(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な支持基板に張り合わせた半導体ウエハからなる被エッチング基板の、少なくとも一枚の前記被エッチング基板の一面側に光源用部品を、他面側に受光部用部品を配置した状態でエッチング槽に浸漬し、トレンチエッチングしながら、形成されたトレンチを経由する前記光源からの透過光量を前記受光部にて測定し、前記トレンチの貫通前後に変化する透過光量変化を検知してトレンチエッチングの終点を検出することを特徴とする湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項２】
前記半導体ウエハがシリコンウエハであることを特徴とする請求項１記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項３】
前記トレンチエッチングがアルカリ溶液を用いたエッチングであることを特徴とする請求項１または２記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項４】
前記アルカリ溶液が水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項３記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項５】
表面が（１００）面のシリコンウエハを用い、水酸化テトラメチルアンモニウム液を用いたエッチング液により、開口部が底部より広いＶ字形状トレンチを形成することを特徴とする請求項４記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法
【請求項６】
前記透明な支持基板が石英ガラスまたは透明樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項７】
前記光源と受光部は、それぞれ前記半導体ウエハのいずれかの面の近傍に配置される測定点との間を、照射用光ファイバーまたは受光用光ファイバーにより接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項８】
前記光ファイバーが石英製光ファイバーであることを特徴とする請求項７記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項９】
前記石英製光ファイバーが耐アルカリ性の樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項８記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１０】
前記光源の波長は、波長４００ｎｍ乃至２．０μｍであることを特徴とする請求項２記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１１】
表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチの開口部側に受光部を配置し、前記トレンチの底部側に光源を配置すること特徴とする請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１２】
表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に光源を配置し、透明支持基板の外周縁側に受光部を配置することを特徴とする請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１３】
表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に受光部を配置し、透明支持基板の外周縁側に光源を配置することを特徴とする請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１４】
前記照射用および受光用の各光ファイバーと前記シリコンウエハとを相対的に平行な、上下運動、左右運動、振り子運動させながらトレンチエッチングすることを特徴とする請求項７記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法。
【請求項１５】
