工程が行われる。第２除去工程は、ウェハ１の表面１ａ上に僅かに残存する硬化済みの熱硬化性樹脂３の残渣を取り除く残渣除去工程である。これにより、図１に示したように、微細空間２に熱硬化性樹脂３が充填されたウェハ１が得られる。
【００４３】
以下、各工程について詳細に説明する。
【００４４】
（充填工程）
充填工程（図４参照）は、たとえばスピンコートなどにより行うことができる。スピンコートでは、ウェハ１を回転させながら、熱硬化性樹脂３を表面１ａ上に供給する。一例として、まず、ウェハ１を約５００ｒｐｍ以下で低速回転させながら、ウェハ１の表面１ａ側（Ｚ１側）から熱硬化性樹脂３をウェハ１に滴下する。低速回転に伴って熱硬化性樹脂３がウェハ１上で円形状に拡げられる。そして、ウェハ１の低速回転を一時停止した後、次にウェハ１を約５００ｒｐｍ以上約４５００ｒｐｍ以下で高速回転させる。高速回転により、熱硬化性樹脂３がウェハ１上で、回転速度に応じた所定の膜厚で均一な膜状に塗布される。これにより、ウェハ１の表面１ａ（微細空間２の内側面２ｂ）に熱硬化性樹脂３が所定の膜厚ｔ１で塗布される。
【００４５】
充填工程は、スピンコートの他、スキージなどの塗布部材（図示せず）を用いてウェハ１の表面１ａ上に供給した熱硬化性樹脂３を塗り拡げる方法や、熱硬化性樹脂３の貯留槽にウェハ１の表面１ａを浸す浸漬により充填する方法などが利用可能である。
【００４６】
充填工程でウェハ１の表面１ａ上に形成される熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ１は、プリベーク工程および焼成工程の各工程による熱硬化性樹脂３の体積減少を考慮して、十分な膜厚となるように決定される。熱硬化性樹脂３の体積減少は、材料により異なるが、プリベーク工程でたとえば約４０％〜約５０％の体積減少率となり、焼成工程でたとえば約１５％〜約３０％の体積減少率となる。たとえば微細空間２の深さＬ１が１０μｍ前後の場合、膜厚ｔ１は、約５μｍ以上であり、好ましくは約７μｍ以上である。一例として、膜厚ｔ１は、約１０μｍである。体積減少を考慮して、膜厚ｔ１は、微細空間２の深さＬ１の０．５倍〜１．５倍が好ましい。
【００４７】
（プリベーク工程）
プリベーク工程（図５参照）は、たとえば加熱源（ヒーター）４０を備えた処理室内でウェハ１を加熱することにより行うことができる。プリベーク工程では、処理室内が所定のプリベーク温度まで加熱され、ウェハ１が処理室内で所定時間の間保持される。プリベーク温度や保持時間などの加熱条件は、熱硬化性樹脂３の種類に応じて設定される。微細空間２内の熱硬化性樹脂３は、プリベーク工程の間に溶剤が蒸発して体積減少し、ウェハ１の表面１ａの膜状部分（膜厚ｔ１）から微細空間２内に流動する。これにより、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少分が補充される。
【００４８】
プリベーク工程では、たとえば処理室内に不活性ガスを導入し、膜状の熱硬化性樹脂３の表面を加圧することが好ましい。たとえば、処理室内を、大気圧より大きく約０．５ＭＰａ以下の高圧環境にする。これにより、膜状の熱硬化性樹脂３のうち、処理室内に露出する全表面が加圧された状態となるので、微細空間２内への熱硬化性樹脂３の補充がより確実に行われる。なお、溶剤の蒸発により、ウェハ１の表面１ａの膜状部分でも体積が減少する。プリベーク工程の結果、熱硬化性樹脂３の膜厚は、ｔ２（＜ｔ１）となる。膜厚ｔ２は、たとえば膜厚ｔ１が約１０μｍの場合に約５〜６μｍ程度となる。プリベーク工程によって、第１除去工程（露光工程）に先立って、熱硬化性樹脂３が仮固化（仮硬化）される。
【００４９】
（第１除去工程）
第１除去工程は、たとえばフォトリソグラフィ工程であり、露光工程（図６参照）と現像工程（図７参照）とを含む。この場合、熱硬化性樹脂３は、感光性樹脂材料からなる。露光工程は、感光性を有する熱硬化性樹脂３の第１部分１０または第２部分２０に光を照射する（感光させる）工程であり、現像工程は、露光工程の後、熱硬化性樹脂３の第２部分２０を現像液３４により除去する工程である。
【００５０】
図６に示す露光工程では、透光性のガラス基板３１などに遮光部３２が予めパターン形成されたフォトマスク３０がウェハ１の上側（膜状の熱硬化性樹脂３の上側）に配置される。そして、フォトマスク３０の上方から、光源３３により紫外線などの光がウェハ１の表面１ａに照射される。照射された光が遮光部３２によって遮られることにより、ウェハ１の表面１ａの熱硬化性樹脂３は、遮光部３２に遮光されて感光しない非感光部と、光照射により感光する感光部とが形成される。
【００５１】
なお、感光性樹脂材料（熱硬化性樹脂３）の種類によって、感光部分が現像液３４によって除去されるポジ現像と、非感光部分が現像液３４によって除去されて感光部分が残るネガ現像とがある。ポジ現像の場合には、熱硬化性樹脂３の第１部分１０を遮光し、第２部分２０に光が照射されるように、遮光部３２がパターン形成される。ネガ現像の場合には、熱硬化性樹脂３の第２部分２０を遮光し、第１部分１０に光が照射されるように、遮光部３２がパターン形成される。図６は、ネガ現像の例を示しているが、ポジ現像でもよい。
【００５２】
露光工程の後、フォトマスク３０が取り除かれ、図７に示す現像工程において、ウェハ１の表面１ａ上（熱硬化性樹脂３上）に現像液３４が供給される。現像液３４は、感光性樹脂材料の種類に応じて適宜選択される。ポジ現像、ネガ現像のいずれの場合でも、現像液３４によって熱硬化性樹脂３の第２部分２０（破線部）が除去され、第１部分１０が残される。
