(57)【要約】【課題】基板の孔内をその孔外の損傷を抑えながら音波洗浄する。【解決手段】孔６が設けられた基板１００ａを、第１洗浄液５０に浸漬してその孔６内に第１洗浄液５０を入れ、孔６内に第１洗浄液５０を入れた基板１００ａを、音波の印加時に第１洗浄液５０よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液６０に浸漬する。そして、基板１００ａが浸漬された第２洗浄液６０、及び、その第２洗浄液６０に浸漬された基板１００ａの孔６内の第１洗浄液５０に対し、音波を印加する。基板１００ａの孔６内の第１洗浄液５０に、孔６外の第２洗浄液６０よりも強力なキャビテーションを発生させ、孔６外の損傷を抑えながら、孔６内を洗浄する。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔が設けられた第１基板を、第１洗浄液に浸漬し、前記孔内に前記第１洗浄液を入れる工程と、
前記孔内に前記第１洗浄液を入れた前記第１基板を、音波の印加時に前記第１洗浄液よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液に浸漬する工程と、
前記第１基板が浸漬された前記第２洗浄液、及び、前記第２洗浄液に浸漬された前記第１基板の前記孔内の前記第１洗浄液に、前記音波を印加する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２洗浄液は、前記第１洗浄液とは極性が異なり、前記第１洗浄液よりも比重が小さいことを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記音波は、周波数が１０ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１基板は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に設けられた第１絶縁膜とを含み、
前記孔は、前記第１絶縁膜を貫通し、前記半導体基板の内部に達することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板の、前記第１絶縁膜が設けられた面側に、回路素子が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１基板に、ドライエッチング法を用いて前記孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記ドライエッチング法を用いて前記孔を形成する工程では、形成される前記孔の内面に堆積物が堆積され、
前記音波を印加する工程は、前記音波が印加された前記孔内の前記堆積物の少なくとも一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
前記音波を印加する工程後に、
前記第１基板を前記第２洗浄液から引き上げる工程と、
前記孔内の前記第１洗浄液を除去する工程と、
前記第１洗浄液が除去された前記孔内に第１導体を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ等の基板を、所定の洗浄液とその洗浄液に対する音波の印加によって洗浄する音波洗浄技術が知られている。
音波洗浄技術では、洗浄液に音波を印加した時のキャビテーションによって基板表面が損傷する場合があることが知られており、そのような損傷を抑える試みもなされている。例えば、基板上に第１洗浄液を供給し、更に、その第１洗浄液よりも比重が小さく、ガス溶存量が多く、キャビティの発生効率が高い第２洗浄液を供給して、その第２洗浄液に超音波を印加し、キャビテーションの発生位置を基板表面から離すことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電子装置の分野では、ＴＳＶ（Through Silicon Via）を設ける場合等、基板にその表面から内部に延びる孔を形成し、孔を形成した基板を用いて電子装置の製造を行うことがある。このような電子装置の製造においては、用いる基板にエッチング等で孔を形成した後、その孔を形成した基板を、洗浄液とそれへの音波の印加によって洗浄することが行われ得る。
【０００５】
しかし、この音波洗浄の際、基板表面の損傷を抑えるために、基板表面のキャビテーションを弱めるような洗浄条件（洗浄液の種類、音波の周波数等）を選択すると、基板表面から内部に延びる孔内のキャビテーションも弱まり、孔内の洗浄が難しくなる場合がある。孔内の洗浄が十分でない基板を用いて電子装置を製造すると、その電子装置の特性や信頼性の低下を招く恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、孔が設けられた第１基板を、第１洗浄液に浸漬し、前記孔内に前記第１洗浄液を入れる工程と、前記孔内に前記第１洗浄液を入れた前記第１基板を、音波の印加時に前記第１洗浄液よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液に浸漬する工程と、前記第１基板が浸漬された前記第２洗浄液、及び、前記第２洗浄液に浸漬された前記第１基板の前記孔内の前記第１洗浄液に、前記音波を印加する工程とを含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、洗浄液に音波を印加した時のキャビテーションにより、基板の孔外に損傷が生じることを抑えながら、孔内を洗浄することが可能になる。このように洗浄された基板を用いることで、特性や信頼性の高い電子装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】レジスト形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図２】エッチング工程の一例の要部断面模式図である。
【図３】レジスト除去工程の一例の要部断面模式図である。
【図４】洗浄方法の第１例の要部断面模式図である。
【図５】洗浄方法の第２例の要部断面模式図である。
【図６】洗浄方法の第３例の要部断面模式図である。
【図７】絶縁膜形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図８】導体形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図９】配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図１０】半導体装置で生じ得る問題点の説明図である。
【図１１】第１の実施の形態に係るレジスト形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図１２】第１の実施の形態に係るエッチング工程の一例の要部断面模式図である。
【図１３】第１の実施の形態に係るレジスト除去工程の一例の要部断面模式図である。
【図１４】第１の実施の形態に係る洗浄方法における第１工程の一例の要部断面模式図である。
【図１５】第１の実施の形態に係る洗浄方法における第２工程の一例の要部断面模式図である。
【図１６】第１の実施の形態に係る洗浄方法における第３工程の一例の要部断面模式図である。
【図１７】第１の実施の形態に係る洗浄方法におけるキャビテーションの説明図（その１）である。
【図１８】第１の実施の形態に係る洗浄方法におけるキャビテーションの説明図（その２）である。
【図１９】第１の実施の形態に係る洗浄方法に用いる洗浄装置の構成例を示す図である。
【図２０】第１の実施の形態に係る第１絶縁膜形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図２１】第１の実施の形態に係る導体形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図２２】第１の実施の形態に係る第１研磨工程の一例の要部断面模式図である。
【図２３】第１の実施の形態に係る第２絶縁膜工程の一例の要部断面模式図である。
【図２４】第１の実施の形態に係る第１配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図２５】第１の実施の形態に係る第２研磨工程の一例の要部断面模式図である。
【図２６】第１の実施の形態に係る第２配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
【図２７】第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
【図２８】第２の実施の形態に係る洗浄方法における第１工程の一例の要部断面模式図である。
【図２９】第２の実施の形態に係る洗浄方法における第２工程の一例の要部断面模式図である。