半導体ウエハの一面側に半導体機能領域を形成し、他面側にエッチングマスクを形成後、該一面側に透明支持基板を接着した状態で、前記請求項１記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法により、他面側をＶ字状にエッチングし、他面側のエッチングマスクの除去後、所要の半導体機能領域形成処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記一面側に形成される半導体機能領域がＭＯＳゲート領域であり、前記他面側に形成される半導体機能領域がアノード領域であり、半導体装置が逆阻止ＩＧＢＴであることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な支持基板に張り合わせたシリコンウエハをアルカリ溶液に浸漬させて湿式異方性エッチングして貫通トレンチ（溝）や薄い残シリコン底膜を残したトレンチ（溝）を形成するウエハプロセスを含み、前記支持基板によりウエハ状態が保たれたままウエハプロセスを完了させる半導体装置の製造方法に係り、特には、貫通トレンチエッチングの終点検出プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの湿式エッチングプロセスにおける終点の検出は、従来、図３に示すように、反射式の光学的センサを用いてエッチング面の反射強度を測定して最適なエッチング終点を検出する方法およびその装置が知られ（光源５１、照射光５２、シリコンウエハ５３、反射光５４、受光部５５、スプレーノズル５６、エッチング液５７）、また、レーザー光の波長を変えて反射光の干渉強度の変化からエッチング残りの膜厚を検出し、最適エッチング終点を決める方法およびその装置などが知られている（特許文献１、２）。
また、半導体ウエハに対して、強アルカリ液を用いた異方性エッチングを行う場合、エッチング深さが時間に比例することを利用して終点を決定する時間管理方式や、半導体ウエハとエッチング液中の電極間に流れる電流値の変化からエッチング終点を検出する方法や、厚みセンサーを用いて検出する方法が知られている（特許文献３）。しかし、前記特許文献１〜３に記載の終点検出方法は、いずれも半導体ウエハを一枚づつ処理する枚葉式であり、同時に複数枚数の半導体ウエハを処理することができず、生産効率の面からは好ましいとは言い難い方法である。しかも、半導体ウエハに対して極く浅い表面層をエッチングするものであり、半導体ウエハを貫通するような深いエッチングに対応するものではない。
【０００３】
また、ガラス基板に所定の金属薄膜パターンが形成されるクロムマスクの製造工程では、発光、受光素子を利用した光量変化により、エッチングの終点検出が行われるが、このように光量変化を用いて終点検出を行うこと自体は公知の技術である（特許文献４、５、６−従来の技術）。
【特許文献１】特開平１−２３２７３１号公報
【特許文献２】特開平８−３２５７５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４４０６８号公報
【特許文献４】特開昭６１−１２１３３９号公報
【特許文献５】特開昭６３−１９５３３７号公報
【特許文献６】特開平８−３２５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、半導体ウエハをそのままで、格子状に貫通する深さの溝エッチングを湿式エッチングで形成すると、半導体チップがバラバラになって、次工程以降におけるパシベーションプロセスが複雑となり難しくなり、従来のメサ形半導体チップの製造プロセスと同じになってしまう。そこで、半導体ウエハを貫通するほどの深いエッチング（以降、貫通エッチングと略す）を施すには、耐エッチング性の透明な支持基板に半導体ウエハを貼り付けることにより、格子状に貫通エッチングをしてもウエハ状態を保つことができるようにする必要がある。
このように半導体ウエハを透明支持基板に貼り付けた状態で、湿式異方性エッチングプロセスにより貫通エッチングする場合、エッチング深さの不足または過剰エッチングを避けて最適なエッチング深さとするためにエッチング終点を適切に簡単に決定できることが望まれる。さらに、ウエハ面内およびウエハ間でのエッチングバラツキが少なく、複数枚数のウエハを同時にエッチングして処理効率を上げて生産性の高いプロセスとすることもコスト削減のためには望ましい。
【０００５】
半導体ウエハを、所要のベベル角を有するシリコンチップとなるようにエッチングするために、アルカリ溶液に浸漬させて湿式異方性エッチングして貫通トレンチ（溝）を形成する際や、貫通させないまでも極く薄いシリコン底膜を残した程度のトレンチ（溝）を形成する場合、前記従来の反射光を利用してエッチングの終点を検出する方法では、エッチングの終点となるべき、シリコンウエハが貫通した段階や薄いシリコン底膜を残した段階では、反射光の強度が非常に弱くまた不安定になるため、エッチングの終点を精度良く検出できないという問題があることが分かった。しかも、前記従来の検出方法では装置の構成上、一枚ずつエッチングする枚葉式のエッチングにしか対応できないため、特にエッチングに要する時間が非常に長い場合に量産時の生産性の低下が避けられないという問題もある。そこで、たとえば、５０枚程度の半導体ウエハを一括処理できて生産性の高いバッチ式エッチング方法を採用する場合にも、バラツキの少ない均一なエッチングができると共に、エッチング終点を簡単に適切に検出できる方法が強く求められている。
【０００６】
本発明は、以上説明したような問題点に鑑みて成されたものであり、半導体ウエハを貫通するトレンチ（溝）を湿式エッチングで形成する際にも、半導体ウエハから半導体チップが分離せず、しかも間単に適切なエッチング終点を検出できる方法およびその終点検出方法を用いるエッチング装置、および前記エッチング終点検出方法を用いてウエハをトレンチエッチングするプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許請求の範囲の請求項１記載の本発明によれば、透明な支持基板に張り合わせた半導体ウエハからなる被エッチング基板の、少なくとも一枚の前記被エッチング基板の一面側に光源用部品を、他面側に受光部用部品を配置した状態でエッチング槽に浸漬し、トレンチエッチングしながら、形成されたトレンチを経由する前記光源からの透過光量を前記受光部にて測定し、前記形トレンチの貫通前後に変化する透過光量変化を検知して湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることにより、前記本発明の目的は達成される。
特許請求の範囲の請求項２記載の本発明によれば、前記半導体ウエハがシリコンウエハである特許請求の範囲の請求項１記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好ましい。
特許請求の範囲の請求項３記載の本発明によれば、前記トレンチエッチングがアルカリ溶液を用いたエッチングである特許請求の範囲の請求項１または２記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好ましい。
【０００８】
特許請求の範囲の請求項４記載の本発明によれば、前記アルカリ溶液が水酸化テトラメチルアンモニウムである特許請求の範囲の請求項３記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが望ましい。
特許請求の範囲の請求項５記載の本発明によれば、表面が（１００）面のシリコンウエハを用い、水酸化テトラメチルアンモニウム液を用いたエッチング液により、開口部が底部より広いＶ字形状トレンチを形成する特許請求の範囲の請求項４記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより望ましい。
特許請求の範囲の請求項６記載の本発明によれば、前記透明な支持基板が石英ガラスまたは透明樹脂である特許請求の範囲の請求項１乃至５のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好適である。
【０００９】
特許請求の範囲の請求項７記載の本発明によれば、前記光源と受光部は、それぞれ前記半導体ウエハのいずれかの面の近傍に配置される測定点との間を、照射用光ファイバーまたは受光用光ファイバーにより接続されている特許請求の範囲の請求項１乃至６のいずれか一項に記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好適である。
特許請求の範囲の請求項８記載の本発明によれば、前記光ファイバーが石英製光ファイバーである特許請求の範囲の請求項７記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることができる。
特許請求の範囲の請求項９記載の本発明によれば、前記石英製光ファイバーが耐アルカリ性の樹脂で被覆されている特許請求の範囲の請求項８記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法としてもよい。
【００１０】
特許請求の範囲の請求項１０記載の本発明によれば、前記光源の波長は、波長４００ｎｍ乃至２．０μｍである特許請求の範囲の請求項２記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることが好ましい。
特許請求の範囲の請求項１１記載の本発明によれば、表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチの開口部側に受光部を配置し、前記トレンチの底部側に光源を配置すること特徴とする請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより好ましい。
特許請求の範囲の請求項１２記載の本発明によれば、表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に光源を配置し、透明支持基板の外周縁側に受光部を配置する特許請求の範囲の請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることもできる。
【００１１】
特許請求の範囲の請求項１３記載の本発明によれば、表面が（１００）面のシリコンウエハを用いて、Ｖ字形状トレンチを形成する際に、前記トレンチ開口部側に受光部を配置し、透明支持基板の外周縁側に光源を配置する特許請求の範囲の請求項５記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法としてもよい。
特許請求の範囲の請求項１４記載の本発明によれば、前記照射用および受光用の各光ファイバーと前記シリコンウエハとを相対的に平行な、上下運動、左右運動、振り子運動させながらトレンチエッチングする特許請求の範囲の請求項７記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法とすることがより望ましい。

【００１２】
特許請求の範囲の請求項１５記載の本発明によれば、半導体ウエハの一面側に半導体機能領域を形成し、他面側にエッチングマスクを形成後、該一面側に透明支持基板を接着した状態で、前記特許請求の範囲の請求項１記載の湿式異方性エッチングにおける終点検出
方法により、他面側をＶ字状にエッチングし、他面側のエッチングマスクの除去後、所要の半導体機能領域形成処理を行う半導体装置の製造方法とすることにより、前記本発明の目的は達成される。
【００１３】
特許請求の範囲の請求項１６記載の本発明によれば、前記一面側に形成される半導体機能領域がＭＯＳゲート領域であり、前記他面側に形成される半導体機能領域がアノード領域であり、半導体装置が逆阻止ＩＧＢＴである特許請求の範囲の請求項１５記載の半導体装置の製造方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体ウエハを貫通するトレンチ（溝）を湿式エッチングで形成する際にも、半導体ウエハから半導体チップが分離せず、しかも間単に適切なエッチング終点を検出できる方法およびその終点検出方法を用いるエッチング装置、および前記エッチング終点検出方法を用いてウエハをトレンチエッチングするプロセスを有する半導体装置の製造方法を提供することができる。
本発明によれば、光源や受光のための伝送に光ファイバーなどを用いることから、装置の構成を簡単にすることができ、枚葉式のみならずバッチ式の湿式エッチングにも対応でき、高い生産性を得ることができる。
透明支持基板に半導体ウエハを張り合わせた状態でトレンチエッチングするようにしたので、非常に薄いウエハでもウエハ割れなどが発生することなく安定してトレンチエッチング処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明にかかる、透明支持基板に貼り付けられたシリコンウエハの貫通エッチングを示す断面図、図２は本発明にかかる貫通エッチングの終点を検出するための透過光量変化を示す関係図、図４は本発明にかかる湿式異方性エッチングにおける終点検出装置の概略断面図、図５は、本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部に対向配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、図６は本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、図７は本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された受光用と照射用と光ファイバーの各先端部を示す断面図、図８は本発明にかかる半導体装置の製造方法のプロセスステップを示す断面図、図９は、本発明にかかる半導体ウエハの格子状のトレンチが形成されていることを示す平面図、図１０は、本発明にかかる半導体ウエハを挟む受光用と照射用と光ファイバーを上下、左右に移動させることを示す斜視図、図１１は、測定用の光ファイバーを固定する場合と、移動させる場合における透過光量の変化図の違いを示す図、図１２は、本発明にかかる複数の半導体ウエハのエッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図、図１３は、本発明にかかる１枚の半導体ウエハ内で、エッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図である。
【実施例１】
【００１６】
図８は、本発明にかかる半導体装置として、１２００Ｖ逆阻止ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、以下ＩＧＢＴと略す）を採り上げ、本発明にかかる製造方法をステップごとにシリコンウエハまたはこのウエハを石英ガラス基板に貼り付けた被エッチング基板で示した断面図である。シリコンウエハ１の一方の面（表面）２にＭＯＳゲート構造３を形成後（図８（ａ））、シリコンウエハの他方の面（裏面）４を研削およびエッチングしてウエハ厚を１８０μｍにする（図８（ｂ））。ウエハ１の表面２と研磨後の裏面５にフォトレジスト６やシリコン酸化膜７等の保護膜を形成し（図８（ｄ））、ウエハ裏面５は活性部８に保護膜７１を残すように、ウエハ表面２はスクライブ部に保護膜６１を残すようにパターニングする（図８（ｅ））。ウエハ表面２のスクライブ部の保護膜６１はエッチングストッパになる。ウエハ表面２側を石英ガラス製の支持基板９に貼り付け（図８（ｆ））、必要に応じてウエハ周辺部をフッ素系樹脂溶液を用いてシール１０し、ウエハ表面２へのエッチング液の浸入を防いでもよい（図８（ｇ））。ウエハ１を支持基板９に張り合わせるのは、１２００Ｖ逆阻止ＩＧＢＴにおいて厚さ１８０μｍの薄いウエハを、次工程のアルカリエッチング処理中または処理後にも、ウエハ状態を保って、安定に取り扱うことができるようにするためであり、かつ、ウエハ面内に、格子状の貫通Ｖ字トレンチ１１を形成しても、分離パターニングされたウエハ片１２またはチップ片１２が脱落してしまうのを防ぐためである。１０％水酸化テトラメチルアンモニウム溶液をエッチング液として８０℃、６時間エッチングすると結晶面が（１００）面のシリコンウエハ１では、（１００）面と（１１１）面の交角に５４．７°のテーパー角をもつＶ字トレンチ１１を形成することができる（図８（ｈ））。Ｖ字トレンチ１１を格子状に形成したシリコンウエハ１の平面図を図９に示す。このＶ字トレンチ１１を形成するための湿式異方性エッチングにおいて、エッチング終点を検出するために、断面Ｖ字形状のトレンチ１１の開口部側に受光部１６を配置し断面Ｖ字形状のトレンチ底部の石英ガラス基板側に対向して光源１５を配置する。このＶ字トレンチ１１の貫通によって、急激に増加する光源からの光がＶ字トレンチを通して透過光を、受光部１６にて検出することにより貫通Ｖ字トレンチ１１のエッチング終点を精度良く検出することができる。ウエハ裏面５の保護膜７１を除去し（図８（ｉ））、ドーズ量１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、加速電圧１００ｋｅＶでボロンをイオン注入１３する（図８（ｊ））。イオン注入面へのＹＡＧレーザー照射によりイオン注入したボロンを電気的に活性化させてコレクタ層１４を形成する（図８（ｋ））。このとき、ボロンのイオン注入は前記コレクタ層の形成のみではなく、Ｖ字状トレンチ内にもイオン注入される。Ｖ字状トレンチの側壁表面にもボロン層が弱くドープされることにより、トレンチ１１の表面における電界集中が緩和され、ＩＧＢＴの順耐圧および逆耐圧が改善される。次にＶ字状トレンチを埋める保護膜を酸化膜などにより形成する。ウエハ裏面５側のコレクタ層１４の表面にメタル電極を形成し（図示せず）、チップをピックアッ���して１２００Ｖ逆阻止ＩＧＢＴが完成する。このように逆阻止ＩＧＢＴの製造方法において、シリコンウエハの表面２側にＭＯＳゲート構造を形成後に分離層（この実施例ではＶ字状トレンチ）を形成する場合、分離層（Ｖ字状トレンチ）に注入したドーパント（ボロン）を電気的に活性化させるために、高温炉を用いた高温アニールではシリコンウエハ全体を加熱されるためＩＧＢＴの半導体特性が変動し使用できず、レーザー照射のようにボロンをイオン注入した領域を含む極く近傍のみを所望の温度に加熱できる局所的な熱アニール技術が好ましい。前述した分離層（Ｖ字トレンチ）のテーパー角度が急峻（たとえば８０°）ではレーザー照射が不十分になり、逆阻止能を得るための十分になドーパント活性化が得られない。逆阻止能を得るために分離層（Ｖ字トレンチ）をレーザー照射しドーパント（ボロン）を十分に活性化させるには、本実施例のようにアルカリ液で湿式異方性エッチングし、シリコンウエハの面方位によるエッチング速度の差を利用して、（１００）面と（１１１）面の交角に５４．７°のテーパー角をもつＶ字トレンチを形成することが望ましい。湿式異方性エッチングでウエハを貫通するＶ字トレンチを形成するにはエッチング時間が長いため、バッチ式のエッチング方法が望ましく、本発明によれば、トレンチの貫通によって急激に増加する光源からトレンチと支持基板を通る透過光を受光部にて検出することにより、精度良くエッチングの終点検出ができるので、逆阻止ＩＧＢＴの製造工程において高い生産性を得ることができる。
【実施例２】
【００１７】
図１〜２に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例２を示す。まず、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出装置にかかる図４に示すように、水酸化テトラメチルアンモニウム液などのアルカリ性エッチング液２０を入れたエッチング容器２１に、図１（ａ）に示す石英ガラス製の支持基板２２に張り合わせたシリコンウエハ２３をセットしたウエハキャリア２４を浸漬する。シリコンウエハ２３の片面側に光源２５に接続された石英製光ファイバー２６を、他面側に受光部（フォトダイオード）２７に接続された石英製光ファイバー２８を挿入する。図１に示すように、時間とともにトレンチエッチングが進行すると、トレンチ２９は深く掘れるようになり（図１（ｂ）、（ｃ））、トレンチ２９は貫通する（図１（ｄ））。トレンチ２９が貫通すると、光源２５からトレンチ２９を通った透過光の光量は図２の(ｃ)〜（ｄ）に示すように急激に増加する。図２は横軸にエッチング時間、縦軸に透過光量をとった関係図であり、図４の終点検出装置で、受光部２７で検知した透過光量を目視できるように演算した表示装置に示された関係図である。このように、貫通トレンチ２９が形成されるシリコンウエハ２３の片面側のトレンチ開口部に光源２５を、他面側に受光部２７を配置することにより、トレンチ２９の貫通完了によってトレンチ２９を通して急激に増加する透過光量を、受光部にて検出することにより貫通トレンチエッチングの終点を精度良く検出することができる。