【００５３】
〈第１部分〉
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１部分１０は、ウェハ１の表面１ａ上において、微細空間２を覆うように形成される。また、好ましくは、第１部分１０は、平面視において、微細空間２の面積よりも大きい面積を有する。つまり、第１部分１０は、平面視で微細空間２の全体と、微細空間２の周辺部を覆うように形成される。第１部分１０は、平面視で微細空間２の全体を覆っている。
【００５４】
本実施形態では、第１部分１０は、平面視で微細空間２の外縁と略平行な外縁部１１を有する。図１０において、第１部分１０の外縁部１１は、全周にわたって微細空間２の外縁（外周側の内側面２ｂ）と概ね平行となっている。すなわち、図１０では、第１部分１０は、平面視で、円形状（円環形状）の微細空間２と相似形状となっており、円形状に形成されている。平面視において、第１部分１０の外径Ｄ４は、微細空間２の外周径Ｄ１よりも大きい。
【００５５】
また、本実施形態では、平面視において、第１部分１０の中心１２は、微細空間２の中心２ｄと略一致する。つまり、平面視において、第１部分１０の外縁部１１から微細空間２の外縁（内側面２ｂ）までの距離Ｌ２が、中心周りの全周にわたって概ね一定となる。
【００５６】
図１０（Ｂ）において、第１部分１０は、厚みｔ３を有する。第１部分１０の厚みｔ３は、現像工程後の、膜状の熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ３（図７参照）と略一致する。
【００５７】
本実施形態では、第１部分１０は、微細空間２の体積と熱硬化性樹脂３の体積収縮率とに基づく微細空間２内の樹脂減少量に応じた体積を有する。具体的には、第１除去工程によって残される第１部分１０の体積は、焼成工程における微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少量と概ね等しいか僅かに大きくなるように設定される。
【００５８】
ここで、第１部分１０は、第１除去工程後にウェハ１の表面１ａ上に残り微細空間２を覆う部分である。図１０の例において、第１部分１０の体積Ｖ２は、π×（Ｄ４／２）2×ｔ３である。微細空間２の体積Ｖ１は、π×｛（Ｄ１−Ｄ２）／２｝2×Ｌ１である。熱硬化性樹脂３の焼成工程における体積減少率をＫ［％］とすれば、焼成工程における微細空間２内での樹脂減少量（減少する体積の大きさ）は、Ｋ×Ｖ１となる。第１部分１０の体積Ｖ２は、Ｖ２≧（Ｋ×Ｖ１）となるように決定される。この結果、焼成工程における微細空間２内の樹脂減少量を補うことが可能な大きさの第１部分１０がウェハ１の表面１ａ上に残される。
【００５９】
第１部分１０の体積Ｖ２は（Ｋ×Ｖ１）以上であって、なるべく小さい方が好ましい。第１部分１０の体積Ｖ２を（Ｋ×Ｖ１）以上の必要最小限とすることによって、充填不良の発生を抑制しつつ、焼成工程後におけるウェハ１の表面１ａ上の残渣（図１０（Ｂ）の破線部参照）の量を極力抑制できる。
【００６０】
本実施形態では、熱硬化性樹脂３の第１部分１０の厚みｔ３は、柱状部分１ｃの外径Ｄ２よりも大きい。第１部分１０の厚みｔ３は、充填工程における熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ１に依存する。膜厚ｔ１には、成膜上の制約や、体積減少によってウェハ１の表面１ａが露出する部分が生じないようにするのに必要な厚みなど、種々の制約がある。そのため、第１除去工程としては、厚みｔ３を前提として、第１部分１０が所望の体積Ｖ２を有するように、外径Ｄ４を調整すればよい。外径Ｄ４は、フォトマスク３０の遮光部３２のパターン形成によって適宜調整可能である。
【００６１】
なお、図６（露光工程）に示すように、ウェハ１において複数の微細空間２が並んで配置される場合、本実施形態では、第１除去工程において、隣り合う微細空間２を覆う第１部分１０同士が互いに分離されるように、ウェハ１の表面１ａの第２部分２０を除去する。すなわち、第１除去工程では、第１部分１０は、平面視において第２部分２０に取り囲まれるように形成される。そして、現像工程において、第１部分１０を取り囲む第２部分２０が除去される。この結果、図７に示したように、隣り合う微細空間２を覆う第１部分１０同士がつながる部分がなく、互いに分離する。
【００６２】
〈第２部分〉
第２部分２０は、ウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３のうち、第１除去工程によって除去される部分である。図６のネガ現像の場合、遮光部３２により覆われる部分が第２部分２０であり、ポジ現像の場合、遮光部３２から露出する部分が第２部分となる。第１除去工程において、少なくとも第１部分１０の周囲に存在する第２部分２０が除去される。本実施形態では、たとえばウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３のうち、第１部分１０以外の部分全部が、第２部分２０として除去される。
【００６３】
なお、たとえばスピンコートによってウェハ１の表面１ａ上に熱硬化性樹脂３を成膜した場合、ウェハ１の外周部で熱硬化性樹脂３が表面張力によって盛り上がるエッジビードが形成されたり、ウェハ１の反対面１ｂ側まで熱硬化性樹脂３が回り込んだりする場合がある。第１除去工程では、このような不要な熱硬化性樹脂３も除去することが可能である。
