(57)【要約】【課題】基板処理治具と基板の位置調整を適切に行い、当該基板処理治具を用いた基板処理を適切に行う。【解決手段】テンプレート２０は、空気供給溝２２、アライメント液排出孔２３、アライメント液排出槽２４を有する。空気供給溝２２、アライメント液排出孔２３、アライメント液排出槽２４は、ウェハの表面全面にアライメント液が供給され、さらにテンプレート２０がアライメント液を挟んでウェハ上に配置された状態で、スクライブラインからアライメント液排出孔２３を介してアライメント液排出槽２４に毛細管現象によってアライメント液が排出されると共に、空気供給溝２２とスクライブラインとの間で形成される空間に空気が供給されて、チップの周縁部と処理領域２１との間に気液界面が形成されるように設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップが形成された基板に所定の処理を行う基板処理方法であって、
前記複数の半導体チップが形成された基板の表面全面にアライメント液を供給する第１工程と、
厚み方向に貫通するアライメント液排出孔が形成された対向基板を、前記アライメント液を挟んで基板上に配置する第２工程と、
前記半導体チップ間のスクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記対向基板の上面側に毛細管現象によって前記アライメント液を排出すると共に、前記対向基板と基板との間において前記スクライブライン上に形成される空間に空気が供給されて、前記半導体チップの周縁部と前記対向基板との間に気液界面を形成する第３工程と、
前記気液界面における前記アライメント液の表面張力によって、基板に対する前記対向基板の位置調整を行う第４工程と、を有することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記対向基板には、面方向に貫通する空気供給溝が前記スクライブラインに対応する位置に形成され、
前記アライメント液排出孔は前記空気供給溝に連通して形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記対向基板の上面には、前記アライメント液排出孔に連通するアライメント液排出槽が設けられ、
前記第３工程において、前記スクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記アライメント液排出槽に毛細管現象によって前記アライメント液を排出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記第２工程において、保持機構によって前記対向基板を所定の高さに保持して、当該対向基板を基板上に配置し、
前記第３工程において、前記保持機構による前記対向基板の保持が継続され、
前記第４工程において、前記保持機構による前記対向基板の保持を解除して、基板に対する前記対向基板の位置調整を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記対向基板には、厚み方向に貫通する処理液供給孔と、厚み方向に貫通する処理液排出孔とが形成され、
前記対向基板の上面には、前記処理液供給孔に連通する処理液供給槽と、前記処理液排出孔に連通する処理液排出槽とが設けられ、
前記第４工程の後、前記処理液供給槽から前記処理液供給孔、前記半導体チップ上、前記処理液排出孔を介して前記処理液排出槽に毛細管現象によって処理液を流通させ、前記半導体チップと前記対向基板との間の前記アライメント液を前記処理液に置換して、当該処理液によって前記半導体チップに所定の処理を行う第５工程を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記対向基板には、厚み方向に貫通する液逃がし孔が形成され、
前記対向基板の上面には、前記液逃がし孔に連通する液逃がし槽が設けられ、
前記第５工程において、前記半導体チップ上から前記液逃がし孔を介して前記液逃がし槽に毛細管現象によって前記アライメント液又は前記処理液を排出して、基板に対する前記対向基板の配置を維持することを特徴とする、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記アライメント液は純水であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
複数の半導体チップが形成された基板に所定の処理を行うための基板処理治具であって、
厚み方向に貫通するアライメント液排出孔が形成され、
前記複数の半導体チップが形成された基板の表面全面にアライメント液が供給され、さらに基板処理治具が前記アライメント液を挟んで基板上に配置された状態で、前記半導体チップ間のスクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して基板処理治具の上面側に毛細管現象によって前記アライメント液が排出されると共に、前記基板処理治具と基板との間において前記スクライブライン上に形成される空間に空気が供給されて、前記半導体チップの周縁部と基板処理治具との間に気液界面が形成されるように、前記アライメント液排出孔は形成されていることを特徴とする、基板処理治具。
【請求項９】
面方向に貫通する空気供給溝が前記スクライブラインに対応する位置に形成され、
前記アライメント液排出孔は前記空気供給溝に連通して形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の基板処理治具。
【請求項１０】
基板処理治具の上面に設けられ、前記アライメント液排出孔に連通するアライメント液排出槽をさらに有し、