【００１８】
実施例１でも述べたように、シリコンウエハ２３を支持基板２２に張り合わせるのは、シリコンウエハ面内に格子状に形成された貫通トレンチを形成する場合、貫通トレンチによりウエハから切り離されたチップ片が脱落してしまうのを防ぐためである。また、シリコンウエハを支持基板に張り合わせるのは、例えば厚さ１００μｍのような薄いウエハのエッチングする場合、ウエハ割れを防いで、ウエハ状態のままで安定に取り扱うためである。
【実施例３】
【００１９】
図５に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例３を示す。（１００）面３０を表面とするシリコンウエハ２３をアルカリ液２０（例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム）でエッチングするとシリコンウエハ２３の面方位によりエッチング速度に大きな差があるため、（１００）面と（１１１）面の交角に５４．７°のテーパー角をもつＶ字トレンチ２９を形成することができる。このようなＶ字トレンチ２９を形成する場合は、図５に示すようにＶ字トレンチ２９の開口部側に受光部側測定部品３１を配置し、Ｖ字トレンチ底部側に光源側光照射部品３２を配置するとよい。このようにすると、受光量の損失を低減することことができ、エッチング終点の検出精度が向上する。
【実施例４】
【００２０】
図６に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例４を示す。石英ガラス製の支持基板２２に張り合わせたシリコンウエハ２３に貫通するトレンチ２９を形成する場合、トレンチ２９の開口部側に光源側光照射部品３２を配置し、支持基板２２の外周縁部側に受光部側測定部品３１を配置し、トレンチ２９の貫通によって急激に増加する透過光量変化を、トレンチ２９を通して支持基板２２の外周縁部側に散乱された光を受光部側測定部品３１で検知する。この場合は、受光部側測定部品３１の位置をウエハ間の外側に固定することができ、トレンチエッチングに及ぼす受光用光ファイバーの影響をなくすことができる。
【実施例５】
【００２１】
図７に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例５を示す。石英ガラス製の支持基板２２に張り合わせたシリコンウエハ２３に貫通するトレンチ２９を形成する場合、トレンチ２９の開口部側に受光部側測定部品３１を配置し、支持基板１２の外周縁部側に光源側光照射部品３２を配置し、支持基板１２の外周縁部側から光を照射し、トレンチ２９の貫通によりトレンチ２９底部から入る透過光を、トレンチ１４開口部側に設けた受光部側測定部品３１にて検出する。この場合は、支持基板の外周縁部側から照射された光はシリコンウエハの面内のすべてに届けられるので、受光部側測定部品３１の位置はトレンチ上であれば、どこにあってもエッチング終点を検出できるメリットがある。
【実施例６】
【００２２】
図１０に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例６を示す。フッ素樹脂でコーティングされた照射用と受光用の光ファイバー２本を石英ガラス製の支持棒に固定して、バッチ式でエッチング処理中のシリコンウエハの一枚を挟むように照射用と受光用の光ファイバーの対向する光軸間を差し込んだものである。エッチング中は、光ファイバー束（プローブ）を上下、左右、振り子運動させることにより、光ファイバ束とトレンチ開口部との正確な位置合わせが必要なく、エッチング（トレンチのウエハ貫通）を検出することが可能である。また光ファイバ束をシリコンウエハ間の一定位置に固定させておくと、光ファイバ自体の立体的な障害の影響を受けて、光ファイバーの近傍と離れたところとで、エッチングむらが生じる恐れがあったが、上下、左右、振り子運動させることによりエッチングむらが解消される利点がある。
【００２３】
図１１に、本発明にかかる、測定用光ファイバ束（プローブ）の振り子運動の有無と、貫通トレンチの透過光量との関係を示す。振り子運動がない場合は、図１１（ａ）と図１１（ｃ）に示すように、プローブ位置と開口部の位置が正確に合った場合（図１１（ｃ）の符号３５）には、十分な透過光量が得られ明瞭な光量変化によりエッチング終点を検出できるが、プローブと開口部と位置がずれた場合（図１１（ｃ）の符号３６）、十分な光量変化が得られず、終点検出が困難である。従って、振り子運動がない場合はプローブとトレンチの位置関係を正確に位置合わせをエッチング前に、精度よくしておくことが重要となる。一方で、プローブに振り子運動を加えた場合は、図１１（ｂ）と図１１（ｄ）に示すように、プローブとシリコンウエハとの位置合わせをしなくても、透過光量の変化が容易に得られ、明瞭にエッチング終点を検出することができる利点がある。前述の振り子運動としては、プローブとシリコンウエハとを相対的にいずれかまたは両者を移動させることにより実行できるが、シリコンウエハを固定して、プローブに振り子運動させる方法が好ましい。