【００６４】
なお、ウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３は、第１部分１０と第２部分２０とによって構成されている必要はない。たとえば、第１除去工程以降の何らかの処理工程でウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３を利用できる場合、第１部分１０以外に残しておく部分があってもよい。その場合、第１部分１０がウェハ１の表面１ａ上に残る部分とつながっていてもよい。
【００６５】
現像工程により第２部分２０が除去されると、ウェハ１が洗浄され現像液３４が除去される。
【００６６】
（焼成工程）
図８に示した焼成工程（キュア）は、上記プリベーク工程と同様の構成によって実施可能である。焼成工程では、処理室内が所定のキュア温度まで加熱され、ウェハ１が処理室内で所定時間の間保持される。キュア温度や保持時間などの加熱条件は、熱硬化性樹脂３の種類に応じて設定される。微細空間２内の熱硬化性樹脂３は、焼成工程の間に反応が進行して硬化する。焼成工程の間にも、微細空間２内の熱硬化性樹脂３は体積減少し、ウェハ１の表面１ａの第１部分１０から熱硬化性樹脂３が微細空間２内に流動することによって、体積減少分が補充される。
【００６７】
上述の通り第１部分１０の体積Ｖ２を適切に設定することにより、焼成工程の後では、ウェハ１の表面１ａ上には、熱硬化性樹脂３の残渣（硬化後の第１部分１０）が僅かに残るのみとなる。たとえば焼成工程の後の第１部分１０の厚みは、ｔ４（＜ｔ３）となる。厚みｔ４は、たとえば約２μ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。また、第１除去工程によって第１部分１０の周囲の第２部分２０が十分に除去される場合、焼成工程の後では、ウェハ１の表面１ａ上には、微細空間２の上部に僅かな熱硬化性樹脂３が点在するのみとなる。
【００６８】
（第２除去工程）
本実施形態では、図９に示す第２除去工程は、第１部分１０を含むウェハ１の表面１ａにおいて点在する熱硬化性樹脂３を物理的に除去する工程である。物理的な除去とは、たとえば一般的な研削研磨加工のほか、超音波振動により第１部分１０の残渣を除去する方法や、ブラシなどの除去部材５０によって第１部分１０の残渣を掻き取る方法などが採用できる。第１除去工程によって僅かな第１部分１０の残渣が残るだけであるため、ウェハ１の表面１ａの全体（全面）に対して残渣除去を行う必要がない。つまり、ウェハ１の表面１ａ全体の研磨や研削、化学的な処理工程を行う必要はなく、ウェハ１の表面１ａに僅かに残る第１部分１０の残渣に対して局所的な残渣除去を行うだけで済む。また、ウェハ１の表面１ａ全体に対して残渣除去を行う場合でも、除去すべき残渣が表面１ａ上において局所的に存在するだけであるので、熱硬化性樹脂３の残渣は容易に除去される。これにより、図１に示した充填構造が得られる。
【００６９】
（貫通電極の形成）
次に、本実施形態の充填方法によって熱硬化性樹脂３の充填を行った場合の、後続する貫通電極４の形成について簡単に説明する。
【００７０】
図１１に示すように、まず、ウェハ１の表面１ａ上に、レジストマスク４１が成膜される。レジストマスク４１の膜厚ｔ１１は、微細空間２の中央の柱状部分１ｃの外径Ｄ２よりも小さく、より具体的には、後工程によって形成される貫通電極４の直径Ｄ３よりも小さくなるように設定される。これは、穴部５の形成のために、柱状部分１ｃの上部のレジストマスク４１を除去して柱状部分１ｃを露出させる開口４２を形成する必要があるためである。露光・現像処理によってレジストマスク４１を除去する場合、膜厚ｔ１１と貫通電極４の直径Ｄ３（開口４２の直径）とのアスペクト比（ｔ１１／Ｄ３）が概ね１以下に限定される。アスペクト比が概ね１よりも大きくなる場合（膜厚ｔ１１が大きすぎる場合）、直径Ｄ３の局所範囲に限定して、膜厚ｔ１１のレジストマスク４１の最深部まで光が届かせることが困難になるためである。たとえば、直径Ｄ３＝約２μｍの場合、膜厚ｔ１１は約２μｍ以下に設定される。
【００７１】
レジストマスク４１が成膜された後、露光・現像処理によって柱状部分１ｃの上部のレジストマスク４１が除去され開口４２が形成される。開口４２は、直径Ｄ３を有し、柱状部分１ｃを露出させる。
【００７２】
次に、図１２に示すように、エッチングなどにより、露出した柱状部分１ｃの中心に直径Ｄ３の穴部５を形成する。そして、図１３に示すように、ウェハ１の表面１ａ（レジストマスク４１の表面）上に溶融金属４ａを供給し、穴部５内に溶融金属４ａを充填する。
【００７３】
溶融金属４ａの硬化後、ウェハ１の表面１ａ上に残る金属膜およびレジストマスク４１が除去される。また、溶融金属４ａの硬化後、機械研磨などによってウェハ１の反対面１ｂを金属材料および熱硬化性樹脂３が露出するまで除去することにより、図２に示した貫通電極４が形成される。
【００７４】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７５】
本実施形態では、上記のように、熱硬化性樹脂３に含まれる溶剤を蒸発させるプリベーク工程の後、ウェハ１の表面１ａに存在する熱硬化性樹脂３のうち、微細空間２を覆う第１部分１０を残して他の第２部分２０を除去する第１除去工程を設け、第１除去工程の後に、熱硬化性樹脂３を硬化させる焼成工程を行う。これにより、ウェハ１の表面１ａで微細空間２を覆う第１部分１０を残して焼成工程（キュア）を行うことができるので、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少に伴って第１部分１０の熱硬化性樹脂３を微細空間２内に補充することができる。その結果、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の供給不足を抑制することができる。また、第１部分１０以外の他の第２部分２０をウェハ１の表面１ａから除去した状態で焼成工程を行うことができるので、焼成工程の後では、ウェハ１の表面１ａに硬化した熱硬化性樹脂３が有る領域と無い領域とができる。そのため、ウェハ１の表面１ａの全面に硬化した熱硬化性樹脂３が形成される場合と比べて、熱硬化性樹脂３を容易に除去することができる。これらの結果、ウェハ１の表面１ａ上に形成される熱硬化性樹脂３の厚みに比べて小さい外形寸法（Ｄ１、Ｄ２）を有し、熱硬化性樹脂３をレジストマスク４１として利用できないような微細空間２に対して、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の供給不足を抑制しつつ、焼成工程の後でもウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３を容易に除去することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、上記のように、感光性を有する熱硬化性樹脂３の第１部分１０または第２部分２０に光を照射する露光工程と、露光工程の後、熱硬化性樹脂３の第２部分２０を現像液３４により除去する現像工程と、を含む第１除去工程を行う。これにより、容易かつ精度よく、ウェハ１の表面１ａから第１部分１０を残しつつ第２部分２０を除去することができる。また、微細空間２上の局所領域（柱状部分１ｃ）に光を照射する場合と異なり、微細空間２を覆う第１部分１０を含む領域（または第１部分１０の周辺領域）を露光させるので、熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ２が大きい場合にも、確実に露光を行うことができる。また、プリベーク工程の後で第１除去工程が行われるので、露光工程に先立って、プリベーク工程によって熱硬化性樹脂３を仮固化（仮硬化）しておくことができる。
【００７７】
また、本実施形態では、上記のように、焼成工程の後、第１部分１０を含むウェハ１の表面１ａにおいて存在する熱硬化性樹脂３を物理的に除去する第２除去工程をさらに行う。これにより、第２部分２０の除去によってウェハ１の表面１ａに僅かに熱硬化性樹脂３が残るだけの状態にすることができるので、超音波振動の付与やブラシのような除去部材５０による外力付与を行うだけの簡単な物理的な除去によって、容易に、焼成工程の後でウェハ１の表面１ａに残存する硬化した熱硬化性樹脂３を除去することができる。
【００７８】
また、本実施形態の充填方法は、上記のように、熱硬化性樹脂３の第１部分１０の厚みｔ３が、柱状部分１ｃの外径Ｄ２よりも大きい場合（プリベーク工程後の熱硬化性樹脂３をレジストマスク４１として利用するのが困難な場合）において、特に有用である。すなわち、このように柱状部分１ｃの外径Ｄ２に比べて熱硬化性樹脂３の第１部分１０の厚みｔ３が大きい場合（アスペクト比ｔ３／Ｄ３が１よりも大きくなる場合）には、柱状部分１ｃ上の熱硬化性樹脂３のみに対して十分な露光を行うことが困難となるため、熱硬化性樹脂３をレジストマスク４１として利用することができない。本実施形態では、このような場合に、ウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３の不要部分を選択して容易に除去することができる。
【００７９】
プリベーク工程後の熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ２（図５参照）が、柱状部分１ｃの外径Ｄ２よりも小さい場合、焼成工程（キュア）における体積減少量を賄うだけの熱硬化性樹脂３をウェハ１の表面１ａ上に確保することが困難となる。そのため、焼成工程（キュア）における体積減少量を賄うためには、ある程度の膜厚ｔ２が必要となる。その結果、柱状部分１ｃの外径Ｄ２が小さく（貫通電極４の直径Ｄ３が小さく）なる場合には、熱硬化性樹脂３の膜厚ｔ２を柱状部分１ｃの外径Ｄ２以下とすることは困難となる。このような場合、プリベーク工程後の熱硬化性樹脂３を図１１に示したレジストマスク４１として利用することは困難であり、柱状部分１ｃに貫通電極４用の穴部５を形成する際には別途レジストマスク４１を成膜することが必要となる。
【００８０】
このような場合に、第２部分２０を除去することなく焼成工程（キュア）を行う場合、充填不良は抑制できるものの、硬化済みの熱硬化性樹脂３がウェハ１の表面１ａ上を全体にわたって覆うこととなる。熱硬化性樹脂３は、硬化すると除去するのが困難となり、たとえば研磨を行ってもウェハ１を削ることなく表面１ａ上の熱硬化性樹脂３のみを除去することは困難である。これに対して、本実施形態では、充填不良を抑制可能な最低限の熱硬化性樹脂３のみを第１部分１０として残し、第２部分２０を除去することができるので、焼成工程（キュア）を行った後の硬化後の熱硬化性樹脂３（硬化後の第１部分１０）を容易に除去することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、上記のように、第１部分１０を、平面視において、微細空間２の面積よりも大きい面積を有するように形成する。これにより、第１部分１０として十分な量（体積）の熱硬化性樹脂３を確保することができる。その結果、焼成工程の後にウェハ１の表面１ａに残存する熱硬化性樹脂３を低減しつつ、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少に伴う熱硬化性樹脂３の補充に必要な量を十分に確保することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、上記のように、第１部分１０を、微細空間２の体積Ｖ１と熱硬化性樹脂３の体積収縮率とに基づく微細空間２内の樹脂減少量（Ｋ×Ｖ１）に応じた体積Ｖ２を有するように形成する。これにより、焼成工程による微細空間２内の樹脂減少量を補充するのに必要な量（体積）の熱硬化性樹脂３を第１部分１０に確保しつつ、第１部分１０の体積Ｖ２を必要最小限に抑制することができる。その結果、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の供給不足を防止し、かつ、ウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３を極力削減して、より一層除去を容易化することができるようになる。
【００８３】
また、本実施形態では、上記のように、第１除去工程において、隣り合う微細空間２を覆う第１部分１０同士が互いに分離されるように、ウェハ１の表面１ａの第２部分２０を除去する。これにより、隣り合う第１部分１０同士がつながっている場合と異なり、個々の微細空間２に対する樹脂補充量が第１部分１０によって個別に確保されるので、微細空間２内の熱硬化性樹脂３の供給不足をより確実に抑制することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、上記のように、平面視において、第１部分１０の中心を、微細空間２の中心と略一致させる。これにより、第１部分１０の熱硬化性樹脂３が微細空間２内に補充される際に、位置によって補充量に偏りが生じることを抑制することができる。
【００８５】
また、本実施形態では、上記のように、第１部分１０に、平面視で微細空間２の外縁と略平行な外縁部１１を設ける。これにより、円形状の微細空間２に対して概ね同心円となるように第１部分１０を残すことにより、微細空間２の外縁（内側面２ｂ）から第１部分１０の外縁部１１までの距離Ｌ２を微細空間２の位置によらずに概ね一定にすることができる。これにより、第１部分１０の熱硬化性樹脂３が微細空間２内に補充される際に、補充量に偏りが生じることを抑制することができる。
【００８６】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記実施形態では、平面視で、円形状（円環形状）の微細空間２に対して、相似形状（円形状）の第１部分１０を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平面視で、第１部分１０が微細空間２とは異なる（相似でない）形状を有してもよい。
【００８８】
具体的には、図１５に示す第１変形例の第１部分１１０は、平面視で矩形状を有する。矩形状の第１部分１１０は、２点鎖線で示した円形状の第１部分１０と比較して、面積（体積）を確保しやすい点に利点がある。すなわち、図１５のように隣接する微細空間２の間のピッチｐが小さい場合などには、配列方向に沿う辺を含む矩形状に第１部分１０を形成することによって、隣接する第１部分１０同士がつながることなく、十分な面積（体積）を確保することができる。図１５は、隣接する第１部分１０同士がつながってしまう場合でも、同一面積の矩形状の第１部分１１０を形成することにより、間隔ＣＬを隔てて第１部分１１０同士を離間させることが可能となる例を示している。
【００８９】
図１６に示す第２変形例の第１部分２１０は、平面視で概ね円形状であるが、一部に角部１１５を有する。第１変形例の第１部分１１０や第２変形例の第１部分２１０のように、第１部分に、平面視で角部１１５を設けてもよい。このように構成すれば、円形状の第１部分１０と比較して面積を確保しやすく、微細空間２内への熱硬化性樹脂３の補充量を容易に確保することができる。また、焼成工程（キュア）の後でウェハ１の表面１ａに残存する硬化した熱硬化性樹脂３を除去する場合に、角部１１５が存在することによって、硬化した熱硬化性樹脂３に外力を付与しやすくなるので、ウェハ１の表面１ａに残存する熱硬化性樹脂３の除去を容易化することができる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、平面視で、円形状（円環形状）の微細空間２の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、微細空間は、平面視で、矩形状やその他の多角形状、楕円形状などであってもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、第１除去工程が露光工程と現像工程とを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ウェハ１の表面１ａ上の熱硬化性樹脂３のうち、第２部分２０を除去して第１部分１０を残すことが可能であれば、どのような方法で第１除去工程を実施してもよい。露光・現像を行わない場合には、熱硬化性樹脂３に感光性材料を用いる必要はない。