【図３０】第２の実施の形態に係る洗浄方法における第３工程の一例の要部断面模式図である。
【図３１】第３の実施の形態に係るインターポーザの製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、電子装置の製造方法の一例について説明する。
ここでは電子装置の製造方法の一例として、シリコン（Ｓｉ）基板にＴＳＶを形成する工程を含む半導体装置の製造方法について説明する。
【００１０】
図１〜図９は半導体装置の製造方法の一例を示す図である。以下、図１〜図９に例示する各工程について順に説明する。
図１はレジスト形成工程の一例の要部断面模式図である。
【００１１】
まず図１に示すような基板１００を準備する。基板１００は、Ｓｉ基板１、素子分離領域２、トランジスタ３、コンタクトビア４及び絶縁膜５を有している。
基板１００は、例えば、次のようにして形成される。
【００１２】
Ｓｉ基板１に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法を用いて素子分離領域２を形成し、その素子分離領域２で画定された素子領域に、トランジスタ３を形成する。トランジスタ３は、チャネル領域とこれを挟むソース領域及びドレイン領域を含む不純物拡散層３ａ、不純物拡散層３ａ（そのチャネル領域）の上方に設けられたゲート電極３ｂ、並びに、ゲート電極３ｂの側壁に設けられたスペーサ３ｃを備える。
【００１３】
このようなトランジスタ３が形成されたＳｉ基板１の上に、トランジスタ３を覆う絶縁膜５を形成する。絶縁膜５の形成後、その絶縁膜５を貫通し、トランジスタ３のゲート電極３ｂ、ソース領域及びドレイン領域に接続されるコンタクトビア４を形成する。ここでは便宜上、トランジスタ３の不純物拡散層３ａ（そのソース領域及びドレイン領域）に接続される２つのコンタクトビア４のみを図示している。
【００１４】
尚、ここでは図示を省略するが、Ｓｉ基板１には、図示するトランジスタ３に加えて、トランジスタ３と同じ又は異なる構成を有するトランジスタが１つ又は２つ以上形成されていてもよい。また、Ｓｉ基板１には、トランジスタに限らず、抵抗、容量等、他の回路素子が形成されていてもよい。
【００１５】
上記のような構成を有する基板１００を準備した後、所謂ビアミドル（via middle）プロセスによってＴＳＶを形成していく。
ビアミドルプロセスでは、まずトランジスタ３やコンタクトビア４等が形成された上記のような基板１００の上に、図１に示すようなレジスト２０を形成する。レジスト２０は、基板１００の、後述するＴＳＶ用の孔（孔６）に対応する領域に、開口部２１を有している。このようなレジスト２０は、例えば、基板１００の上にレジスト材料を塗布し、その露光及び現像を行って、基板１００のＴＳＶ用の孔に対応する領域に開口部２１を形成することで、得られる。レジスト２０は、例えば、その厚さを５μｍ、開口部２１の径（直径）を１０μｍとすることができる。
【００１６】
図２はエッチング工程の一例の要部断面模式図である。
レジスト２０の形成後、これをマスクにした反応性イオンエッチング（Reaction Ion Etching；ＲＩＥ）により、図２に示すような、絶縁膜５を貫通し、Ｓｉ基板１の内部に達する、比較的アスペクト比の高いＴＳＶ用の孔６を形成する。
【００１７】
孔６は、六フッ化硫黄（ＳＦ6）のガスを用いたＳｉ基板１のドライエッチングと、パーフルオロシクロブタン（Ｃ4Ｆ8）のガスを用いた形成途中の孔の側壁保護とを繰り返すボッシュプロセスによって形成することができる。このようなボッシュプロセスにより、例えば、径（直径）Ｌが１０μｍ、Ｓｉ基板１の表面からの深さＤが１００μｍの孔６を形成する。
【００１８】
レジスト２０は、上記のようなエッチングの過程で薄くなる。形成される孔６の内面（側壁及び底面）には、上記のようなエッチングに用いられるＳＦ6，Ｃ4Ｆ8等のガスの成分を含有する、ＣＦx，ＳＯＦx，ＳＯxＦy等の堆積物７（化合物）が形成される。
【００１９】
図３はレジスト除去工程の一例の要部断面模式図である。
エッチングによる孔６の形成後、図３に示すように、エッチング後に残ったレジスト２０を除去する。レジスト２０の除去は、例えば、酸素（Ｏ2）を用いたアッシングによって行う。このアッシングの際には、孔６の内面に形成された堆積物７（図２）が硬化或いは変質する。このように硬化或いは変質した堆積物７を、図３では堆積物７ａとして図示している。
【００２０】
レジスト２０の除去後、基板１００の洗浄を行う。基板１００の洗浄方法としては、例えば、次の図４〜図６に例示するようなものがある。
図４は洗浄方法の第１例の要部断面模式図である。尚、図４では便宜上、上記基板１００の素子分離領域２、トランジスタ３及びコンタクトビア４の図示を省略している。
【００２１】
この図４に示す洗浄方法では、上記のようにしてレジスト２０の除去まで行った基板１００を、枚葉装置にセットし、ノズル３１（例えば径が１ｍｍ〜３ｍｍのノズル）から基板１００上に供給される所定の洗浄液３０を用いて、洗浄する。
【００２２】
しかし、この図４に示すような洗浄方法では、例えば径Ｌが１０μｍで深さＤが１００μｍといった比較的アスペクト比の高い孔６の場合、その孔６の内部に十分に洗浄液３０が入っていかない場合がある。その場合、孔６の内面に形成されている堆積物７ａが、洗浄液３０で除去されずに孔６の内部に残ってしまうようになる。
【００２３】
このように孔６の内部に堆積物７ａが残ってしまうと、最終的に得られる半導体装置（或いはその半導体装置を用いた電子装置）の特性、信頼性が低下する恐れがある。尚、この点についての詳細は後述する（図１０）。
【００２４】
この図４に示すような洗浄方法は、従来、基板表面のレジスト残渣やパーティクル除去を主目的とする洗浄に採用されてきた方法であり、上記のような基板１００の孔６の外部（所謂フィールド部）と一緒に孔６の内部まで洗浄することを目的としていないことが多い。
【００２５】
図５は洗浄方法の第２例の要部断面模式図である。
この図５には、音波洗浄の一例を示している。上記のようにしてレジスト２０の除去まで行った基板１００を、バッチ式装置の洗浄液４０の入った槽内に浸漬し、その洗浄液４０に、所定の周波数帯、例えば７５０ｋＨｚ〜４ＭＨｚの音波を印加する。このように洗浄液４０に所定の音波を印加すると、洗浄液４０内では、キャビティ（空洞）４１の生成と消滅が起きる。このような現象は、キャビテーションと称される。
【００２６】
即ち、音波が印加された洗浄液４０は激しく揺さぶられ、洗浄液４０には局所的に圧力の高い部分と低い部分が発生する。圧力の低い部分に微小なキャビティ４１が生成する。そして、音波の周期に応じて、個々のキャビティ４１に正の圧力と負の圧力が交互に加わり、キャビティ４１の膨張と収縮、並びに、集合と合体が繰り返される。膨張と収縮、並びに、集合と合体を繰り返していたキャビティ４１は、やがて破裂して消滅する。図５に示す洗浄方法は、このようにキャビティ４１が破裂した時に発生する衝撃力（キャビテーション作用と言う）によって、孔６の内部の堆積物７ａを除去しようというものである。
【００２７】
キャビテーションの発生し易さ、キャビティ４１が破裂する時の衝撃力は、洗浄液４０に印加される音波の周波数に大きく依存する。洗浄液４０内に生成したキャビティ４１は、音波の周期（波長）の長短に応じて膨張と収縮を繰り返す。そのため、印加する音波の周波数が高いほど、洗浄液４０内に生成されるキャビティ４１のサイズは小さく、その消滅時の衝撃力も小さくなる。印加する音波の周波数が低いほど、洗浄液４０内に生成されるキャビティ４１のサイズは大きく、その消滅時の衝撃力も大きくなる。
【００２８】
上記のような７５０ｋＨｚ〜４ＭＨｚといった所謂メガソニック周波数帯と呼ばれる比較的高い周波数帯の音波を洗浄液４０に印加する場合には、キャビテーション作用が比較的弱い。そのため、基板１００の孔６の内部に形成された堆積物７ａを除去することができない場合がある。
【００２９】
前述のように、孔６の内部に堆積物７ａが残ってしまうと、詳細は後述するが（図１０）、最終的に得られる半導体装置等の特性、信頼性が低下する恐れがある。
一方、メガソニック周波数帯よりも低い周波数帯の音波を洗浄液４０に印加する場合には、次の図６に示すような問題が生じる恐れがある。
【００３０】
図６は洗浄方法の第３例の要部断面模式図である。
孔６を形成した基板１００を浸漬した洗浄液４０に、メガソニック周波数帯よりも低い周波数帯（例えば１００ｋＨｚ以下）の音波を印加すると、生成されるキャビティ４１が大きく、その消滅時の衝撃力も大きくなって、より強力なキャビテーション作用が得られる。この強力なキャビテーション作用によって、孔６の内部の堆積物７ａを除去することが可能になる。
【００３１】
しかし、このようにキャビテーション作用が強力になるために、孔６の内部に限らず、孔６の外部（フィールド部）にも大きな衝撃力が加わり、絶縁膜５やコンタクトビア４に欠陥が入ってしまうことが起こり得る。このようなフィールド部の損傷６２０は、例えば、フィールド部の上に形成される多層配線に含まれる上下層の配線間の位置ずれ（露光時のパターンの位置ずれ）や接続不良、コンタクトビア４とそれに接続される配線との接続不良等を招き得る。それにより、最終的に得られる半導体装置（或いはその半導体装置を用いた電子装置）の特性、信頼性の低下を招く恐れがある。
【００３２】
孔６の形成及びその後の洗浄を、トランジスタ３やコンタクトビア４の形成後に行うビアミドルプロセスでは、洗浄液４０に低周波数帯の音波を印加する音波洗浄を採用することは難しい。
【００３３】
従って、フィールド部の損傷を抑えることが可能な、上記図４及び図５に示したような洗浄方法を採用すると、孔６の内部に堆積物７ａが残存した状態で、以下の図７〜図９に示すような後続の工程が実施されることになる。
【００３４】
図７は絶縁膜形成工程の一例の要部断面模式図である。
上記図４及び図５に示したような洗浄の後は、まず絶縁膜（ライナー絶縁膜）８を形成する。例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い、洗浄で除去できなかった堆積物７ａが残存する孔６の内面、及び、基板１００（その絶縁膜５）の上面に、ライナー絶縁膜８を形成する。ライナー絶縁膜８として、例えば、厚さ２００ｎｍ〜４００ｎｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
【００３５】
図８は導体形成工程の一例の要部断面模式図である。
ライナー絶縁膜８の形成後、内面をライナー絶縁膜８で覆われた孔６の内部に、導体９を形成する。導体９には、例えば、銅（Ｃｕ）、又はＣｕを含む導体材料を用いることができる。
【００３６】
導体９を形成する際は、まず、上記図７のようにしてライナー絶縁膜８を形成した後、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法を用いて、孔６の内部及び外部のライナー絶縁膜８の上に、バリアメタル膜及びシード層（共に図示せず）を順に堆積する。次いで、そのシード層を給電層に用いた電解めっき法により、Ｃｕ等の導体９を堆積する。その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、絶縁膜５（その上面）より上方に形成された不要な導体９、シード層及びバリアメタル膜、並びにライナー絶縁膜８を除去する。これにより、孔６の内部が導体９で埋め込まれた構造が得られる。
【００３７】
ＣＭＰ後の構造上に、ＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン（ＳｉＯ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭化酸化シリコン（ＳｉＣＯ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）等の絶縁膜（拡散防止膜）１０を形成することで、図８に示すような構造を得る。
【００３８】
図９は配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
拡散防止膜１０の形成後は、その上に、図９に示すような配線層（多層配線）１１０を形成する。
【００３９】
多層配線１１０は、絶縁部１１、絶縁部１１内に設けられた導体部１２、及び、最表層に設けられた保護膜１３（絶縁膜）を有している。導体部１２には、配線１２ａ、ビア１２ｂ、及び、保護膜１３の開口部１３ａから少なくとも一部が露出するパッド１２ｃが含まれる。多層配線１１０の導体部１２は、ダマシン法又はデュアルダマシン法を用いて形成することができる。
【００４０】
多層配線１１０の形成後は、パッド１２ｃ上に端子（図示せず）を形成し、更に、裏面（基板１００の、多層配線１１０の形成面側と反対の面）側を研磨して導体９を露出させ、露出後の導体９に電気的に接続される再配線や端子構造を形成する。
【００４１】
以上述べたような工程を含む半導体装置の製造方法では、前述のように、基板１００に孔６を形成した後の洗浄工程（図４又は図５）において、孔６を形成する際のエッチングガス由来の堆積物７ａが孔６の内部に残存する恐れがある。このように孔６の内部に堆積物７ａが残存する状態で後続の工程を実施すると、製造される半導体装置の特性、信頼性に影響を及ぼす問題が生じる場合がある。
【００４２】
図１０は半導体装置で生じ得る問題点の説明図である。
まず、図４又は図５に示したような洗浄工程の後、孔６の内部に堆積物７ａが残存する状態から、図７に示したようなライナー絶縁膜８の形成を行うと、孔６の内部におけるライナー絶縁膜８の密着性が低下し得る。更に、堆積物７ａが残存すると、孔６の内部におけるライナー絶縁膜８の膜厚が不均一になって凹凸が生じる場合がある。このようなライナー絶縁膜８が形成されると、続く図８の工程で、孔６の内部を導体９で埋め込む際に形成するバリアメタル膜、シード層の膜厚が不均一になったり未形成領域が生じたりする等、バリアメタル膜、シード層の形成に影響が及んでしまう。
【００４３】
バリアメタル膜、シード層に薄くなった領域や未形成領域が生じると、図１０に示すように、導体９と孔６の内面との間にボイド６００が発生したり、導体９からＳｉ基板１の内部にＣｕ（Ｃｕ2+）６１０が拡散したりする恐れがある。更に、堆積物７ａの中にはＳ（硫黄）を含んでいるものがあり、ＳにはＣｕの腐食作用があるため、Ｓが導体９のＣｕを腐食し、導体９と孔６の内面との間にボイド６００が発生する場合もある。孔６の内部に生じるボイド６００は、導体９から最終的に形成されるＴＳＶの電気的特性、信頼性を低下させる恐れがある。Ｓｉ基板１の内部に拡散するＣｕ６１０は、トランジスタ３の電気的特性を低下させる恐れがある。
【００４４】
このように、洗浄工程後の孔６の内部に残存する堆積物７ａに起因した問題点により、最終的に得られる半導体装置（或いはその半導体装置を用いた電子装置）の特性、信頼性が低下してしまうことが起こり得る。
【００４５】
以上のような点に鑑み、ここでは半導体装置（電子装置）の製造に、以下に実施の形態として説明するような手法を採用する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００４６】
図１１は第１の実施の形態に係るレジスト形成工程の一例の要部断面模式図である。
上記同様、まず図１１に示すような、Ｓｉ基板１、素子分離領域２、トランジスタ３、コンタクトビア４及び絶縁膜５を有する基板１００を準備する。第１の実施の形態では、この準備した基板１００（その絶縁膜５）の上に、絶縁膜（犠牲膜）１４を形成する。ここでは、このように犠牲膜１４を形成した基板１００を、基板１００ａとする。犠牲膜１４として、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＣＯ、ＳｉＣＮ等の絶縁膜を形成する。犠牲膜１４の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上とする。犠牲膜１４は、例えば、ＣＶＤ法を用いて形成する。
【００４７】
このように基板１００上に犠牲膜１４を形成した後（基板１００ａの形成後）、ビアミドルプロセスによってＴＳＶを形成していく。
まず図１１に示すように、基板１００ａの犠牲膜１４の上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、ＴＳＶ用の孔（孔６）に対応する領域に開口部２１を有するレジスト２０を形成する。
【００４８】
図１２は第１の実施の形態に係るエッチング工程の一例の要部断面模式図である。
レジスト２０の形成後、これをマスクにしたボッシュプロセス（ＲＩＥ）により、図１２に示すような、犠牲膜１４及び絶縁膜５を貫通し、Ｓｉ基板１の内部に達する、ＴＳＶ用の孔６を形成する。例えば、径Ｌが１０μｍ、Ｓｉ基板１の表面からの深さＤが１００μｍの、比較的アスペクト比の高い孔６を形成する。
【００４９】
レジスト２０は、この孔６を形成するエッチングの過程で薄くなる。形成される孔６の内面には、エッチングに用いられるガスの成分を含有する、ＣＦx，ＳＯＦx，ＳＯxＦy等の堆積物７（化合物）が形成される。
【００５０】
図１３は第１の実施の形態に係るレジスト除去工程の一例の要部断面模式図である。
エッチングによる孔６の形成後、図１３に示すように、エッチング後に残ったレジスト２０を、Ｏ2を用いたアッシングによって除去する。このアッシングの際には、孔６の内面に形成された堆積物７（図１２）が硬化或いは変質し、この硬化或いは変質した堆積物７を、図１３では堆積物７ａとして図示している。
【００５１】
レジスト２０の除去後、基板１００ａの洗浄を行う。第１の実施の形態では、この基板１００ａの洗浄に、次の図１４〜図１６並びに図１７〜図１９を参照して説明するような方法を用いる。
【００５２】
図１４は第１の実施の形態に係る洗浄方法における第１工程の一例の要部断面模式図、図１５は第１の実施の形態に係る洗浄方法における第２工程の一例の要部断面模式図、図１６は第１の実施の形態に係る洗浄方法における第３工程の一例の要部断面模式図である。また、図１７及び図１８は第１の実施の形態に係る洗浄方法におけるキャビテーションの説明図、図１９は第１の実施の形態に係る洗浄方法に用いる洗浄装置の構成例を示す図である。
【００５３】
第１の実施の形態で行う洗浄工程では、まず図１４に示すような第１工程で、孔６及び堆積物７ａ並びに犠牲膜１４が形成された基板１００ａを、所定の第１洗浄液５０に浸漬する。
【００５４】
第１洗浄液５０には、後述する音波の印加時に、後述する第２洗浄液６０に比べて、キャビテーションが発生し易い液を用いる。第１洗浄液５０には、後述する第２洗浄液６０に比べて、比重が大きい液が用いられ、例えば、比較的比重の大きい、無極性の液が用いられる。第１洗浄液５０としては、例えば、ハイドロフルオロエーテル等のエーテル系の液、或いは、ハイドロフルオロカーボン等の炭化水素系の液を用いることができる。空気やガスを取り込み易い有機系の液は、比較的キャビテーションが発生し易い性質を示す傾向を有する。
【００５５】
このような所定の第１洗浄液５０に基板１００ａを浸漬することで、その基板１００ａの孔６の内部に第１洗浄液５０を入れる（浸入させる）。
孔６の内部への第１洗浄液５０の浸入を促進するため、第１洗浄液５０の圧力を調整してもよく、例えば、第１洗浄液５０を加圧したり、第１洗浄液５０の周囲環境を減圧したりしてもよい。孔６の内部への第１洗浄液５０の浸入を促進するためには、第１洗浄液５０を基板１００ａに対して流動させてもよく、例えば、基板１００ａを浸漬した第１洗浄液５０を揺動させたり、第１洗浄液５０に浸漬した基板１００ａを揺動させたりしてもよい。
【００５６】
孔６の内部に第１洗浄液５０が入ることで、第１洗浄液５０と、孔６の内部に形成された堆積物７ａとが接触し得る。第１洗浄液５０は、堆積物７ａの内部に浸入し、堆積物７ａを膨潤させ得る。第１洗浄液５０による堆積物７ａの膨潤を促進するため、第１洗浄液５０の温度を調整してもよい。
【００５７】
尚、この第１工程では、必ずしも堆積物７ａの一部又は全部が第１洗浄液５０に溶解することを要しない。
第１工程において、例えば１分〜１０分程度、基板１００ａを第１洗浄液５０に浸漬した後、その基板１００ａを第１洗浄液５０から引き上げる。
【００５８】
基板１００ａを第１洗浄液５０から引き上げると、基板１００ａの表面（孔６の外部）からは、重力に従って第１洗浄液５０が流れ落ちる。一方、引き上げた基板１００ａの孔６の内部には、その孔６の向きやサイズ、第１洗浄液５０の表面張力や孔６への濡れ性等の作用によって、第１洗浄液５０を留まらせることができる。引き上げ後の基板１００ａは、孔６の内部に第１洗浄液５０が残存するように常温乾燥又は温風乾燥してもよい。
【００５９】
このように孔６の内部に第１洗浄液５０を残存させた状態で、次の第２工程（図１５）を実施する。
図１５に示す第２工程では、孔６の内部に第１洗浄液５０が残存する基板１００ａを、所定の第２洗浄液６０に浸漬する。
【００６０】
第２洗浄液６０には、後述する音波の印加時に、孔６の内部に入れた第１洗浄液５０に比べて、キャビテーションが発生し難い液、キャビテーションの発生が穏やかな液を用いる。第２洗浄液６０には、第１洗浄液５０に比べて、比重が小さい液が用いられ、例えば、比較的比重の小さい、極性を有する液が用いられる。第２洗浄液６０としては、例えば、純水、オゾン水を用いることができる。表面張力が大きい液、ガスを取り込んでも溶存ガスがイオンとして存在する液は、比較的キャビテーションの発生が穏やかな性質を示す傾向を有する。
【００６１】
第１洗浄液５０に浸漬後の基板１００ａを第２洗浄液６０に浸漬した時には、第１洗浄液５０に第２洗浄液６０よりも比重が大きい液を用いることで、孔６の内部の第１洗浄液５０が第２洗浄液６０と入れ替わることを抑制することができる。更に、第１洗浄液５０と第２洗浄液６０に、互いに極性が異なる液を用いることで、第１洗浄液５０と第２洗浄液６０とが相溶することを抑制することができる。
【００６２】
このように孔６の内部に第１洗浄液５０を残存させた基板１００ａを、第２洗浄液６０に浸漬した状態で、次の第３工程（図１５）を実施する。
図１６に示す第３工程では、孔６の内部に第１洗浄液５０の入った基板１００ａを、第２洗浄液６０に浸漬した状態で、その第２洗浄液６０及び孔６内の第１洗浄液５０に音波を印加する。
【００６３】
第２洗浄液６０及び第１洗浄液５０には、上記図５で述べたようなフィールド部の損傷が抑制可能なメガソニック周波数帯に比べて、比較的低周波数帯の音波、例えば、周波数１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの音波を印加する。このような周波数帯の音波を印加すると、基板１００ａの周囲の第２洗浄液６０、及び、基板１００ａの孔６の内部に入っている第１洗浄液５０に、キャビティ（６１，５１）の生成と消滅、即ちキャビテーションが発生する。
【００６４】
ここで、図１７には、比較的キャビテーションが発生し易い第１洗浄液５０に所定の音波を印加した時の様子を例示し、図１８には、比較的キャビテーションの発生が穏やかな第２洗浄液６０に所定の音波を印加した時の様子を例示している。図１７（Ａ）及び図１８（Ａ）は孔６の内部の断面模式図、図１７（Ｂ）及び図１８（Ｂ）は音波印加初期の孔６の側壁付近における部分断面模式図、図１７（Ｃ）及び図１８（Ｃ）は音波印加後期の孔６の側壁付近における部分断面模式図である。
【００６５】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、第１洗浄液５０に所定の音波を印加すると、比較的大きなキャビティ５１が比較的多く（高密度で）生成される。一方、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示すように、第２洗浄液６０に所定の音波を印加すると、比較的小さなキャビティ６１が比較的少なく（低密度で）生成される。
【００６６】
図１７（Ｃ）に示すように、第１洗浄液５０では、生成したキャビティ５１の集合、合体、消滅（破裂）が起こり易く、その消滅時の衝撃力（キャビテーション作用）も強力になる。このような比較的強力なキャビテーション作用が、孔６の内面に付着した堆積物７ａの除去或いは減少を可能にする。一方、図１８（Ｃ）に示すように、第２洗浄液６０では、生成したキャビティ６１の集合、合体、消滅が、第１洗浄液５０のキャビティ５１よりも起こり難く、その消滅時の衝撃力も、第１洗浄液５０のキャビティ５１に比べて弱くなる。このような比較的弱いキャビテーション作用では、孔６の内面に付着した堆積物７ａの除去或いは減少は難しい場合がある。
【００６７】
図１６に戻り、この第１の実施の形態では、基板１００ａの孔６の内部に比較的キャビテーションが発生し易い第１洗浄液５０を入れ、この基板１００ａを比較的キャビテーションが発生し難い第２洗浄液６０で覆い、所定の低周波数帯の音波を印加する。そのため、孔６の内部には、比較的大きなキャビティ５１が比較的高密度で生成され、比較的強力なキャビテーション作用が得られる。孔６の外部には、比較的小さなキャビティ６１が比較的低密度で生成され、キャビテーション作用が比較的弱くなる。
【００６８】
第１洗浄液５０に、第２洗浄液６０に比べて比重の大きい液を用い、且つ、第１洗浄液５０と第２洗浄液６０に、互いに極性が異なり相溶し難い液を用いることで、両液の相溶を抑え、孔６の内部で選択的に、外部に比べて強力なキャビテーション作用を発生させる。このように所定の低周波数帯の音波を印加した時の、孔６の内部の第１洗浄液５０に発生する比較的強力なキャビテーション作用により、孔６の内面に付着した堆積物７ａ（図１６に点線で図示）を除去し或いは減少させる。
【００６９】
一方、孔６の外部は、よりキャビテーション作用の弱い第２洗浄液６０とすることで、基板１００ａのフィールド部にキャビテーション作用によって損傷が生じることを抑制する。
【００７０】
但し、所定の低周波数帯の音波を印加するため、メガソニック周波数帯の音波を印加する場合に比べると、フィールド部にキャビテーション作用による損傷が生じる可能性はある。しかし、たとえ孔６の外部のフィールド部にキャビテーション作用による損傷が生じるとしても、この第１の実施の形態では、基板１００の表面に犠牲膜１４を設けた基板１００ａとしている。そのため、図１６に示すように、損傷１４ａの発生を、犠牲膜１４内に止めることができる。従って、犠牲膜１４の下の絶縁膜５及びコンタクトビア４を、キャビテーション作用による損傷（図６）から保護することができる。
【００７１】
上記のように、第１洗浄液５０には、第２洗浄液６０よりもキャビテーションの発生し易い液を用いる。例えば、第１洗浄液５０にハイドロフルオロエーテルを用い、第２洗浄液６０に純水を用いることによって、基板１００ａの孔６の内部に付着した堆積物７ａを効果的に除去し、或いは減少させることができる。或いは、第１洗浄液５０にハイドロフルオロエーテルを用い、第２洗浄液６０にオゾン水を用いることによっても、基板１００ａの孔６の内部に付着した堆積物７ａを効果的に除去し、或いは減少させることができる。
【００７２】
また、上記の洗浄工程（その第３工程；図１６）において、第２洗浄液６０及び第１洗浄液５０に印加する音波は、メガソニック周波数帯よりも低い１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数帯が好ましい。より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯、例えば３８ｋＨｚの音波を第２洗浄液６０及び第１洗浄液５０に印加する。このような周波数帯の音波を用いることによって、基板１００ａの孔６の内部に付着した堆積物７ａを効果的に除去し、或いは減少させることができる。
【００７３】
尚、音波を印加することで発生する損傷１４ａの深さを考慮し、その損傷１４ａが絶縁膜５やコンタクトビア４に達しないように、上記図１１の工程で形成する犠牲膜１４の膜厚を設定しておくことが好ましい。
【００７４】
上記のように第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０に音波を印加した後は、基板１００ａを第２洗浄液６０から引き上げる。
基板１００ａを第２洗浄液６０から引き上げると、基板１００の表面（孔６の外部）からは、重力に従って第２洗浄液６０が流れ落ちる。第２洗浄液６０から引き上げた基板１００ａを、乾燥させたり、孔６の間口を下方に向けたりすることで、引き上げ後の基板１００ａの表面に付着する第２洗浄液６０、及び、孔６の内部の第１洗浄液５０を除去することが可能である。これにより、音波の印加によって孔６の内面から除去されて第１洗浄液５０中に混入した堆積物７ａやその成分が、第１洗浄液５０と共に除去される。
【００７５】
或いは、第２洗浄液６０から引き上げた基板１００ａを、更に所定のリンス液に浸漬し、このリンス液によって、基板１００ａの表面に付着する第２洗浄液６０、及び、孔６の内部の第１洗浄液５０をリンスする。このようなリンス処理によって、音波の印加によって孔６の内面から除去されて第１洗浄液５０中に混入した堆積物７ａやその成分を、第１洗浄液５０と共に除去してもよい。
【００７６】
尚、第１洗浄液５０と第２洗浄液６０に互いに極性の異なる液を用いている場合、リンス処理は、例えば、第２洗浄液６０から引き上げた基板１００ａを、第１洗浄液５０と第２洗浄液６０の双方と相溶するリンス液に浸漬することで、行うことが可能である。
【００７７】
また、リンス処理は、例えば、引き上げた基板１００ａの表面から第２洗浄液６０を乾燥等によって除去した後、その基板１００ａを、その孔６の内部に残る第１洗浄液５０と相溶するリンス液に浸漬することで、行うことも可能である。
【００７８】
また、リンス処理は、例えば、引き上げた基板１００ａを、まず第２洗浄液６０と相溶するリンス液に浸漬して第２洗浄液６０をリンスし、次いで第１洗浄液５０と相溶するリンス液に浸漬して第１洗浄液５０をリンスすることで、行うことも可能である。
【００７９】
上記の洗浄工程には、例えば、図１９に示すような洗浄装置５００を用いることができる。
図１９に示す洗浄装置５００は、第１洗浄液５０が貯留された第１洗浄槽５１０、及び、第２洗浄液６０が貯留された第２洗浄槽５２０を備える。洗浄工程において上記リンス処理が行われる場合、洗浄装置５００は更に、リンス液７０が貯留されたリンス槽５３０を少なくとも１つ備える。尚、図１９には、１つのリンス槽５３０を図示するが、洗浄装置５００は、行われるリンス処理の形態に応じて、所定のリンス液の入った複数のリンス槽を備えてもよい。
【００８０】
洗浄装置５００の第１洗浄槽５１０には、第１洗浄液５０の圧力を調整する液圧調整部５１１、第１洗浄液５０の温度を調整する液温調整部５１２、第１洗浄液５０又は浸漬される基板１００ａを揺動するための揺動機構部５１３が設けられてもよい。
【００８１】
洗浄装置５００の第２洗浄槽５２０には、洗浄に用いる音波、即ちこの例では所定の低周波数帯の音波を印加する音波印加部５４０が設けられている。音波印加部５４０は、発振器５４１、振動子５４２、振動板５４３を含む。発振器５４１は、振動子５４２を駆動する信号を生成する。振動子５４２は、発振器５４１で生成された信号に基づいて振動し、音波を生成する。振動板５４３は、振動子５４２で生成された音波を、第２洗浄槽５２０内の第２洗浄液６０に伝達する。
【００８２】
洗浄装置５００は、洗浄を行う基板１００ａを、第１洗浄槽５１０及び第２洗浄槽５２０へと搬送し、リンス処理が行われる場合は更にリンス槽５３０へと搬送する搬送装置５５０を備える。
【００８３】
このような洗浄装置５００を用いた洗浄工程では、まず、孔６及び堆積物７ａが形成された基板１００ａ（図１３）が、搬送装置５５０により、第１洗浄槽５１０の第１洗浄液５０に浸漬される（第１工程；図１４）。これにより、孔６の内部に第１洗浄液５０が入れられる。この時、液圧調整部５１１で第１洗浄液５０の圧力が調整されたり、液温調整部５１２で第１洗浄液５０の温度が調整されたり、揺動機構部５１３で第１洗浄液５０又は基板１００ａが揺動されたりしてもよい。
【００８４】
次いで、搬送装置５５０により、基板１００ａが第１洗浄槽５１０の第１洗浄液５０から引き上げられ、第２洗浄槽５２０の第２洗浄液６０に浸漬される（第２工程；図１５）。そして、音波印加部５４０により、第２洗浄槽５２０の第２洗浄液６０、及び、孔６の内部の第１洗浄液５０に対し、所定の音波が印加される（第３工程；図１６）。この音波の印加により、第２洗浄槽５２０内にキャビティ５２１（上記のキャビティ６１，５１）が生成される。孔６の内部の第１洗浄液５０に発生する、比較的強力なキャビテーション作用により、孔６の内部の堆積物７ａが除去され或いは減少する。
【００８５】
その後、搬送装置５５０により、基板１００ａが第２洗浄槽５２０の第２洗浄液６０から引き上げられる。引き上げられた基板１００ａは、例えば、第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０が除去され、後続の工程に送られる。或いは、引き上げられた基板１００ａは、搬送装置５５０により、リンス液７０の入ったリンス槽５３０に搬送され、そのリンス液７０に浸漬されて、リンスされる。複数のリンス槽が設けられ、複数回のリンス処理が行われる場合には、同様に、搬送装置５５０によるリンス槽への搬送とそこに貯留されているリンス液への浸漬が行われる。リンス処理後、基板１００ａは後続の工程に送られる。
【００８６】
このようにして、洗浄装置５００を用いた洗浄工程が行われ、孔６の内部の堆積物７ａが除去され或いは減少した基板１００ａが取得される。
洗浄工程後に行われる工程について更に述べる。
【００８７】
図２０は第１の実施の形態に係る第１絶縁膜形成工程の一例の要部断面模式図である。
上記のような洗浄工程後は、まず絶縁膜（ライナー絶縁膜）８を形成する。例えば、ＣＶＤ法を用い、孔６の内面、及び、基板１００ａ（その犠牲膜１４）の上面に、ライナー絶縁膜８を形成する。ライナー絶縁膜８として、例えば、厚さ２００ｎｍ〜４００ｎｍのＴＥＯＳ膜を形成する。
【００８８】
洗浄工程（その第３工程；図１６）で基板１００ａのフィールド部に損傷１４ａができている場合、その損傷１４ａは、ここで形成されるライナー絶縁膜８によって埋められる。また、洗浄工程により、孔６の内部の堆積物７ａが除去され或いは減少していることで、孔６の内面とライナー絶縁膜８との密着性の低下が抑制されるほか、膜厚の不均一なライナー絶縁膜８の形成が抑制される。
【００８９】
図２１は第１の実施の形態に係る導体形成工程の一例の要部断面模式図である。
ライナー絶縁膜８の形成後、内面をライナー絶縁膜８で覆われた孔６の内部に、Ｃｕ等の導体９を形成する。
【００９０】
導体９を形成する際は、まず、上記図２０のようにしてライナー絶縁膜８を形成した後、例えば、ＰＶＤ法を用いて、孔６の内部及び外部のライナー絶縁膜８の上に、バリアメタル膜及びシード層（共に図示せず）を順に堆積する。ライナー絶縁膜８の膜厚の不均一化が抑制されていることで、バリアメタル膜及びシード層の膜厚の不均一化や未形成領域の発生が抑制される。
【００９１】
バリアメタル膜及びシード層の堆積後は、そのシード層を給電層に用いた電解めっき法により、孔６の間口よりも上方までＣｕ等の導体９を堆積する。
図２２は第１の実施の形態に係る第１研磨工程の一例の要部断面模式図である。
【００９２】
バリアメタル膜及びシード層を形成し、導体９を形成した後、犠牲膜１４をストッパ膜に用いたＣＭＰを行い、犠牲膜１４より上方の不要な導体９、シード層及びバリアメタル膜、並びにライナー絶縁膜８を除去する。これにより、孔６の内部が導体９等で埋め込まれた構造が得られる。
【００９３】
このＣＭＰの際には、犠牲膜１４も一定の厚みで部分的に研磨することで、洗浄工程（その第３工程；図１６）でできた損傷１４ａを除去することができる。
図２３は第１の実施の形態に係る第２絶縁膜工程の一例の要部断面模式図である。
【００９４】
ＣＭＰ後、基板１００ａ上に残る犠牲膜１４の上に、絶縁膜（拡散防止膜）１０を形成する。拡散防止膜１０には、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＣＯ、ＳｉＣＮ等を用いることができる。
【００９５】
尚、拡散防止膜１０には、その下の犠牲膜１４と同じ或いは異なる材料を用いることができる。但し、後述する配線層の形成容易性の観点からは、拡散防止膜１０と犠牲膜１４には同じ材料が用いられていることが好ましい。
【００９６】
図２４は第１の実施の形態に係る第１配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
拡散防止膜１０の形成後は、その上に、図２４に示すような配線層（多層配線）１１０を形成する。多層配線１１０は、絶縁部１１、絶縁部１１内に設けられた導体部１２（配線１２ａ、ビア１２ｂ、パッド１２ｃ）、及び、最表層に設けられた保護膜１３を有している。絶縁部１１には、無機系絶縁材料、又は有機系絶縁材料を用いることができる。導体部１２は、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、成膜技術を用いて形成される。導体部１２は、ダマシン法又はデュアルダマシン法を用いて形成することができる。絶縁部１１の上には、パッド１２ｃの少なくとも一部が開口部１３ａから露出するように保護膜１３が形成される。
【００９７】
尚、拡散防止膜１０と犠牲膜１４に同じ材料を用いていると、コンタクトビア４及び導体９に通じる開口部をエッチングで形成する場合、同じエッチング条件で連続して拡散防止膜１０と犠牲膜１４のエッチングを行うことができる。
【００９８】
多層配線１１０の形成後は、パッド１２ｃ上に端子１５を形成する。端子１５には、各種形態のバンプを用いることができる。例えば、端子１５には、Ｃｕやニッケル（Ｎｉ）等の導体を用いた柱状（ピラー）電極、半田ボール等を搭載して形成されるボール状バンプ、或いは、金（Ａｕ）やＣｕのスタッドバンプ等を用いることができる。図２４には一例として、端子１５としてピラー電極を形成した場合を例示している。
【００９９】
図２５は第１の実施の形態に係る第２研磨工程の一例の要部断面模式図である。
端子１５の形成後、その端子１５の形成まで行った構造体１００ｂの裏面（基板１００ａの、多層配線１１０の形成面側と反対の面）側を研磨し、図２５に示すように、孔６に形成された導体９を露出させ、ＴＳＶ９ａを形成する。
【０１００】
例えば、端子１５の形成まで行った構造体１００ｂの多層配線１１０側に、接着剤を用いて支持体を接着し、支持体に接着した構造体１００ｂの基板１００ａを、その孔６に形成された導体９が露出するまで研磨し、図２５に示すようなＴＳＶ９ａを備える構造体１００ｂを得る。
【０１０１】
図２６は第１の実施の形態に係る第２配線層形成工程の一例の要部断面模式図である。
ＴＳＶ９ａを備える構造体１００ｂを得た後、その基板１００ａの、ＴＳＶ９ａ（導体９）が露出する面側に、図２６に示すような配線層（再配線層）１２０を形成する。
【０１０２】
再配線層１２０は、絶縁部１６、絶縁部１６内に設けられた導体部１７、及び最表層に設けられた保護膜１８（絶縁膜）を有している。絶縁部１６には、無機系絶縁材料、又は有機系絶縁材料を用いることができる。導体部１７には、配線（再配線）１７ａが含まれる。尚、ここでは１層の再配線１７ａを例示するが、２層以上の再配線を設けることもでき、その場合は、異なる層の再配線同士がビアで接続される。再配線１７ａやビアは、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、成膜技術を用いて形成される。絶縁部１６の上には、再配線１７ａの少なくとも一部が開口部１８ａから露出するように保護膜１８が形成される。開口部１８ａから露出する再配線１７ａ上には、アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）１９が形成される。ＵＢＭ１９には、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、チタン（Ｔｉ）等を用いることができる。
【０１０３】
ＵＢＭ１９上には、半田ボール等のバンプ（図示せず）が搭載されてもよい。
このような再配線層１２０が形成された後、接着剤及び支持体が除去され、ＴＳＶ９ａを備える半導体装置１００Ａ（電子装置）が完成する。
【０１０４】
上記のようにして得られる半導体装置１００Ａは、他の電子装置（半導体装置、回路基板等）と電気的に接続することができる。
図２７は第１の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。尚、図２７には、第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
【０１０５】
図２７に示す電子装置４００は、上記のような半導体装置１００Ａ、並びに、半導体装置１００Ａに電気的に接続された半導体装置２００及び回路基板３００を備えている。
半導体装置２００は、Ｓｉ等の半導体基板にトランジスタ等の回路素子（図示せず）が形成された基板２１０、及び、その基板２１０上に設けられた配線層２２０を有している。配線層２２０は、絶縁部と、その絶縁部内に設けられ、基板２１０の回路素子に電気的に接続された導体部とを含む。図２７には、配線層２２０の導体部としてパッド２２１のみを図示している。パッド２２１の少なくとも一部が、配線層２２０の最上層に設けられる保護膜２２２の開口部２２２ａから露出する。パッド２２１上には、ピラー電極等の端子２３０が設けられている。
【０１０６】
回路基板３００は、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いて形成された基板３１０を有する。基板３１０の表面や内部には、導体部が設けられている。図２７には、基板３１０の導体部としてパッド３１１のみを図示している。
【０１０７】
このような回路基板３００の上に、上記図２６に示したような半導体装置１００Ａが実装され、その半導体装置１００Ａの上に、半導体装置２００が実装される。電子装置４００は、所謂３次元実装デバイスである。
【０１０８】
電子装置４００において、回路基板３００と半導体装置１００Ａとは、例えば、回路基板３００のパッド３１１と、半導体装置１００ＡのＴＳＶ９ａに繋がるＵＢＭ１９とが、半田バンプ４１０で接合され、電気的に接続される。半導体装置１００Ａと半導体装置２００とは、例えば、半導体装置１００ＡのＴＳＶ９ａに繋がる端子１５と、半導体装置２００の端子２３０とが、半田バンプ４２０で接合され、電気的に接続される。
【０１０９】
尚、接合された回路基板３００と半導体装置１００Ａの間、及び、接合された半導体装置１００Ａと半導体装置２００の間には、それぞれ、互いの接合強度を高めるための樹脂（アンダーフィル樹脂）４３０が設けられてもよい。
【０１１０】
電子装置４００では、半導体装置１００ＡのＴＳＶ９ａを通じて、回路基板３００、半導体装置１００Ａ及び半導体装置２００が電気的に接続される。上記のような洗浄工程を経て製造される半導体装置１００Ａを用い、例えばこの図２７に示すような電子装置４００を得ることができる。
【０１１１】
尚、ここでは半導体装置１００Ａを回路基板３００及び半導体装置２００と接続した、３次元実装デバイスである電子装置４００を例示したが、これに限らず、半導体装置１００Ａを用いて各種電子装置を得ることが可能である。
【０１１２】
この第１の実施の形態に係る半導体装置１００Ａでは、上記のような洗浄工程を採用することで、ＴＳＶ９ａ形成用の孔６の内面に付着する堆積物７ａを除去し、或いは減少させることができる。そのため、上記図１０で述べたような、洗浄工程後の孔６に形成される膜の、堆積物７ａの残存に起因した形成不良の発生を抑制することができ、ＴＳＶ９ａのボイド６００の発生、ＴＳＶ９ａからのＣｕ（Ｃｕ2+）６１０の拡散を抑制することができる。また、堆積物７ａの成分（Ｓ）によるＴＳＶ９ａの腐食に起因したボイド６００の発生も抑制することができる。ＴＳＶ９ａのボイド６００の発生を抑制することで、ＴＳＶ９ａの電気的特性、信頼性の低下を抑制することができる。ＴＳＶ９ａからのＣｕ６１０の拡散を抑制することで、トランジスタ３の電気的特性の低下を抑制することができる。
【０１１３】
更に、この第１の実施の形態に係る洗浄工程では、犠牲膜１４を設けることで、上記図６で述べたような、Ｓｉ基板１上の絶縁膜５及びそこに形成されるコンタクトビア４に発生する損傷６２０を抑制することができる。そのため、多層配線１１０の導体部１２（配線１２ａ、ビア１２ｂ、パッド１２ｃ）を高い位置精度で形成し、接続不良の発生を抑制することができ、また、コンタクトビア４と配線１２ａとの接続不良の発生を抑制することができる。
【０１１４】
第１の実施の形態によれば、ＴＳＶ９ａを備えた、電気的特性及び信頼性の高い半導体装置１００Ａを実現することができる。また、そのような半導体装置１００Ａを用い、電気的特性及び信頼性の高い各種電子装置を実現することができる。
【０１１５】
次に、第２の実施の形態について説明する。
上記第１の実施の形態では、犠牲膜１４を形成した基板１００ａに対して第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０を用いた洗浄工程を実施する場合を例示した。このほか、犠牲膜１４を形成していない基板１００に対して第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０を用いた洗浄工程を実施することもできる。ここでは、このような形態を、第２の実施の形態として説明する。
【０１１６】
図２８は第２の実施の形態に係る洗浄方法における第１工程の一例の要部断面模式図、図２９は第２の実施の形態に係る洗浄方法における第２工程の一例の要部断面模式図、図３０は第２の実施の形態に係る洗浄方法における第３工程の一例の要部断面模式図である。
【０１１７】
第２の実施の形態で行う洗浄工程では、まず図２８に示すような第１工程で、孔６及び堆積物７ａが形成された基板１００を、所定の第１洗浄液５０に浸漬する。即ち、犠牲膜１４を形成していない基板１００に対し、上記図１〜図３で述べたような工程を実施し、これを第１洗浄液５０に浸漬する。第１洗浄液５０には、続く第２工程で用いる第２洗浄液６０よりも音波印加時にキャビテーションが発生し易く、比重の大きい、無極性の液を用いる。この第１工程で、基板１００の孔６の内部に第１洗浄液５０を入れる。その後、基板１００を第１洗浄液５０から引き上げる。
【０１１８】
次いで、第１洗浄液５０から引き上げた基板１００を、図２９に示すような第２工程で、所定の第２洗浄液６０に浸漬する。第２洗浄液６０には、先の第１工程で用いた第１洗浄液５０よりも超音波印加時にキャビテーションが発生し難く、比重の小さい、極性の液を用いる。この第２工程で、孔６に第１洗浄液５０が入れられた基板１００が、第２洗浄液６０に浸漬された状態を得る。
【０１１９】
そして、図３０に示すような第３工程で、基板１００が浸漬された第２洗浄液６０、及び、その基板１００の孔６に入れられた第１洗浄液５０に対し、所定の低周波数帯の音波を印加する。所定の低周波数帯の音波を印加することで、孔６の内部の第１洗浄液５０にキャビティ５１を生成し、そのキャビテーション作用により、孔６の内面に付着する堆積物７ａを除去し、或いは減少させる。
【０１２０】
この音波印加時には、孔６の外部の第２洗浄液６０にもキャビティ６１が生成され、キャビテーションが発生し得る。この例では、犠牲膜１４を設けないが、第２洗浄液６０に、基板１００の絶縁膜５やコンタクトビア４の損傷が抑えられる程度のキャビテーション作用しか生じないような場合には、このように基板１００に犠牲膜１４を設けずに洗浄工程を実施することができる。
【０１２１】
例えば、第２洗浄液６０に、第１洗浄液５０に比べ、絶縁膜５やコンタクトビア４の損傷が抑えられるような、極めてキャビテーションが発生し難い液、発生しても極めてキャビテーション作用が弱い液を用いる。或いは、印加する音波を、所定の低周波数帯の範囲で、犠牲膜１４配設時よりも高い周波数に設定する。或いはまた、第１洗浄液５０に、第２洗浄液に比べて極めてキャビテーションが発生し易い液を用いたうえで、印加する音波を、所定の低周波数帯の範囲で、犠牲膜１４配設時よりも高い周波数に設定する。このような手法を用いることで、犠牲膜１４を設けない基板１００に対しても、上記のような洗浄工程が実施可能となる。
【０１２２】
尚、この第２の実施の形態で実施する洗浄工程（第１〜第３工程）にも、上記第１の実施の形態と同様に、上記図１９に示したような洗浄装置５００を用いることができる。音波を印加する第３工程後には、リンス処理を実施してもよい。
【０１２３】
次に、第３の実施の形態について説明する。
上記第１及び第２の実施の形態では、トランジスタ３等を設けた基板１００ａ又は基板１００を例に、その洗浄工程について説明したが、洗浄工程を実施する対象は、そのような基板１００ａ及び基板１００に限定されるものではない。ここでは、第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０を用いた洗浄工程を、インターポーザ（電子装置）の製造に採用した例を、第３の実施の形態として説明する。
【０１２４】
図３１は第３の実施の形態に係るインターポーザの製造方法の一例を示す図である。図３１（Ａ）〜図３１（Ｄ）には、第３の実施の形態に係るインターポーザの製造方法の一例における各工程の要部断面を模式的に図示している。
【０１２５】
この例では、まず図３１（Ａ）に示すように、基板７１０に孔７１１を形成する。基板７１０には、Ｓｉ基板等の半導体基板、半導体基板の表面に酸化膜等の絶縁膜を設けたもの等が用いられる。このような基板７１０に、例えばボッシュプロセスを用いて、例えば基板７１０の表裏面間を貫通する孔７１１を形成する。孔７１１の内面（側壁）には、エッチングガスの成分を含む堆積物７１２が形成される。
【０１２６】
次いで、孔７１１（及び堆積物７１２）が形成された基板７１０に対し、上記のような第１洗浄液５０及び第２洗浄液６０を用いた洗浄工程を実施する。即ち、まず基板７１０を所定の第１洗浄液５０に浸漬し、堆積物７１２が付着した孔７１１の内部に第１洗浄液５０を入れる。そして、基板７１０を第１洗浄液５０から引き上げた後、図３１（Ｂ）に示すように、その基板７１０を所定の第２洗浄液６０に浸漬する。この時、孔７１１の径の大きさによっては、第１洗浄液５０が孔７１１内に留まったままとすることができる。その後、その第２洗浄液６０及び孔７１１の内部の第１洗浄液５０に対し、所定の低周波数帯の音波を印加する。
【０１２７】
このように音波を印加することで、孔７１１の内部の第１洗浄液５０、及び、孔７１１の外部の第２洗浄液６０に、それぞれキャビティ５１及びキャビティ６１を生成させる。孔７１１の内部の第１洗浄液５０に生成されるキャビティ５１は、孔７１１の外部の第２洗浄液６０に生成されるキャビティ６１よりも大きく、比較的キャビテーション作用が強い。孔７１１の内部に選択的に強力なキャビテーション作用を生じさせることで、孔７１１の内面に付着する堆積物７１２を除去し、或いは減少させる。
【０１２８】
音波の印加後、基板７１０を第２洗浄液６０から引き上げ、必要に応じてリンス処理を実施する。
洗浄工程後は、図３１（Ｃ）に示すように、基板７１０の表面に酸化膜等の絶縁膜７２０を形成する。絶縁膜７２０の形成後、図３１（Ｄ）に示すように、孔７１１に導体７３０を埋め込む。導体７３０は、例えば、シード層の形成と、それを給電層に用いたＣｕ等の電解めっきの後、不要な電解めっき層及びシード層を研磨により除去することで、形成することができる。
【０１２９】
以上のような工程により、導体７３０を貫通電極として備えるインターポーザ７００が得られる。
尚、ここでは、図３１（Ａ）の工程において、基板７１０を貫通するような孔７１１を形成するようにしたが、貫通しない有底の孔を形成し、図３１（Ｂ）〜図３１（Ｄ）の例に従った処理を実施してもよい。この場合は、有底の孔に導体７３０を埋め込んだ後、その孔の底部側（間口と反対の側）から基板７１０を研磨し、導体７３０を露出させる工程を加える。
【０１３０】
また、ここでは、貫通電極となる導体７３０のみを備えるインターポーザ７００を例示したが、インターポーザ７００には、このような導体７３０のほか、その導体７３０に電気的に接続される配線が含まれてもよい。例えば、図３１（Ａ）の工程において、孔７１１と共に、配線用の溝を形成し、図３１（Ｂ）〜図３１（Ｄ）の例に従った処理を実施することで、貫通電極と配線を備えるインターポーザを形成する。
【０１３１】
尚、以上の説明では、電子装置（半導体装置）に用いられる、孔が設けられた半導体基板（その表面の絶縁膜等を含む）の洗浄について述べた。このほか、上記の洗浄方法及びその洗浄方法に用いる洗浄装置は、孔が設けられた金属やセラミックス等の各種基板の洗浄にも同様に適用可能である。
【０１３２】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  孔が設けられた第１基板を、第１洗浄液に浸漬し、前記孔内に前記第１洗浄液を入れる工程と、
前記孔内に前記第１洗浄液を入れた前記第１基板を、音波の印加時に前記第１洗浄液よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液に浸漬する工程と、
前記第１基板が浸漬された前記第２洗浄液、及び、前記第２洗浄液に浸漬された前記第１基板の前記孔内の前記第１洗浄液に、前記音波を印加する工程と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【０１３３】
（付記２）  前記第２洗浄液は、前記第１洗浄液とは極性が異なり、前記第１洗浄液よりも比重が小さいことを特徴とする付記１に記載の電子装置の製造方法。
（付記３）  前記音波は、周波数が１０ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ未満であることを特徴とする付記１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【０１３４】
（付記４）  前記第１基板は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に設けられた第１絶縁膜とを含み、
前記孔は、前記第１絶縁膜を貫通し、前記半導体基板の内部に達することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１３５】
（付記５）  前記半導体基板の、前記第１絶縁膜が設けられた面側に、回路素子が設けられていることを特徴とする付記４に記載の電子装置の製造方法。
（付記６）  前記第１基板に、ドライエッチング法を用いて前記孔を形成する工程を含むことを特徴とする付記４又は５に記載の電子装置の製造方法。
【０１３６】
（付記７）  前記ドライエッチング法を用いて前記孔を形成する工程では、形成される前記孔の内面に堆積物が堆積され、
前記音波を印加する工程は、前記音波が印加された前記孔内の前記堆積物の少なくとも一部を除去する工程を含むことを特徴とする付記６に記載の電子装置の製造方法。
【０１３７】
（付記８）  前記音波を印加する工程後に、
前記第１基板を前記第２洗浄液から引き上げる工程と、
前記孔内の前記第１洗浄液を除去する工程と、
前記第１洗浄液が除去された前記孔内に第１導体を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記４乃至７のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１３８】
（付記９）  前記孔内に前記第１導体を形成する工程前に、前記孔の内面及び前記第１絶縁膜の上面に、第２絶縁膜を形成する工程を含み、
前記孔内に前記第１導体を形成する工程は、
前記第２絶縁膜が形成された前記孔内及び前記第２絶縁膜の上面に、前記第１導体を形成する工程と、
形成された前記第１導体及び前記第２絶縁膜を研磨し、前記第１絶縁膜を露出させる工程と
を含むことを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
【０１３９】
（付記１０）  前記孔内に前記第１導体を形成する工程後に、前記孔内の前記第１導体に電気的に接続される第２導体を形成する工程を含むことを特徴とする付記８又は９に記載の電子装置の製造方法。
【０１４０】
（付記１１）  前記孔内に前記第１導体を形成する工程後に、
前記第１基板を前記孔の底部側から研磨し、前記第１導体を露出させる工程と、
前記第１基板を、露出させた前記第１導体を通じて、第２基板と電気的に接続する工程と
を含むことを特徴とする付記８乃至１０のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【０１４１】
（付記１２）  孔が設けられた基板を、第１洗浄液に浸漬し、前記孔内に前記第１洗浄液を入れる工程と、
前記孔内に前記第１洗浄液を入れた前記基板を、音波の印加時に前記第１洗浄液よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液に浸漬する工程と、
前記基板が浸漬された前記第２洗浄液、及び、前記第２洗浄液に浸漬された前記基板の前記孔内の前記第１洗浄液に、前記音波を印加する工程と
を含むことを特徴とする洗浄方法。
【０１４２】
（付記１３）  基板に設けられた孔に入れる第１洗浄液が貯留され、前記基板が浸漬される第１洗浄槽と、
音波の印加時に前記第１洗浄液よりもキャビテーションが発生し難い第２洗浄液が貯留され、前記第１洗浄槽に浸漬されて前記孔に前記第１洗浄液が入れられた後に引き上げられた前記基板が浸漬される第２洗浄槽と、
前記基板が浸漬された前記第２洗浄槽の前記第２洗浄液、及び、前記第２洗浄槽に浸漬された前記基板の前記孔内の前記第１洗浄液に、前記音波を印加する音波印加部と
を含むことを特徴とする洗浄装置。
【符号の説明】
【０１４３】
１  Ｓｉ基板
２  素子分離領域
３  トランジスタ
３ａ  不純物拡散層
３ｂ  ゲート電極
３ｃ  スペーサ
４  コンタクトビア
５，７２０  絶縁膜
６，７１１  孔
７，７ａ，７１２  堆積物
８  ライナー絶縁膜
９，７３０  導体
９ａ  ＴＳＶ
１０  拡散防止膜
１１，１６  絶縁部
１２，１７  導体部
１２ａ  配線
１２ｂ  ビア
１２ｃ，２２１，３１１  パッド
１３，１８，２２２  保護膜
１３ａ，１８ａ，２１，２２２ａ  開口部
１４  犠牲膜
１４ａ，６２０  損傷
１５，２３０  端子
１７ａ  再配線
１９  ＵＢＭ
２０  レジスト
３０，４０  洗浄液
３１  ノズル
４１，５１，６１，５２１  キャビティ
５０  第１洗浄液
６０  第２洗浄液
７０  リンス液
１００，１００ａ，２１０，３１０，７１０  基板
１００ｂ  構造体
１００Ａ，２００  半導体装置
１１０  多層配線
１２０  再配線層
２２０  配線層
３００  回路基板
４００  電子装置
４１０，４２０  半田バンプ
４３０  アンダーフィル樹脂
５００  洗浄装置
５１０  第１洗浄槽
５１１  液圧調整部
５１２  液温調整部
５１３  揺動機構部
５２０  第２洗浄槽
５３０  リンス槽
５４０  音波印加部
５４１  発振器
５４２  振動子
５４３  振動板
５５０  搬送装置
６００  ボイド
６１０  Ｃｕ
７００  インターポーザ
【図１】
2016092324.tif 000003
【図２】
2016092324.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016092324.tif 000007
【図６】
2016092324.tif 000008
【図７】
2016092324.tif 000009
【図８】
2016092324.tif 000010
【図９】
2016092324.tif 000011
【図１０】
2016092324.tif 000012
【図１１】
2016092324.tif 000013
【図１２】
2016092324.tif 000014
【図１３】
2016092324.tif 000015
【図１４】
2016092324.tif 000016
【図１５】
2016092324.tif 000017
【図１６】
2016092324.tif 000018
【図１７】
2016092324.tif 000019
【図１８】
2016092324.tif 000020
【図１９】
2016092324.tif 000021
【図２０】
2016092324.tif 000022
【図２１】
2016092324.tif 000023
【図２２】
2016092324.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2016092324.tif 000027
【図２６】
2016092324.tif 000028
【図２７】
2016092324.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2016092324.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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