【実施例７】
【００２４】
図１２に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例７を示す。本発明を用いたバッチ処理（複数ウエハの一括処理）におけるエンドポイント検出例である。この場合は、測定用光ファイバ束（プローブ）３７、３８、３９を、たとえば、複数ウエハの両端と中央との３箇所に配置して終点を検出する。こうすれば、複数ウエハの左端から右端まで、全てのウエハにおいて貫通孔が形成されたことを確認後に、エッチングを終了することができる。
【実施例８】
【００２５】
図１３に、本発明の湿式異方性エッチングにおける終点検出方法にかかる実施例８を示す。実施例８では、一枚のウエハの面内数点におけるエンドポイント検出例である。同一ウエハの面内において貫通孔が形成されたことを確認後に、エッチングを終了することができる。実施例７と８は適宜、必要に応じて本発明の適用実施形態を適切に使い分ければよい。
図９は、シリコンウエハ上に格子状に貫通トレンチ（溝）を一面側からエッチングして形成した状態を示す平面図である。このシリコンウエハは予め石英ガラス支持基板（図示せず）に貼り付けられているので、貫通エッチングの終了後に個々のシリコンチップに分離してバラバラになることが防止される。このようなシリコンウエハに対して照射用と受光用の２つの光ファイバー束（プローブ）を差し込んで、ウエハを２つの対向する光ファイバーで挟むような状態にしてエッチングし、貫通トレンチの形成される際の透過光量の変化を検出する際、もし前記照射−受光の２つの光ファイバーの先端の間の光軸がトレンチ開口部と正確に一致するように位置合わせできず、ずれた場合は、光量の変化が少なくなるため、エッチング終点を正確に検出することが難しいこともある。このような場合でも、本発明によれば、照射用および受光用の光ファイバー束を、シリコンウエハに対して平行に上下運動、左右運動、振り子運動させながら、貫通トレンチからの透過光量をモニタリングすることにより、瞬間的ではあるが必ず光ファイバー間の光軸と開口部が一致する場合が生じるので、この一致した瞬間の光量をエッチング中にモニタリングすれば、光ファイバー束とトレンチ開口部との正確な位置合わせは必ずしも必要なく、容易にエッチング終点（トレンチのウエハ貫通）を検出し決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】透明支持基板に貼り付けられたシリコンウエハの貫通エッチングを示す断面図、
【図２】貫通エッチングの終点を検出するための透過光量変化を示す関係図、
【図３】従来の反射光を用いるエッチング終点の検出方法を示す断面図、
【図４】本発明にかかる湿式異方性エッチングにおける終点検出装置の概略断面図、
【図５】本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、
【図６】本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された照射用と受光用光ファイバーの各先端部を示す断面図、
【図７】本発明にかかるシリコンウエハのトレンチ部と透明支持基板の外周縁部とに配置された受光用と照射用と光ファイバーの各先端部を示す断面図、
【図８】本発明にかかる半導体装置の製造方法のプロセスステップを示す断面図、
【図９】本発明にかかる半導体ウエハの格子状のトレンチが形成されていることを示す平面図、
【図１０】本発明にかかる半導体ウエハを挟む受光用と照射用と光ファイバーを上下、左右に移動させることを示す斜視図、
【図１１】測定用の光ファイバーを固定する場合と、移動させる場合における透過光量の変化図の違いを示す図、
【図１２】本発明にかかる複数の半導体ウエハのエッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図、
【図１３】本発明にかかる１枚の半導体ウエハ内で、エッチング終点を正確に検出する際の測定用光ファイバーの配置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２３  シリコンウエハ
２、  表面側
３、  ＭＯＳゲート領域
４、  裏面側
５、  研磨後の裏面側
６、  フォトレジスト
７、  酸化膜
８、  活性領域
９、２２、  支持基板
１０、  シール
１１、２９、  Ｖ字状トレンチ
１２、  イオン注入
１３、  コレクタ層
１５、  照射側部品
１６、  受光側部品
２０、  エッチング液
２１、  エッチング槽
２４、  ウエハキャリア
２５、  光源
２６、  光源側光ファイバー
２７、  受光部
２８、受光部側光ファイバー
３０、  （１００）面
３１、  受光部側測定部品
３２、  光源側照射部品。
【図１】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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