【００９２】
また、上記実施形態では、焼成工程（キュア）の後、ウェハ１の表面１ａにおいて存在する熱硬化性樹脂３（第１部分１０の残渣）を物理的に除去する第２除去工程を実施する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、焼成後の第１部分１０の残渣を化学的に除去してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、微細空間２の体積Ｖ１と熱硬化性樹脂３の体積収縮率Ｋとに基づく微細空間２内の樹脂減少量に応じて、第１部分１０の体積Ｖ２を最小限に設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１部分１０の体積Ｖ２を樹脂減少量よりも十分に大きくなるように設定してもよい。ただし、第１部分１０の体積Ｖ２を抑制するほど、焼成工程後のウェハ１の表面１ａ上からの除去が容易となるので、ばらつきなども考慮した上で体積Ｖ２が必要最小限に近くなるように設定されることが好ましい。
【００９４】
また、上記実施形態では、隣り合う第１部分１０同士が互いに分離されるように、ウェハ１の表面１ａの第２部分２０を除去する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、隣り合う第１部分１０同士が互いに連続していてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、平面視において、第１部分１０の中心１２が微細空間２の中心２ｄと略一致する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１部分１０の中心１２と微細空間２の中心２ｄとがずれていてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、第１部分１０が平面視で微細空間２の外縁と略平行な外縁部１１を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１５の第１変形例において示したように、第１部分１１０の外縁部１１が平面視で微細空間２の外縁（内側面２ｂ）と平行にならなくてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１  ウェハ（処理対象物）
１ａ  表面
１ｃ  柱状部分
２  微細空間
２ｄ  微細空間の中心
３  熱硬化性樹脂
１０、１１０、２１０  第１部分
１１  外縁部
１２  第１部分の中心
２０  第２部分
３４  現像液
１１５  角部
【図１】
2017164043.tif 000003
【図２】
2017164043.tif 000004
【図３】
2017164043.tif 000005
【図４】
2017164043.tif 000006
【図５】
2017164043.tif 000007
【図６】
2017164043.tif 000008
【図７】
2017164043.tif 000009
【図８】
2017164043.tif 000010
【図９】
2017164043.tif 000011
【図１０】
2017164043.tif 000012
【図１１】
2017164043.tif 000013
【図１２】
2017164043.tif 000014
【図１３】
2017164043.tif 000015
【図１４】
2017164043.tif 000016
【図１５】
2017164043.tif 000017
【図１６】
2017164043.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月20日(2018.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に熱硬化性樹脂を充填する充填方法であって、
前記処理対象物の表面に、前記微細空間への充填量よりも多い量の前記熱硬化性樹脂を供給して、前記微細空間に前記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
前記処理対象物を加熱して前記微細空間に充填された前記熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後、前記処理対象物の表面に存在する前記熱硬化性樹脂のうち、前記微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程と、
前記第１除去工程の後、前記処理対象物を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備え、
前記微細空間は、平面視において柱状部分を取り囲む環状形状を有し、
前記第２加熱工程の後、前記第１部分を含む前記処理対象物の表面において存在する前記熱硬化性樹脂を物理的に除去する第２除去工程と、
前記第２除去工程の後、前記柱状部分に穴部を形成する工程とをさらに備える、充填方法。
【請求項２】
前記第１除去工程は、
感光性を有する前記熱硬化性樹脂の前記第１部分または前記第２部分に光を照射する露光工程と、
前記露光工程の後、前記熱硬化性樹脂の前記第２部分を現像液により除去する現像工程と、を含む、請求項１に記載の充填方法。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂の前記第１部分の厚みは、前記柱状部分の外径よりも大きい、請求項１または２に記載の充填方法。
【請求項４】
前記第１部分は、平面視において、前記微細空間の面積よりも大きい面積を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項５】
前記第１部分は、前記微細空間の体積と前記熱硬化性樹脂の体積収縮率とに基づく前記微細空間内の樹脂減少量に応じた体積を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項６】
前記第１除去工程において、隣り合う前記微細空間を覆う前記第１部分同士が互いに分離されるように、前記処理対象物の表面の前記第２部分を除去する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項７】
平面視において、前記第１部分の中心は、前記微細空間の中心と一致する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項８】
前記第１部分は、平面視で前記微細空間の外縁と略平行な外縁部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項９】
前記第１部分は、平面視で角部を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の充填方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明による充填方法は、処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に熱硬化性樹脂を充填する充填方法であって、処理対象物の表面に、微細空間への充填量よりも多い量の熱硬化性樹脂を供給して、微細空間に熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、処理対象物を加熱して微細空間に充填された熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、第１加熱工程の後、処理対象物の表面に存在する熱硬化性樹脂のうち、微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程と、第１除去工程の後、処理対象物を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備え、微細空間は、平面視において柱状部分を取り囲む環状形状を有し、第２加熱工程の後、第１部分を含む処理対象物の表面において存在する熱硬化性樹脂を物理的に除去する第２除去工程と、第２除去工程の後、柱状部分に穴部を形成する工程とをさらに備える。なお、「微細空間」とは、主にエッチング処理により処理対象物に形成された１００μｍ以下の幅を有する微細な溝や１００μｍ以下の孔径を有する微細な非貫通穴を意味する。処理対象物は、たとえばシリコン基板やガラス基板などの半導体用基板を含む概念である。また、「硬化」とは、物質を硬くすることであり、液体や気体から固体に状態を変化させる固化を含む広い概念である。熱硬化性樹脂の硬化は、たとえば架橋による硬化であってもよいし、縮合による硬化であってもよく、熱硬化性樹脂の硬化をもたらす反応の種類は特に限定されない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明による充填方法では、上記のように、熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程の後、処理対象物の表面に存在する熱硬化性樹脂のうち、微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程を設け、第１除去工程の後に、熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程を行う。これにより、処理対象物の表面で微細空間を覆う第１部分を残して第２加熱工程（キュア）を行うことができるので、微細空間内の熱硬化性樹脂の体積減少に伴って、第１部分の熱硬化性樹脂を微細空間内に引き込み補充することができる。その結果、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制することができる。また、第１部分以外の他の第２部分を処理対象物の表面から除去した状態で第２加熱工程を行うことができるので、第２加熱工程の後では、処理対象物の表面に硬化した熱硬化性樹脂が有る領域と無い領域とができる。そのため、処理対象物の表面の全面に硬化した熱硬化性樹脂が形成される場合と比べて、熱硬化性樹脂を容易に除去することができる。これらの結果、処理対象物の表面上に形成される熱硬化性樹脂の厚みに比べて小さい外形寸法を有し、熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用できないような微細空間に対して、微細空間内の熱硬化性樹脂の供給不足を抑制しつつ、第２加熱工程の後でも処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂を容易に除去することができる。