前記スクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記アライメント液排出槽に毛細管現象によって前記アライメント液が排出されるように、前記アライメント液排出槽は設けられていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の基板処理治具。
【請求項１１】
厚み方向に貫通する処理液供給孔と、
厚み方向に貫通する処理液排出孔と、
基板処理治具の上面に設けられ、前記処理液供給孔に連通する処理液供給槽と、
基板処理治具の上面に設けられ、前記処理液排出孔に連通する処理液排出槽と、をさらに有し、
前記処理液供給槽、前記処理液供給孔、前記処理液排出孔及び前記処理液排出槽は、前記半導体チップに所定の処理を行う処理液を毛細管現象によって流通させるように設けられていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の基板処理治具。
【請求項１２】
厚み方向に貫通する液逃がし孔と、
基板処理治具の上面に設けられ、前記液逃がし孔に連通する液逃がし槽と、をさらに有し、
前記半導体チップ上から前記液逃がし孔を介して前記液逃がし槽に毛細管現象によって前記アライメント液又は前記処理液が排出されて、基板に対する基板処理治具の配置が維持されるように、前記液逃がし孔と前記液逃がし槽はそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の基板処理治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体チップが形成された基板に所定の処理を行う基板処理方法、及び当該基板処理方法に用いられる基板処理治具に関する。
【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】
上述した貫通電極を形成する方式には、様々なものが検討されている。例えば特許文献１には、めっき液等の流通路を備えたテンプレートを用いて、例えばウェハの貫通孔内で電解めっきを行って貫通電極を形成することが提案されている。具体的には、先ず、ウェハ表面のアライメント領域にアライメント液（純水）を供給した後、テンプレートをウェハに対向して配置し、当該アライメント液の表面張力によりテンプレートに復元力を作用させて、テンプレートとウェハの位置調整をする。その後、テンプレートの流通路から毛細管現象によってウェハの貫通孔内にめっき液を供給し、さらにテンプレート側の電極を陽極、ウェハ側の対向電極を陰極として電圧を印加し、貫通孔内でめっき処理を行って当該貫通孔内に貫通電極を形成する。
【０００５】
このようにテンプレートを用いてウェハに所定の処理を行う場合、テンプレートとウェハの位置調整を行う必要がある。この位置調整の方法として、例えば特許文献２には、テンプレートをウェハに対向して配置した後、テンプレートの流通路からウェハ表面のアライメント用パターンにアライメント液（純水）を供給する方法も提案されている。かかる場合でも、アライメント液の表面張力によりテンプレートに復元力を作用させて、テンプレートとウェハの位置調整が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０８１１１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された位置調整方法を用いた場合、ウェハ表面の複数且つ微小なアライメント領域にアライメント液を供給する必要がある。このため、各アライメント領域にアライメント液を適切に供給するのは困難を伴う。
【０００８】
また、特許文献２に記載された位置調整方法を用いた場合、テンプレートの微小な径を有する流通路からアライメント用パターンにアライメント液を供給する必要がある。かかる微小な径の流通路内では、アライメント液は流通し難い。しかも、流通路のウェハ側の開口部においてアライメント液に表面張力が作用し、当該アライメント液をウェハに接液させるのが困難となる。
【０００９】
以上のように、テンプレートを用いてウェハに所定の処理を行うに際し、テンプレートとウェハの位置調整には改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板処理治具と基板の位置調整を適切に行い、当該基板処理治具を用いた基板処理を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】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明は、複数の半導体チップが形成された基板に所定の処理を行う基板処理方法であって、前記複数の半導体チップが形成された基板の表面全面にアライメント液を供給する第１工程と、厚み方向に貫通するアライメント液排出孔が形成された対向基板を、前記アライメント液を挟んで基板上に配置する第２工程と、前記半導体チップ間のスクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記対向基板の上面側に毛細管現象によって前記アライメント液を排出すると共に、前記対向基板と基板との間において前記スクライブライン上に形成される空間に空気が供給されて、前記半導体チップの周縁部と前記対向基板との間に気液界面を形成する第３工程と、前記気液界面における前記アライメント液の表面張力によって、基板に対する前記対向基板の位置調整を行う第４工程と、を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、基板の表面全面にアライメント液を供給した後、スクライブラインに存するアライメント液のみが毛細管現象によりアライメント液排出孔を介して対向基板の上面側に排出される。同時に対向基板と基板との間においてスクライブライン上に形成される空間に空気が供給されることで、半導体チップの周縁部と対向基板との間に気液界面が形成される。そして、気液界面におけるアライメント液の表面張力によって、対向基板を移動させる復元力が作用し、基板に対する対向基板の位置調整が高精度に行われる。このように本発明では基板の表面全面にアライメント液が供給されるので、従来のアライメント液供給の困難性が解消され、対向基板と基板の位置調整を適切且つ容易に行うことができる。また、このように対向基板と基板の位置調整が適切に行われるので、その後に行われる基板処理を適切に行うことができる。
【００１３】
前記対向基板には、面方向に貫通する空気供給溝が前記スクライブラインに対応する位置に形成され、前記アライメント液排出孔は前記空気供給溝に連通して形成されていてもよい。
【００１４】
前記対向基板の上面には、前記アライメント液排出孔に連通するアライメント液排出槽が設けられ、前記第３工程において、前記スクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記アライメント液排出槽に毛細管現象によって前記アライメント液を排出してもよい。
【００１５】
前記第２工程において、保持機構によって前記対向基板を所定の高さに保持して、当該対向基板を基板上に配置し、前記第３工程において、前記保持機構による前記対向基板の保持が継続され、前記第４工程において、前記保持機構による前記対向基板の保持を解除して、基板に対する前記対向基板の位置調整を行ってもよい。
【００１６】
前記対向基板には、厚み方向に貫通する処理液供給孔と、厚み方向に貫通する処理液排出孔とが形成され、前記対向基板の上面には、前記処理液供給孔に連通する処理液供給槽と、前記処理液排出孔に連通する処理液排出槽とが設けられ、前記基板処理方法は、前記第４工程の後、前記処理液供給槽から前記処理液供給孔、前記半導体チップ上、前記処理液排出孔を介して前記処理液排出槽に毛細管現象によって処理液を流通させ、前記半導体チップと前記対向基板との間の前記アライメント液を前記処理液に置換して、当該処理液によって前記半導体チップに所定の処理を行う第５工程を有していてもよい。
【００１７】
前記対向基板には、厚み方向に貫通する液逃がし孔が形成され、前記対向基板の上面には、前記液逃がし孔に連通する液逃がし槽が設けられ、前記第５工程において、前記半導体チップ上から前記液逃がし孔を介して前記液逃がし槽に毛細管現象によって前記アライメント液又は前記処理液を排出して、基板に対する前記対向基板の配置を維持してもよい。なお、ここでいう液逃がしによって、半導体チップと対向基板との間でアライメント液又は処理液による保持力を発生させ、基板と対向基板を吸着させる。
【００１８】
前記アライメント液は純水であってもよい。
【００１９】
別な観点による本発明は、複数の半導体チップが形成された基板に所定の処理を行うための基板処理治具であって、厚み方向に貫通するアライメント液排出孔が形成され、前記複数の半導体チップが形成された基板の表面全面にアライメント液が供給され、さらに基板処理治具が前記アライメント液を挟んで基板上に配置された状態で、前記半導体チップ間のスクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して基板処理治具の上面側に毛細管現象によって前記アライメント液が排出されると共に、前記基板処理治具と基板との間において前記スクライブライン上に形成される空間に空気が供給されて、前記半導体チップの周縁部と基板処理治具との間に気液界面が形成されるように、前記アライメント液排出孔は形成されていることを特徴としている。なお、本発明における基板処理治具は、上述した発明における対向基板を包含するものである。
【００２０】
面方向に貫通する空気供給溝が前記スクライブラインに対応する位置に形成され、前記アライメント液排出孔は前記空気供給溝に連通して形成されていてもよい。
【００２１】
前記基板処理治具は、基板処理治具の上面に設けられ、前記アライメント液排出孔に連通するアライメント液排出槽をさらに有し、前記スクライブラインから前記アライメント液排出孔を介して前記アライメント液排出槽に毛細管現象によって前記アライメント液が排出されるように、前記アライメント液排出槽は設けられていてもよい。
【００２２】
前記基板処理治具は、厚み方向に貫通する処理液供給孔と、厚み方向に貫通する処理液排出孔と、基板処理治具の上面に設けられ、前記処理液供給孔に連通する処理液供給槽と、基板処理治具の上面に設けられ、前記処理液排出孔に連通する処理液排出槽と、をさらに有し、前記処理液供給槽、前記処理液供給孔、前記処理液排出孔及び前記処理液排出槽は、前記半導体チップに所定の処理を行う処理液を毛細管現象によって流通させるように設けられていてもよい。
【００２３】
前記基板処理治具は、厚み方向に貫通する液逃がし孔と、基板処理治具の上面に設けられ、前記液逃がし孔に連通する液逃がし槽と、をさらに有し、前記半導体チップ上から前記液逃がし孔を介して前記液逃がし槽に毛細管現象によって前記アライメント液又は前記処理液が排出されて、基板に対する基板処理治具の配置が維持されるように、前記液逃がし孔と前記液逃がし槽はそれぞれ設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基板処理治具と基板の位置調整を適切且つ容易に行い、当該基板処理治具を用いた基板処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ウェハの構成の概略を示す平面図である。
【図２】ウェハの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】テンプレートの構成の概略を示す平面図である。
【図４】テンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】アライメント液排出槽、めっき液供給槽及びめっき液排出槽の構成の概略を示す平面図である。
【図６】ウェハの表面全面にアライメント液を供給した様子を示す説明図である。
【図７】テンプレートをウェハに対向して配置した様子を示す説明図である。
【図８】アライメント液が空気供給溝を通ってアライメント液排出孔に進入する様子を示す説明図である。
【図９】アライメント液が空気供給溝を通ってアライメント液排出孔に進入した際の平面視におけるテンプレートの様子を示す説明図である。
【図１０】チップと処理領域の間に気液界面が形成された様子を示す説明図である。
【図１１】チップと処理領域の間に気液界面が形成された際の平面視におけるテンプレートの様子を示す説明図である。
【図１２】保持機構によるテンプレートの保持を解除した様子を示す説明図である。
【図１３】ウェハとテンプレートが位置調整される様子を示す説明図である。
【図１４】ウェハ側電極とテンプレート側電極に直流電源が接続された様子を示す説明図である。
【図１５】チップと処理領域の間のアライメント液がめっき液に置換される様子を示す説明図である。
【図１６】チップと処理領域の間のアライメント液がめっき液に置換された様子を示す説明図である。
【図１７】貫通孔内に銅めっきを析出させる様子を示す説明図である。
【図１８】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１９】他の実施の形態におけるテンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２０】他の実施の形態におけるテンプレート側電極の配置を示す平面図である。
【図２１】他の実施の形態におけるテンプレートの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２２】他の実施の形態において間接電極と電源を接続した様子を示す説明図である。
【図２３】他の実施の形態において間接電極とテンプレート側電極を接続した様子を示す説明図である。
【図２４】他の実施の形態におけるテンプレートの構成の概略を示す平面図である。
【図２５】他の実施の形態におけ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】他の実施の形態におけるアライメント液逃がし槽の構成の概略を示す平面図である。
【図２７】他の実施の形態においてテンプレートがウェハに吸着される様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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に行われる処理として、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基板処理治具（対向基板）としての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。
【００２７】
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及び図２に示すようにウェハ１０の表面１０ａには、半導体チップ１１（以下、「チップ１１」という場合がある。）とスクライブライン１２が形成されている。チップ１１は、ウェハ面内均一に複数形成されている。スクライブライン１２は、複数のチップ１１、１１間を延伸し、格子状に形成されている。また、スクライブライン１２はチップ１１よりも低く形成されている。さらにスクライブライン１２は、ウェハ１０の側面において開口し、ウェハ側面開口部１２ａを形成している。なお、スクライブラインとは、ウェハ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。
【００２８】
各チップ１１には、ウェハ１０の表面１０ａから裏面１０ｂ側に厚み方向に延伸する貫通孔１３が形成されている。なお、本実施の形態では、貫通孔１３はウェハ１０を貫通していないが、所定の処理後にウェハ１０の裏面１０ｂが薄化されて貫通することになるため、便宜上、「貫通孔」と称する。貫通孔１３の裏面１０ｂ側には、後述するテンプレート２０のテンプレート側電極２９に対応するウェハ側電極１４が設けられている。なお、チップ１１には、貫通孔１３やウェハ側電極１４の他、電子回路や配線等も形成されている。
【００２９】
図３及び図４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。なお、図４は、後述するようにウェハ１０に対向配置されたテンプレート２０の状態を図示しており、表面２０ａが下側で裏面２０ｂが上側に位置している。
【００３０】
テンプレート２０の表面２０ａには、チップ１１に対して、処理液としてのめっき液を用いてめっき処理を行うための処理領域２１が形成されている。処理領域２１は、ウェハ１０の複数のチップ１１に対応する位置に複数形成されている。なお、めっき液としては、例えば硫酸銅と硫酸を溶解した混合液が用いられる。
【００３１】
また、テンプレート２０の表面２０ａには、空気供給溝２２が形成されている。空気供給溝２２は、複数の処理領域２１、２１間を延伸し、ウェハ１０のスクライブライン１２に対応する位置に格子状に形成されている。テンプレート２０の側面において空気供給溝２２は開口し、テンプレート側面開口部２２ａを形成している。そして、空気供給溝２２はテンプレート２０を面方向に貫通して形成されている。また、空気供給溝２２は表面２０ａより窪んだ溝形状を有し、処理領域２１より低く形成されている。そして、テンプレート２０をウェハ１０に対向して配置した状態で、空気供給溝２２はスクライブライン１２に空気を供給できる。なお、空気供給溝２２の位置や形状は本実施の形態に限定されず、スクライブライン１２に空気を供給できれば任意に設計できる。
【００３２】
テンプレート２０には、アライメント液を排出するためのアライメント液排出孔２３が複数形成されている。アライメント液排出孔２３は、表面１０ａから裏面１０ｂに厚み方向に貫通する細管である。また、アライメント液排出孔２３は、空気供給溝２２に連通している。すなわち、テンプレート２０をウェハ１０に対向して配置した状態で、アライメント液排出孔２３は、スクライブライン１２の直上に位置するように形成されている。なお、アライメント液としては、例えば純水が用いられる。
【００３３】
各アライメント液排出孔２３には、アライメント液排出槽２４が当該アライメント液排出孔２３に連通して設けられている。アライメント液排出槽２４は、テンプレート２０の裏面２０ｂに設けられている。アライメント液排出槽２４は、アライメント液を排出するために貯留可能な槽であり、アライメント液を収容する所定の容積を有する。本実施の形態においては、図５に示すようにアライメント液排出槽２４は、アライメント液排出孔２３から複数の細溝２４ａに分岐した細溝構造を有している。なお、アライメント液排出槽２４の内部の構成はこれに限定されず、任意に設計できる。例えばアライメント液排出槽２４を多孔質体により構成してもよい。アライメント液排出孔２３を通じて多孔質体に進入したアライメント液に対して、毛細管現象が働く。スポンジが水を吸収するように多孔質体もアライメント液を吸収するので、アライメント液排出槽２４からアライメント液を汲み上げる役割を果たす。
【００３４】
アライメント液排出孔２３とアライメント液排出槽２４は、テンプレート２０をウェハ１０に対向して配置した状態で、スクライブライン１２からアライメント液排出孔２３を介してアライメント液排出槽２４に至るまで、アライメント液が毛細管現象によって流通するように設計される。例えばスクライブライン１２の幅、アライメント液排出孔２３の径、アライメント液排出槽２４の細溝２４ａの幅をこの順で徐々に小さくすれば、アライメント液に毛細管現象を生じせしめる。したがって、ポンプなどの外的な力を使用しなくても、アライメント液を排出することが可能になる。
【００３５】
図３及び図４に示すようにテンプレート２０には、めっき液を供給する処理液供給孔としてのめっき液供給孔２５と、めっき液を排出する処理液排出孔としてのめっき液排出孔２６が形成されている。めっき液供給孔２５とめっき液排出孔２６は、それぞれ表面２０ａから裏面２０ｂに厚み方向に貫通する細管であり、表面２０ａにおいて開口している。また、めっき液供給孔２５とめっき液排出孔２６は、それぞれ処理領域２１毎に１箇所ずつ設けられている。
【００３６】
各めっき液供給孔２５には、処理液供給槽としてのめっき液供給槽２７が当該めっき液供給孔２５に連通して設けられている。また、各めっき液排出孔２６にも、処理液排出槽としてのめっき液排出槽２８が当該めっき液排出孔２６に連通して設けられている。めっき液供給槽２７とめっき液排出槽２８は、それぞれテンプレート２０の裏面２０ｂに設けられている。
【００３７】
めっき液供給槽２７は、めっき液を供給するために貯留可能な槽である。本実施の形態においては、図５に示すようにめっき液供給槽２７は、複数の細溝２７ａに分岐した細溝構造を有している。かかる場合、細溝２７ａに供給されて当該細溝２７ａ内を進行しためっき液は、めっき液供給孔２５に進入する。このようにめっき液供給槽２７からめっき液供給孔２５に至るまでを細管もしくは細溝で構成することにより、その内部にあるめっき液に毛細管現象を生じせしめる。したがって、ポンプなどの外的な力を使用しなくても、めっき液を供給することが可能になる。なお、めっき液供給槽２７の内部の構成はこれに限定されず、任意に設計できる。
【００３８】
めっき液排出槽２８は、めっき液を排出するために貯留可能な槽であり、めっき液を収容する所定の容積を有する。本実施の形態においては、めっき液排出槽２８は、めっき液排出孔２６から複数の細溝２８ａに分岐した構成を有している。このように、めっき液排出孔２６からめっき液排出槽２８に至るまでを細管もしくは細溝で構成することにより、その内部にあるめっき液に毛細管現象を生じせしめる。したがって、ポンプなどの外的な力を使用しなくても、めっき液を排出することが可能になる。なお、めっき液排出槽２８の内部の構成はこれに限定されず、任意に設計できる。例えばめっき液排出槽２８を多孔質体により構成してもよい。めっき液排出孔２６を通じて多孔質体に進入しためっき液に対して、毛細管現象が働く。スポンジが水を吸収するように多孔質体もめっき液を吸収するので、めっき液排出槽２８からめっき液を汲み上げる役割を果たす。
【００３９】
めっき液供給槽２７、めっき液供給孔２５、めっき液排出孔２６、めっき液排出槽２８は、テンプレート２０をウェハ１０に対向して配置した状態で、めっき液供給槽２７からめっき液排出槽２８に至るまで、めっき液が毛細管現象によって流通するように設計される。例えばめっき液供給槽２７の細溝２７ａの幅、めっき液供給孔２５の径、めっき液排出孔２６の径、めっき液排出槽２８の細溝２８ａの幅をこの順で徐々に小さくすれば、めっき液に毛細管現象を生じせしめる。具体的な寸法については、公知のラプラスの式等を用いて算出することができ、或いはシミュレーションや実験等を行って導出することもできる。かかる場合、処理領域２１に対して、めっき液供給孔２５から新しいめっき液が供給され、さらにめっき液排出孔２６から処理後のめっき液が排出される。このように処理領域２１では、常に清新なめっき液が供給され、めっき液が滞留しないので、当該めっき処理を適切に行うことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態において、空気供給溝２２、アライメント液排出孔２３、めっき液供給孔２５、めっき液排出孔２６は、例えばフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理によって同時に形成さしてもよい。同様にアライメント液排出槽２４、めっき液供給槽２７、めっき液排出槽２８も、例えばフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理によって同時に形成さしてもよい。
【００４１】
図４に示すようにテンプレート２０の処理領域２１には、当該処理領域２１のめっき液に電圧を印可するためのテンプレート側電極２９が設けられている。テンプレート側電極２９は、テンプレート２０をウェハ１０に対向して配置した状態で、貫通孔１３の直上に位置するように設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
先ず、図６に示すようにウェハ１０の表面１０ａ全面にアライメント液Ｐを供給する。アライメント液Ｐは、スクライブライン１２と貫通孔１３の内部にも進入する。なお、当該めっき処理に先行するプロセス、例えばエッチング工程の後、ウェハ１０の表面１０ａを洗浄するが、上記アライメント液Ｐには、この洗浄で用いられる純水を用いてもよい。すなわち、洗浄後の乾燥や、アライメント液Ｐの供給を別途の工程で行う必要はなく、ウェハ１０の洗浄がアライメント液Ｐの供給を兼ねる。
【００４４】
続いて、図７に示すようにアライメント液Ｐを挟んでウェハ１０の表面１０ａ側にテンプレート２０を配置する。テンプレート２０は、チップ１１と処理領域２１が対向するように配置される。なお、チップ１１と処理領域２１とは、厳密に対応している必要はない。図７に示すようにこれらの位置が多少ずれている場合でも、後述する工程においてウェハ１０とテンプレート２０の位置調整が行われる。
【００４５】
テンプレート２０の配置は、保持機構３０によって行われる。この保持機構３０によって、テンプレート２０は所定の高さに保持される。なお、保持機構３０はテンプレート２０を保持できるものであれば、その構成は特に限定されない。
【００４６】
テンプレート２０が配置されると、図８及び図９に示すようにアライメント液Ｐが毛細管現象により、空気供給溝２２を通ってアライメント液排出孔２３に進入する。このアライメント液Ｐは、図１０及び図１１に示すように毛細管現象により、さらにアライメント液排出槽２４まで流通して排出される。このとき、アライメント液Ｐが排出されるに従って、テンプレート側面開口部２２ａとウェハ側面開口部１２ａから空気が進入していき（図１１の矢印）、空気供給溝２２とスクライブライン１２との間で形成される空間４０に空気Ａが供給される。そうすると、チップ１１の周縁部と処理領域２１の周縁部の間に気液界面Ｆが形成される。
【００４７】
このように気液界面Ｆを形成する間、テンプレート２０は保持機構３０によって所定の高さに保持されている。換言すれば、アライメント液Ｐがスクライブライン１２からアライメント液排出槽２４に排出されるに伴い、テンプレート２０の高さが下がることがない。このため、スクライブライン１２、アライメント液排出孔２３、アライメント液排出槽２４の関係を維持することができ、アライメント液Ｐに生じる毛細管現象を維持することができる。したがって、気液界面Ｆを適切に形成することができる。
【００４８】
なお、気液界面Ｆを形成する間、チップ１１と処理領域２１間のアライメント液Ｐは、毛細管現象によりめっき液供給孔２５とめっき液排出孔２６にも進入する。
【００４９】
チップ１１と処理領域２１の間に気液界面Ｆが形成されると、図１２に示すように保持機構３０によるテンプレート２０の保持を解除する。そうすると、図１３に示すように気液界面Ｆにおけるアライメント液Ｐ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（図１３の矢印）がテンプレート２０に作用する。そうすると、チップ１１の位置と処理領域２１の位置がずれている場合でも、これらチップ１１と処理領域２１が対向するようにテンプレート２０が移動し、ウェハ１０とテンプレート２０の位置調整が高精度に行われる。
【００５０】
ウェハ１０とテンプレート２０の位置調整が行われると、次にめっき処理が行われる。このめっき処理を行うに際しては、図１４に示すようにウェハ側電極１４とテンプレート側電極２９には、直流電源５０が接続される。ウェハ側電極１４は、直流電源５０の負極側に接続される。テンプレート側電極２９は、直流電源５０の正極側に接続される。なお、直流電源５０は、テンプレート２０における複数のウェハ側電極１４と複数のテンプレート側電極２９に対して共通の電源として用いられる。
【００５１】
その後、図１５に示すようにめっき液供給槽２７にめっき液Ｍが供給され、当該めっき液Ｍは、図１６に示すようにその毛細管現象によってめっき液供給槽２７からめっき液排出槽２８まで流通する。すなわち、めっき液供給槽２７からめっき液排出槽２８にあったアライメント液Ｐがめっき液Ｍに置換される。そして、チップ１１上に供給されためっき液Ｍは貫通孔１３に進入し、当該貫通孔１３内のアライメント液Ｐもめっき液Ｍに置換される。
【００５２】
その後、直流電源５０により、テンプレート側電極２９を陽極とし、ウェハ側電極１４を陰極として、めっき液Ｍに電圧を印可する。そうすると、貫通孔１３内のめっき液Ｍに対して電解めっきが行われ、図１７に示すように貫通孔１３内に銅めっき６０ａが析出する。
【００５３】
その後、貫通孔１３内でめっき処理が行われた後のめっき液Ｍは、めっき液排出孔２６に排出される。このようにチップ１１上では、常に清新なめっき液Ｍが連続的に供給され、めっき液Ｍが滞留しない。したがって、貫通孔１３内に銅めっき５０を均一に析出させることができる。
【００５４】
そして、かかるめっき処理を連続的に行うことにより銅めっき６０ａが成長し、図１８に示すように貫通孔１３内に貫通電極６０が形成される。
【００５５】
以上の実施の形態によれば、ウェハ１０の表面１０ａ全面にアライメント液Ｐを供給した後、スクライブライン１２に存するアライメント液Ｐのみが毛細管現象によりアライメント液排出孔２３を介してアライメント液排出槽２４に排出される。同時に空気供給溝２２とスクライブライン１２との間で形成される空間４０に空気Ａが供給されることで、チップ１１の周縁部と処理領域２１の周縁部との間に気液界面Ｆが形成される。そして、気液界面Ｆにおけるアライメント液Ｐ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作用し、ウェハ１０に対するテンプレート２０の位置調整が高精度に行われる。このように本実施の形態では、ウェハ１０の表面１０ａ全面にアライメント液Ｐが供給されるので、従来のアライメント液供給の困難性が解消され、ウェハ１０とテンプレート２０の位置調整を適切且つ容易に行うことができる。
【００５６】
また、テンプレート２０をウェハ１０上に配置してから、チップ１１と処理領域２１の間に気液界面Ｆを形成するまでの間、保持機構３０によってテンプレート２０を保持している。このため、アライメント液Ｐがスクライブライン１２からアライメント液排出槽２４に排出される間も、アライメント液Ｐに生じる毛細管現象を維持することができ、気液界面Ｆを適切に形成することができる。
【００５７】
また、ウェハ１０とテンプレート２０を位置調整するために用いられるアライメント液Ｐは純水である。本実施の形態のようにウェハ１０に貫通電極６０を形成する際には、事前にウェハ１０の表面１０ａを洗浄する。表面１０ａの洗浄には例えば洗浄液として純水が用いられるが、この純水を利用することで、別途アライメント液を供給する必要がなくなる。したがって、ウェハ１０とテンプレート２０の位置調整を効率よく行うことができる。
【００５８】
また、気液界面Ｆはスクライブライン１２（チップ１１の周縁部）を利用して形成されるので、ウェハ１０上で素子が形成される領域に別途溝を形成する必要がない。したがって、ウェハ１０上のスペースを有用活用でき、電子回路や配線等を含む半導体デバイスの設計の自由度が向上する。
【００５９】
また、このようにウェハ１０とテンプレート２０の位置調整が適切に行われるので、その後チップ１１上（貫通孔１３内）にめっき液Ｍを適切に供給できる。そして、貫通孔１３内のアライメント液Ｐをめっき液Ｍに置換して、めっき処理を適切に行うことができる。
【００６０】
ここで、従来においては、貫通孔内に貫通電極を形成する際、貫通孔内部に空気があるため、当該空気をめっき液に溶解させる必要があった。このめっき液に空気を溶解させる工程は困難で時間がかかるものであった。これに対して、本実施の形態においては、アライメント液Ｐをめっき液Ｍに置換することになるため、従来の空気を溶解させる工程を省略することができ、めっき処理を効率よく行うことができる。
【００６１】
また近年、半導体デバイスでは、パターンの微細化、高アスペクト化が進み、ウェハを洗浄する工程において洗浄液の表面張力で発生する、いわゆるパターン倒れ欠陥が懸念されている。本実施の形態では、純水であるアライメント液Ｐをめっき液Ｍに置換することにより、ウェハ１０の洗浄から貫通電極６０の形成までを一気通貫で行うことができる。したがって、上述したようなパターン倒れを抑制することができる。
【００６２】
以上の実施の形態では、テンプレート側電極２９をテンプレート２０のウェハ１０に対向する面に設けていたが、テンプレート側電極２９の配置はこれに限られない。図１９に示すように、めっき液供給槽２７の細溝２７ａの底面に、テンプレート側電極２９を設けてもよい。すなわち、テンプレート２０のウェハ１０に対向する面の反対側に配置される。図２０を見ても分かるように、めっき液供給槽２７の細溝２７ａはめっき液Ｍに対して比較的大きな表面積を有する。したがって、細溝２７ａの底面に配置されたテンプレート側電極２９は、めっき液Ｍとの電荷交換（めっき処理）をより効率よく行うことができる。
【００６３】
さらに、図２１に示すようにテンプレート側電極２９の下方に、間接電極７０を設けてもよい。間接電極７０は、電極７１を絶縁体７２で覆うことにより形成されている。間接電極７０は、スイッチ７３によって、テンプレート側電極２９の接続と直流電源５０の接続を切り替えられる。かかる場合、先ず、図２２に示すようにテンプレート側電極２９を電気的にフロートの状態にしておいた上で、間接電極７０を直流電源５０の正極側に接続する。間接電極７０とウェハ側電極１４との間に電界がかかるので、めっき液Ｍ中の正のイオンと負のイオンが、それぞれウェハ側電極１４と間接電極７０に引き寄せられる。しかしながら、間接電極７０は電極７１が絶縁体７２で覆われていることから、引き寄せられたイオンは電荷交換が行われず、テンプレート側電極２９とウェハ側電極１４の表面に堆積する。次いで、図２３に示すように、スイッチ７３を切り替えることにより、間接電極７０とテンプレート側電極２９とを接続する。すると、間接電極７０に蓄積されていた正の電荷がテンプレート側電極２９に移動し、テンプレート側電極２９の表面に堆積している負のイオンが電荷交換される。ウェハ側電極１４においても電荷交換が行われる為、正のイオンが還元されて、銅めっき５０ａがウェハ側電極１４の表面に析出する。このように制御すれば、めっき液中のイオンをウェハ側電極１４に効率よく搬送できるので、めっき処理を加速させることができる。
【００６４】
以上の実施の形態のテンプレート２０には、図２４及び図２５に示すようにアライメント液逃がし孔８０とアライメント液逃がし槽８１が設けられていてもよい。アライメント液逃がし孔８０は、表面２０ａから裏面２０ｂに厚み方向に貫通する細管であり、表面２０ａにおいて開口している。また、アライメント液逃がし孔８０は、処理領域２１毎に１箇所ずつ設けられている。
【００６５】
アライメント液逃がし槽８１は、アライメント液逃がし孔８０に連通し、テンプレート２０の裏面２０ｂに設けられている。アライメント液逃がし槽８１は、アライメント液Ｐを排出するために貯留可能な槽である。本実施の形態においては、図２６に示すようにアライメント液逃がし槽８１は、アライメント液逃がし孔８０から複数の細溝８１ａに分岐した構成を有している。このように、アライメント液逃がし孔８０からアライメント液逃がし槽８１に至るまでを細管もしくは細溝で構成することにより、その内部にあるアライメント液Ｐに毛細管現象を生じせしめる。なお、アライメント液逃がし槽８１の内部の構成はこれに限定されず、任意に設計できる。例えばアライメント液逃がし槽８１を多孔質体により構成してもよい。
【００６６】
上述したようにチップ１１と処理領域２１の間に気液界面Ｆが形成されると、保持機構３０によるテンプレート２０の保持を解除し、ウェハ１０とテンプレート２０の位置調整をする。すなわち、その後に行われるめっき処理においては、テンプレート２０は保持機構３０に保持されていないが、当該めっき処理においてもテンプレート２０の位置を維持する必要がある。しかしながら、保持機構３０によるテンプレート２０の保持を解除すると、テンプレート２０の自重によってチップ１１と処理領域２１との間のアライメント液Ｐ（めっき液Ｍ）に圧力が作用し、気液界面Ｆが陽圧になる場合がある。かかる場合、テンプレート２０の位置が維持されない。
【００６７】
これを回避するため、本実施の形態では、図２７に示すようにチップ１１と処理領域２１の間のアライメント液Ｐ（めっき液Ｍ）を毛細管現象によってアライメント液逃がし孔８０からアライメント液逃がし槽８１まで流通させる。そうすると、気液界面Ｆが陽圧になるのを抑制して、チップ１１と処理領域２１の間のアライメント液Ｐ（めっき液Ｍ）に適切な保持力を発生させることができる。この保持力によって、テンプレート２０はウェハ１０に吸着され、当該テンプレート２０の位置が維持される。
【００６８】
本実施の形態によれば、テンプレート２０にアライメント液逃がし孔８０とアライメント液逃がし槽８１を設けることによって、めっき処理を行う間、テンプレート２０の位置を適切に維持することができる。したがって、当該めっき処理を適切に行うことができる。
【００６９】
以上の実施の形態では、アライメント液Ｐとして純水を用いたが、他のアライメント液、例えばめっき液やエッチング液等を用いてもよい。
【００７０】
以上の実施の形態では、チップ１１毎に、めっき液供給槽２７、めっき液排出槽２８、アライメント液逃がし槽８１を設けていたが、これらを複数のチップ１１に共通の槽としてもよい。
【００７１】
以上の実施の形態では、テンプレート２０に空気供給溝２２が形成されていたが、当該空気供給溝２２を省略してもよい。要は、テンプレート２０とウェハ１０との間において、スクライブライン１２上に空気が供給される空間が形成されればよく、かかる場合、当該空間に空気が進入して、チップ１１の周縁部と処理領域２１の周縁部の間に気液界面Ｆが形成されるのである。
【００７２】
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、本発明は種々の液処理に適用できる。例えばエッチング液を用いたエッチング処理等の他の電界処理にも本発明を適用できるし、例えば洗浄液を用いた洗浄処理等の電解処理以外の液処理にも本発明を適用できる。また、半導体デバイスの検査にも本発明を適用でき、例えば微細且つ複数の貫通電極にコンタクト液を一括コンタクトさせ、ウェハ単位で当該貫通電極を検査することができる。さらには、例えば基板同士を接合する際の基板の位置調整にも本発明を適用できる。この場合、基板処理治具としてのテンプレート２０は、ウェハ１０に接合される対向基板として機能する。また、基板同士の位置合わせを行った後、赤外線等の照射により基板同士の接触する面を活性化することもできる。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１０    ウェハ
１１    チップ
１２    スクライブライン
１２ａ  ウェハ側面開口部
１３    貫通孔
１４    ウェハ側電極
２０    テンプレート
２１    処理領域
２２    空気供給溝
２２ａ  テンプレート側面開口部
２３    アライメント液排出孔
２４    アライメント液排出槽
２５    めっき液供給孔
２６    めっき液排出孔
２７    めっき液供給槽
２８    めっき液排出槽
２９    テンプレート側電極
３０    保持機構
４０    空間
５０    直流電源
６０ａ  銅めっき
６０    貫通電極
８０    アライメント液逃がし孔
８１    アライメント液逃がし槽
Ａ      空気
Ｆ      気液界面
Ｍ      めっき液
Ｐ      アライメント液
【図１】
2015175015.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015175015.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015175015.tif 000016
【図１５】
2015175015.tif 000017
【図１６】
2015175015.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2015175015.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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