微空腔的内壁面处理方法技术

提供一种孔的内壁面处理方法，即使要被处理的基体中设置的孔是窄而深的孔，仍能可靠地进行蚀刻和清洗。对设置有基体(100)且可减压的处理空间进行减压，其中该基体在其内部具有被施予处理液(106)的表面以及在该表面中具有开口(110)的微空腔(104)；然后向该被减压的处理空间导入处理液(106)，以处理微空腔(104)的内壁面。这里，该微空腔(104)的纵横比(l/r)为5或更大，或者纵横比小于5且V/S(V：微空腔的容积、S：开口的面积)为3或更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
在半导体领域，传统上是通过基本电子有源元件(基本电子元件)之一的晶体管的微型化来推进高集成化。然而，由于其基本技术之一的曝光技术的停滞，有人开始认为通过微型化来实现高集成化已达极限。此外，基本电子元件的微型化，还会带来大规模集成(LSI)设备化时的设备温度上升或电子泄漏等潜在问题。近来，还开始了不依赖微型化的高集成化的技术开发。其中之一便是LSI的三维化(3D1:3Dimens1nal Integrat1n)技术。为实现此技术，一个必要的技术便是TSV(通过娃片通道(Through Silicon Via))技术。采用了此技术的3D集成化LSI设备，不同于采用引线接合(wire bonding)技术的封装级(package level) 3D集成化设备，也期待所集成的各个设备之间的电相互连接特性的飞跃性的提升，可望作为下一代的高集成化设备。TSV所要求的贯通孔是深度为数十微米至数百微米、纵横比为10以上的窄而深的孔(高纵横比孔)。要形成这样的孔，已提出了在0.5微米至0.25微米的微型电路图案的形成中采用最近所采用的干法刻蚀以及用于去除抗蚀剂的氧等离子体灰化法。然而，在这样的干法蚀刻中，在形成的孔周边部会因干法蚀刻气体、抗蚀剂等致使产生堆积聚合物，而残留于孔内部及其周边部，致使高电阻化或电短路，导致成品率降低。此外，要除去残留的堆积聚合物及清洁孔内部，必须使用湿式清洗。由此，即使在TSV中，也对传统的湿法蚀刻、清洗工艺有更高的要求。然而，经本专利技术团队的研究及实验，发现了以下事项，得知传统的湿法蚀刻、清洗并不足够。也就是说，在蚀刻具有大纵横比的孔的底部，或清洗孔内的情形下，如果使用传统的处理液，则会因为孔窄而深，导致处理液(蚀刻液、清洗液等)可能无法侵入至孔内的情况。因此，可能会发生无法按照预期进行蚀刻或清洗的情况。作为解决方案，也就是传统上一直实施的方法，是在处理液中混入界面活性剂来改善其孔内壁的润湿性，以解决现有问题。然而，虽然为了确保处理液能充分发挥功能而改善润湿性来达成其目的而提出了本提案，但就现状而言，不论是在蚀刻还是清洗中，处理液的调合都不适当。另外，如果要将处理液从被处理体表面供给至孔内，则在孔内会形成环境气体的气泡，从而发生妨碍处理液侵入孔内的现象。该现象在圆筒状的孔中可明显地观察到。已提出了一种在利用超声波振动来清洗复杂且具有多个微小孔的太阳能电池用多晶硅时反复进行减压与加压的技术(参见专利文献I)。然而，专利文献I所公开的技术利用了超声波振动，对于本申请中作为对象的TSV这样的大纵横比的孔图案而言，因相对于形成孔的壁面构成部件的壁厚，壁的高度极其高，因此会发生壁面构成部件因超声波振动而走样变形(图案走样变形)的问题。该问题会随着孔的纵横比越高，或是随着孔图案越微小而更加显著。现有技术文献专利文献日本特开第2012-598号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于上述问题点，经悉心研究而得出，目的在于提供一种孔的内壁面处理方法，即使设置在被处理基体中的孔是窄而深的孔，处理液仍会迅速地侵入并充满孔内，由此能够可靠地进行蚀刻或清洗而不使孔图案走样变形。解决问题的手段本专利技术的一个技术方面提供一种，其特征为:对设置有基体且可减压的处理空间进行减压，其中该基体的内部具有被施予处理液的表面以及在该表面具有开口的微空腔，该微空腔的纵横比(Ι/r)为5或更大，或者纵横比小于5且V/S(V:微空腔的容积、S:开口的面积)为3或更大；然后向所述被减压的处理空间导入前述处理液，以处理前述微空腔的内壁面。专利技术的效果根据本专利技术，即使是窄而深的孔，处理液也会迅速地侵入并充满孔内，由此能够可靠地进行蚀刻或清洗。