また、第２部分の除去によって処理対象物の表面に僅かに熱硬化性樹脂が残るだけの状態にすることができるので、たとえば超音波振動の付与やブラシのような除去部材による外力付与を行うだけの物理的な除去によって、容易に、第２加熱工程の後で処理対象物の表面に残存する硬化した熱硬化性樹脂を除去することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記発明による充填方法において、好ましくは、熱硬化性樹脂の第１部分の厚みは、柱状部分の外径よりも大きい。このように柱状部分の外径に比べて熱硬化性樹脂の第１部分の厚みが大きい場合には、柱状部分上の熱硬化性樹脂のみに対して十分な露光を行うことが困難となるため、熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用することができない。本発明では、このような場合、処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂の不要部分を選択して容易に除去することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月7日(2018.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に熱硬化性樹脂を充填する充填方法であって、
前記処理対象物の表面に、前記微細空間への充填量よりも多い量の前記熱硬化性樹脂を供給して、前記微細空間に前記熱硬化性樹脂を充填する充填工程と、
前記処理対象物を加熱して前記微細空間に充填された前記熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後、前記処理対象物の表面に存在する前記熱硬化性樹脂のうち、前記微細空間を覆う第１部分を残して他の第２部分を除去する第１除去工程と、
前記第１除去工程の後、前記処理対象物を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる第２加熱工程と、を備え、
前記微細空間は、平面視において柱状部分を取り囲む環状形状を有し、
前記第２加熱工程の後、前記第１部分を含む前記処理対象物の表面において存在する前記熱硬化性樹脂を物理的に除去する第２除去工程と、
前記第２除去工程の後、前記柱状部分に穴部を形成する工程とをさらに備える、充填方法。
【請求項２】
前記第１除去工程は、
感光性を有する前記熱硬化性樹脂の前記第１部分または前記第２部分に光を照射する露光工程と、
前記露光工程の後、前記熱硬化性樹脂の前記第２部分を現像液により除去する現像工程と、を含む、請求項１に記載の充填方法。
【請求項３】
前記第１除去工程後、前記第２加熱工程前における、前記熱硬化性樹脂の前記第１部分の厚みは、前記柱状部分の外径よりも大きい、請求項１または２に記載の充填方法。
【請求項４】
前記第１部分は、平面視において、前記微細空間の面積よりも大きい面積を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項５】
前記第１部分は、前記微細空間の体積と前記熱硬化性樹脂の体積収縮率とに基づく前記微細空間内の樹脂減少量に応じた体積を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項６】
前記第１除去工程において、隣り合う前記微細空間を覆う前記第１部分同士が互いに分離されるように、前記処理対象物の表面の前記第２部分を除去する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項７】
平面視において、前記第１部分の中心は、前記微細空間の中心と一致する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項８】
前記第１部分は、平面視で前記微細空間の外縁と略平行な外縁部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の充填方法。
【請求項９】
前記第１部分は、平面視で角部を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の充填方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記発明による充填方法において、好ましくは、第１除去工程後、第２加熱工程前における、熱硬化性樹脂の第１部分の厚みは、柱状部分の外径よりも大きい。このように柱状部分の外径に比べて熱硬化性樹脂の第１部分の厚みが大きい場合には、柱状部分上の熱硬化性樹脂のみに対して十分な露光を行うことが困難となるため、熱硬化性樹脂をレジストマスクとして利用することができない。本発明では、このような場合、処理対象物の表面上の熱硬化性樹脂の不要部分を選択して容易に除去することができる。
【国際調査報告】
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2017164043.tif 000020
2017164043.tif 000021
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