【附图说明】图1是用于示意性说明当SOI基体上设置的窄而深的孔内存在气泡，而处理液无法渗透至孔底部的状况的说明图。图2是用于示意性说明适合具体展现本专利技术的制造系统的一个示例例的结构图。图3是示意性示出图2所示制造管线的一部分的结构图。图4是用于示意性说明药匣302内部具有的处理(药)液供给系统的合适的结构的说明图。图5是示意性示出减压废液槽207的结构图。图6是用于示意性说明另一合适的处理腔室的结构图。图7是用于示意性说明图6中处理腔室501的内壁面上设置的氮气(N2)气体喷出口的排列与喷出方向的俯视图。图8是示出水的饱和蒸气压曲线的示意图。【具体实施方式】图1是用于示意性说明当SOI基体上设置的窄而深的孔内存在气泡，而处理液无法渗透至孔底部的状况的说明图。图1中所示，附图标记100为SOI基体、101为Si (娃)半导体基板、102为S12 (氧化硅)层、103为Si层(103-1，103-2)、104为孔、105为气泡、106为处理液、107为气液界面、108为内侧壁面(108-1，108-2)、109为内底壁面以及110为开口。在常压环境下，当对SOI基体100的表面供给处理液时，即使对于Si层103的内侧壁面的润湿性良好，仍可能发生孔104内(微空间，micro space)无法充分被处理液填满的状况(图1示意性地示出一个示例)。仔细观察孔104内未被处理液填满的状况，会发现孔104内存在气泡105。当SOI基体100维持静止状态时，气泡105会呈被处理液106堵塞的状态而保留在孔104内。在存在气泡105的状况下，对于SOI基体100，将超声波振动施加至SOI基体时，孔104内会发生气液交换，孔104内会迅速被处理液填满。或者是，在将超声波振动施加至SOI基体的同时对SOI基体100的表面上供给处理液时，更加会阻止气泡形成，气泡104有较难形成的倾向。但是，如果超声波振动的振动过大或过于激烈，则将要形成的或是正在形成的例如图案便会走样变形，因此本专利技术中不优选采用超声波振动。就算采用，也优选在不引发图案走样变形的范围内平稳地进行超声波振动。假设孔104的开口直径为「r」、从孔104的开口位置至内底壁面109的深度为「I」，则所谓的纵横比可以「Ι/r」表示。在孔104内形成气泡105的条件有处理液的表面张力、黏度、液成分、侧壁面108的表面平滑性、所使用的处理液的润湿性、「r」「I」的大小与纵横比等，参数众多，难以一概而论。本专利技术团队首先针对如图1所示构造材的SOI基体，将孔104的内部构造形成为不限于圆筒的各种孔，并使用超纯水作为处理液，来验证气泡的形成倾向。孔104的内部构造不限于圆筒形状，还对尺寸进行各种改变，做成包袱形状(开口的下部呈袋状或锥状扩张)、矩形形状(开口呈正方形、长方形、菱形等四方形状)、三角形状、六角形状、椭圆形状、超椭圆形状、星形形状。结果发现，假设孔104的开口 110的面积为「S」、内容积为「V」，则不管是哪种形状，从「V/S」的值在「3」左右开始，形成气泡的难易程度有快速增加的倾向。其中，将孔104的内侧壁面为曲面的情况(如圆筒或椭圆那样)与具有角(如矩形那样)的情况进行对比，可知曲面的情况更易形成气泡。其原因虽仅属推测，但可认为如果内壁具有角，则因气泡有成为球体的强烈倾向，因此角难以被气泡占据，液体会通过角而到达内底壁面109，结果变得容易发生气液交换，孔空间会被液体填满。因此，分别使用氢氟酸(hydrofluor本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微空腔的内壁面处理方法，其特征在于：对设置有基体且可减压的处理空间进行减压，其中该基体的内部具有被施予处理液的表面以及在该表面具有开口的微空腔，该微空腔的纵横比(l/r)为5或更大，或者纵横比小于5且V/S(V：微空腔的容积、S：开口的面积)为3或更大；然后向所述被减压的处理空间导入上述处理液，以处理上述微空腔的内壁面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井健，吉田达郎，平塚亮辅，石川俊，大见忠弘，长谷部类，高野顺，菊山裕久，山本雅士，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，斯泰拉化工公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP