(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に表面加工液が満たされるとともに、底面部に半導体ウエハが支持され、上向きの半導体ウエハの被加工面が表面加工液にて覆われる表面加工用ポットと、
前記表面加工用ポットの真上近傍に配置され、所定量の表面加工液を一時的に貯留するためのタンクと、
前記タンクと前記表面加工用ポットをつなぎ、タンク側開口部が前記表面加工用ポット内の半導体ウエハの中心部に位置する移送通路と、
前記タンク内部に配置された弁体であって、前記移送通路を開閉してタンク内の表面加工液を表面加工用ポットに供給するための開閉手段と、
前記開閉手段の下部中央から垂下されるとともにその先端部が前記移送通路を通じて前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置され、前記移送通路が開かれた際に前記タンク内に貯留されている表面加工液をその外周部を伝って表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下させる液ガイド用棒体と、
を備え、
前記液ガイド用棒体は、前記弁体内部を貫通する貫通孔に接続された排液パイプであり、前記貫通孔に設けられたバルブを開くことにより前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置する同排液パイプの先端部の開口から前記貫通孔を通じて前記表面加工用ポット内の液を強制排液する
ことを特徴とする枚葉式表面加工装置。
【請求項２】
前記タンクには上向きに開口した注入口が備えられ、当該注入口を通して表面加工液をタンク内に導入するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の枚葉式表面加工装置。
【請求項３】
表面加工用ポットの上面開口部が蓋材にて塞がれるとともに、この蓋材には表面加工用ポットの側壁から希釈液を垂下させるための液通路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の枚葉式表面加工装置。
【請求項４】
表面加工用ポットの底面部に半導体ウエハを支持する工程と、
前記表面加工用ポットの真上近傍に配置されたタンクに所定量の表面加工液を貯留する貯留工程と、
前記タンク内部に配置された弁体からなる開閉手段によって前記タンク下端と前記表面加工用ポットをつなぐ移送通路が開かれた際に、前記タンク内に貯留されている表面加工液を、前記開閉手段の下部中央から垂下されてその先端部が前記移送通路を通じて前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置された排液パイプの外周部を伝って表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下させる給液工程と、
所定の表面加工時間が経過した後、希釈液を表面加工用ポット内に流し込む希釈工程と、
前記弁体内部を貫通し且つその先端に前記排液パイプが接続された貫通孔に設けられたバルブを開くことにより、前記排液パイプの前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置する先端部の開口から前記貫通孔を通じて前記表面加工用ポット内の液を強制排液する排液工程と
を具備することを特徴とするダイヤフラムの製造方法。
【請求項５】
前記貯留工程に先立つ前処理として、前記タンク内に前処理液を注入した後に前記開閉手段を作動させて移送通路を開き、前記注入した前処理液を前記排液パイプを伝って表面加工用ポット内に移送した後に前記開閉手段を作動させて移送通路を閉じる請求項４に記載のダイヤフラムの製造方法。
【請求項６】
前記希釈工程では、表面加工用ポットの上面開口部を塞ぐ蓋材に形成された液通路を通じて希釈液を表面加工用ポットの側壁から垂下することで半導体ウエハの外周側から中心部に向かって希釈液を流すと同時に、前記タンクにも希釈液を注入して該希釈液を前記移送通路から半導体ウエハの中央部に落下させる請求項４又は５に記載のダイヤフラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハを１枚ずつ、その表面をエッチングやめっき等により加工する枚葉式の表面加工装置に関するもので、例えば、半導体圧力センサや半導体加速度センサ等の製造の際に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体圧力センサや加速度センサは、ダイヤフラムと呼ばれる感知部の厚み精度が、その性能を左右し、高精度のセンサにおいては、±１μｍ以下の精度が要求される。
【０００３】
一般的にダイヤフラムを形成する方法として、水酸化カリウムによるアルカリエッチングや、硝酸・酢酸・フッ酸の混酸による酸エッチングが行われている。いずれのエッチングにおいても通常、ダイヤフラム厚を狙いの厚みに加工するのに、エッチング量（加工量）とエッチングレート（エッチング速度）からエッチング時間を算出し、そのエッチング時間で管理している。
【０００４】
例えば、半導体センサの加工工程の中に、アルカリエッチングによってダイヤフラム形状を形成した後、強度アップのためコーナー部のＲ付けや狙いのダイヤフラム厚に合わせ込むためのライトエッチング工程がある。この工程は、硝酸・酢酸・フッ酸の混酸により数ミクロンの微小なエッチングを行う。このようなエッチングにおいて、エッチング時間の管理でダイヤフラム厚を狙いの厚みに加工するには、エッチングレートをいかに安定させるか、エッチングの開始やエッチングの停止のタイミングをいかに安定させるかが、高精度エッチング実現のカギとなる。
【０００５】
ところが、エッチングレートは、処理液温度、処理液濃度、処理液量、攪拌条件によって変化する。さらに、硝酸・酢酸・フッ酸の混酸によるエッチングにおいては、エッチングレートは、液組成比（混合比）によっても変化する。また、エッチング時間とは、エッチング液がウエハの被処理面に浸されエッチングが開始された時から、水洗によってエッチング液が完全に希釈されてエッチングが停止するまでの時間であるが、このエッチング開始・停止タイミングを正確に把握する手段はなく、エッチング量をエッチング時間のみで管理するのは非常に困難である。
【０００６】
そこで、本願出願人は、特願平１０−２８３１０号において、高精度のエッチングを実現したエッチング装置を提案している。より具体的には、図４に示すように、表面加工用のポット１００の底面部にシリコンウエハ１０１をセットするとともにポット１００内にエッチング液１０２を入れ、当該ポット１００を、水平面でのＸ−Ｙ方向に揺動する載置台１０３の上に搭載してエッチングを行うようにした。また、この装置においては、ダイヤフラム厚を狙いの厚みに加工する手段として次の２つの方法を提案している。１つは、表面加工用ポット１００の底面部に、エッチングの進行状況を検出するための厚さセンサ１０４を設けており、狙いのダイヤフラム厚に達した時点でバルブ１０５を開いて水洗によりエッチングを停止させている。もう一つは、エッチング液１０２の給液タイミング（エッチング開始時間）を、ポット１００の内部に配した電極１０６とウエハ１０１の裏面の電極１０７による電極１０６，１０７間の導通により検出し、エッチング時間を高精度に管理している。
【０００７】
ところが、更なる考察の結果、エッチングレートの安定化やエッチングの開始・停止の再現性の向上等により、エッチングの進行を検出するセンサ１０４や給液タイミングを検出する電極１０６，１０７を配さなくとも、エッチング時間のみでエッチング量の管理が可能であることが判明した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、新規な構成にて表面加工の開始の再現性を高めることができ、それにより、表面加工量を時間のみで管理可能となる枚葉式表面加工装置およびダイヤフラムの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の枚葉式表面加工装置は、内部に表面加工液が満たされるとともに、底面部に半導体ウエハが支持され、上向きの半導体ウエハの被加工面が表面加工液にて覆われる表面加工用ポットと、前記表面加工用ポットの真上近傍に配置され、所定量の表面加工液を一時的に貯留するためのタンクと、前記タンクと前記表面加工用ポットをつなぎ、タンク側開口部が前記表面加工用ポット内の半導体ウエハの中心部に位置する移送通路と、前記タンク内部に配置された弁体であって、前記移送通路を開閉してタンク内の表面加工液を表面加工用ポットに供給するための開閉手段と、前記開閉手段の下部中央から垂下されるとともにその先端部が前記移送通路を通じて前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置され、前記移送通路が開かれた際に前記タンク内に貯留されている表面加工液をその外周部を伝って表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下させる液ガイド用棒体と、を備え、前記液ガイド用棒体は、前記弁体内部を貫通する貫通孔に接続された排液パイプであり、前記貫通孔に設けられたバルブを開くことにより前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置する同排液パイプの先端部の開口から前記貫通孔を通じて前記表面加工用ポット内の液を強制排液することを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、表面加工用ポットの真上近傍に配置されたタンクにおいて、所定量の表面加工液が一時的に貯留される。そして、開閉手段の作動によりタンク内の表面加工液が通路を通して表面加工用ポットに供給される。この表面加工用ポットにおいて、底面部に半導体ウエハが支持され、内部に満たされた表面加工液にて上向きの半導体ウエハの被加工面が覆われ、半導体ウエハの被加工面が表面加工液にて処理される。
【００１１】
ここで、前述したタンクから表面加工用ポットに表面加工液が供給されるとき、表面加工液は自然落下で表面加工用ポット、即ち、ウエハ表面上に給液される。そのため表面加工液を短時間で給液でき、給液時間（液がウエハ表面全面に均一に広がる時間）のばらつきを減少させ、表面加工開始時間の再現性を高めることができる。
また、前記タンクと前記表面加工用ポットをつなぐ移送通路は、タンク側開口部が表面加工用ポット内の半導体ウエハの中心部に位置することから、タンク内の液が表面加工用ポットに移送通路を通して供給されるときにおいて、半導体ウエハの中心部に位置するタンク側開口部から半導体ウエハの外周側に向かって液が流れる。よって、ウエハ面内において均等なる加工動作が行われ、高精度なる表面加工の開始動作が可能となる。
また、開閉手段の下部中央から垂下されるとともにその先端部が移送通路を通じて表面加工用ポットの底面部近傍に位置される液ガイド用棒体が配置されていることにより、移送通路が開かれた際に前記タンク内に貯留されている表面加工液が液ガイド用棒体の外周部にてガイドされながら表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下される。よって、液供給動作が安定化する。
【００１２】
このようにして、表面加工の開始の再現性を高めることができ、それにより、表面加工量を時間のみで管理可能とすることができるようになる。
また、請求項２に記載のように、前記タンクには上向きに開口した注入口が備えられ、当該注入口を通して表面加工液をタンク内に導入すると、注入口の開口面が上向きとなっているため、サックバックバルブ等の液だれ防止用バルブを配管系に設けなくても、簡素な配管系で、送られる処理液の液だれを防止でき、加工液をポット内に高精度で給液することが可能となる。このため、２種類以上の加工液をポット内で混合して処理液とする場合においても、加工液の組成比や液量の再現性を確保でき、加工速度を安定させることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載のように、表面加工用ポットの上面開口部が蓋材にて塞がれ、この蓋材に表面加工用ポットの側壁から希釈液を垂下させるための液通路を設けると、半導体ウエハの被加工面を表面加工液にて表面加工した後において希釈液にて希釈されるが、このとき、液通路を通して希釈液が表面加工用ポットの側壁から垂下され、この希釈液が表面加工用ポットの底面部に支持された半導体ウエハに向かう。つまり、半導体ウエハの被加工面において外周側から中心部に向かって希釈液が流れ、表面加工液が希釈される。よって、ウエハ面内において均等なる希釈動作が行われ、高精度なる表面加工の停止動作が可能となる。
請求項４に記載のダイヤフラムの製造方法は、表面加工用ポットの底面部に半導体ウエハを支持する工程と、前記表面加工用ポットの真上近傍に配置されたタンクに所定量の表面加工液を貯留する貯留工程と、前記タンク内部に配置された弁体からなる開閉手段によって前記タンク下端と前記表面加工用ポットをつなぐ移送通路が開かれた際に、前記タンク内に貯留されている表面加工液を、前記開閉手段の下部中央から垂下されてその先端部が前記移送通路を通じて前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置する排液パイプの外周部を伝って表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下させる給液工程と、所定の表面加工時間が経過した後、希釈液を表面加工用ポット内に流し込む希釈工程と、前記弁体内部を貫通し且つその先端に前記排液パイプが接続された貫通孔に設けられたバルブを開くことにより、前記排液パイプの前記表面加工用ポットの底面部近傍に位置された先端部の開口から前記貫通孔を通じて前記表面加工用ポット内の液を強制排液する排液工程とを具備する。
この構成によれば、表面加工用ポットの真上近傍に配置されたタンクにおいて、所定量の表面加工液が一時的に貯留される。そして、開閉手段の作動によりタンク内の表面加工液が通路を通して表面加工用ポットに供給される。ここで、前述したタンクから表面加工用ポットに表面加工液が供給されるとき、表面加工液は自然落下で表面加工用ポット、即ち、ウエハ表面上に給液される。そのため表面加工液を短時間で給液でき、給液時間（液がウエハ表面全面に均一に広がる時間）のばらつきを減少させ、表面加工開始時間の再現性を高めることができる。
また、タンク内の液が表面加工用ポットに移送通路を通して供給されるときには、半導体ウエハの中心部に位置するタンク側開口部から半導体ウエハの外周側に向かって液が流れる。よって、ウエハ面内において均等なる加工動作が行われ、高精度なる表面加工の開始動作が可能となる。
また、移送通路が開かれた際には、前記タンク内に貯留されている表面加工液が、前記開閉手段の下部中央から垂下されてその先端部が移送通路を通じて表面加工用ポットの底面部近傍に位置する排液パイプの外周部にてガイドされながら表面加工用ポット内の半導体ウエハの中央部に落下される。よって、液供給動作が安定化する。
また、請求項５に記載のように、前記貯留工程に先立つ前処理として、前記タンク内に前処理液を注入した後に前記開閉手段を作動させて移送通路を開き、前記注入した前処理液を前記排液パイプを伝って表面加工用ポット内に移送した後に前記開閉手段を作動させて移送通路を閉じることとすれば、半導体ウエハ面内に数百から存在する各々ダイヤフラムにおいての表面加工ばらつきを低減することができ、表面加工液を給液した時、速やかに表面加工が開始される。
また、請求項６に記載のように、前記希釈工程では、表面加工用ポットの上面開口部を塞ぐ蓋材に形成された液通路を通じて希釈液を表面加工用ポットの側壁から垂下することで半導体ウエハの外周側から中心部に向かって希釈液を流すと同時に、前記タンクにも希釈液を注入して該希釈液を前記移送通路から半導体ウエハの中央部に落下させることとすれば、十分な希釈液量を確保して希釈時間を短縮できる。またこのように２系統の給水口を、半導体ウエハの中央部と外周部に設けることで、半導体ウエハ面内に均一に希釈液を供給し希釈ばらつきを低減させることができる。当然のことながら、表面加工液の希釈中も表面加工は進行しているため、表面加工の停止時間（洗浄時間）を短縮すれば、希釈中に進行する表面加工量は小さくなり、表面加工量を狙い値で止めやすくなり、またウエハ面内の表面加工ばらつきも抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における枚葉式表面加工装置の全体構成図を示す。本表面加工装置はライトエッチング装置であって、半導体ウエハをマスクを用いて水酸化カリウム等のエッチング液によるウェットエッチングにより凹部を形成した後（ダイヤフラムを形成した後）において、数μｍの等方性エッチングを行い、角部にＲ（丸み）を付けるとともに狙いのダイヤフラム厚に合わせ込むためのものである。このライトエッチングを行うための処理液として、硝酸と酢酸とフッ酸の混酸を用いている。
【００１７】
また、本実施形態では、前述の混酸によるエッチングを行うに先立ち、硝酸による前処理を行っている。この前処理を行うのは次の理由による。微細な凹凸を有するウエハの被処理面にエッチング液を給液した際、凹部に気泡溜りができ、気泡が除去されるまで局部的にエッチングが行なわれない部分が発生する。そのため、前処理において、エッチング反応を起こさず、且つエッチング液の成分の一つである硝酸を用いて気泡を除去し、次にエッチング液を入れた時、エッチング液のウエハ面内への広がり（濡れ性）を良好にすることができるようにしている。
【００１８】
図１でのライトエッチング装置におけるエッチング槽を、図２に拡大して示す。さらに、図２でのエッチング槽としてのエッチングポット１を図３に拡大して示す。
【００１９】
まず、表面加工用ポットであるエッチングポット１を、図３を用いて説明する。
図３において、エッチングポット１は、基材としてのプレート状のウエハベース２と、筒状のウエハパイプ３とを具備し、ウエハベース２の上には、半導体ウエハとしてのシリコンウエハ４が載置できるとともにその上にウエハパイプ３が一方の開口部を下にした状態で載置されている。つまり、シリコンウエハ４が筒状のウエハパイプ３の下面開口部を塞ぐように配置されている。ウエハベース２は、シリコンウエハ４を載せる台の役割をしており、シリコンウエハ４のマスキング面が自然なそりを保てるよう外気との連通孔５が設けられている。
【００２０】
また、ウエハベース２におけるウエハ載置部の外周側には凹部６が環状に形成され、この凹部６にはウエハパイプ３に固定された突部７が嵌合する。このように凹部６は、位置合わせの機能を持つ。さらに、ウエハベース２における凹部６の外周側（ウエハ載置部の周囲）には、平坦なシール面Ｓ１が環状に形成され、シール面Ｓ１には凹部８が環状に形成され、凹部８が真空用ポケットとして機能する。また、ウエハパイプ３の下面での内周部にはウエハ形パッキン９が固定され、このパッキン９は、シリコンウエハ４の縁部上面をシールすべくウエハ形状に形抜きされている。シール部材としてのウエハ形パッキン９により、ウエハパイプ３内に満たされるエッチング液に対しシールすることができる。また、ウエハパイプ３における下面外周部には平坦なシール面Ｓ２が環状に形成され、このシール面Ｓ２には凹部１０が環状に形成され、凹部１０が真空用ポケットとして機能する。ここで、ウエハベース２のシール面Ｓ１とウエハパイプ３のシール面Ｓ２とが対向するとともに、凹部８と凹部１０は対向している。
【００２１】
ウエハベース２のシール面Ｓ１とウエハパイプ３のシール面Ｓ２との間には、ゴム等の弾性材からなるＸ形パッキン１１が配置されている。そして、真空引きユニットＵvac （図１参照）で凹部８，１０の内部を真空化すると、内部の真空と大気圧との差圧によりＸ形パッキン１１が弾性変形し、ウエハベース２とウエハパイプ３を吸引して引き寄せ、シリコンウエハ４とウエハ形パッキン９とを挟み込む。このようにしてエッチング液は、シリコンウエハ４のマスキング面に液が漏れることなくウエハパイプ３内に保持される。
【００２２】
このように構成したエッチングポット１が図２に示すように揺動機構を設けた装置にセットされ、エッチングポット１内に表面加工液としてのエッチング液１２が注入される。このように、エッチングポット１の内部にエッチング液１２が満たされるとともに、エッチングポット１の底面部にシリコンウエハ４が支持され、上向きのシリコンウエハ４の被加工面がエッチング液１２にて覆われる。
【００２３】
図２において、エッチングポット１が揺動ベース（ポット載置台）１３の上に搭載されるとともに、エッチングポット１の上面開口部が蓋材としての揺動キャップ１４にて塞がれる。揺動ベース１３と揺動キャップ１４は、基材としての本体ベース１５の上に水平方向（詳しくは、水平方向における直交するＸ・Ｙ軸方向；以下、Ｘ−Ｙ方向という）に移動可能に支持されている。より詳しくは、本体ベース１５とキャップベース２０との間において、直交して配置された直動軸受１６と１７、および１８と１９を介して水平方向に揺動可能に支持されている。また、本体ベース１５とキャップベース２０との間には２本の支柱２１，２２が介在されている。
【００２４】
キャップベース２０の中央部にはタンクとしての給排液ブロック２３が固定されている。給排液ブロック２３は上面が開口する有底筒状をなしている。給排液ブロック２３には、注液通路２４，２５，２６が形成され、注液通路２４を通して前処理液（硝酸）が、また注液通路２５を通してエッチング液が、さらに注液通路２６を通して純水が、それぞれ給排液ブロック２３内に注入できるようになっている。ここで、注液通路２４，２５の開口面（注入口２４ａ，２５ａ）が給排液ブロック２３の外周上部において水平になっている。つまり、注入口２４ａ，２５ａは上向きに開口している。この注入口２４ａ，２５ａを通って液が給排液ブロック２３内に導入される。
【００２５】
注液通路２４には、図１の給液ポンプ２７が接続され、給液ポンプ２７によりタンク２８内の前処理液２９を定量供給することができるようになっている。また、図２の注液通路２５には図１の給液ポンプ３０が接続され、給液ポンプ３０によりタンク３１内のエッチング液３２を定量供給することができるようになっている。本実施形態においては、図１の給液ポンプ２７，３０としてテフロン製のベーロズポンプを用いており、給排液ブロック２３を介してのエッチングポット１内への給液精度として±０．１ｃｃ（給液量４０ｃｃ時）を達成している。
【００２６】
このように、給排液ブロック２３がエッチングポット１の真上近傍に配置され、その内部に所定量のエッチング液を一時的に貯留することができるようになっている。
【００２７】
図２の給排液ブロック２３の底面中央部には上下に延びる移送通路３３が形成され、この通路３３にて給排液ブロック２３とポット１がつながっている。また、移送通路３３の下端を開口部３３ａとしており、開口部３３ａはポット１内のシリコンウエハ４の中心に位置している。また、給排液ブロック２３の上面開口部は蓋材３４にて塞がれている。給排液ブロック２３の内部において弁体３５が配置され、この弁体３５は移送通路３３を塞ぐためのものである。蓋材３４にはシリンダ３６が固定され、シリンタ３６のロッド３６ａがジョイント３７を介して弁体３５と連結されている。シリンダ３６は単動引き出しタイプのシリンダであり、通常はばね３８の圧縮力によりロッド３６ａが下方に付勢され、弁体３５が移送通路３３を塞いでいる。このように弁体３５が移送通路３３を閉じた状態から、シリンダ３６を駆動させることにより、弁体３５が上動して移送通路３３を開けることができる。これにより、給排液ブロック２３内の液３９を移送通路３３を通してエッチングポット１に注入できるようになっている。このようにして弁体３５が垂直方向に直動して移送通路３３が開閉される。
【００２８】
本実施形態においては、弁体３５とシリンタ３６とばね３８により、給排液ブロック２３とエッチングポット１をつなぐ移送通路３３を開閉して給排液ブロック２３内の液をポット１に供給するための開閉手段が構成されている。よって、この開閉手段と移送通路３３によりブロック２３からポット１への給液が行われる。
【００２９】
また、弁体３５の下部中央には、液ガイド用棒体としての排液パイプ４０が垂下されており、このパイプ４０は移送通路３３を通り、エッチングポット１の底面部近傍まで延びている。このようにして、通路３３の開口部３３ａには鉛直方向に延びるパイプ４０が配置されている。排液パイプ４０には、図１に示すようにエジェクタ４１が接続され、バルブ４２を開くことによってエジェクタ４１のバキューム効果にてエッチングポット１内の液を強制排液することができるようになっている。
【００３０】
図２の揺動キャップ１４内には純水洗浄用の液通路４３が形成されるとともに、下部外周部には液通路４４が形成されている。液通路４４は側面に開口する溝形状をなしている。液通路４３と液通路４４は連通している。そして、図１の給水バルブ４５を開くことで液通路４３を通して液通路４４に純水が供給されるとともに、液通路（リング状ポケット）４４に溜まった純水が図２のウエハパイプ３の内壁に沿って全周からエッチングポット１内に流れ込むようになっている。このように、液通路４３，４４により、ポット１の側壁から希釈液である純水を垂下させることができ、この純水によりシリコンウエハ４の被エッチング面を希釈洗浄することができる。
【００３１】
また、図２の揺動キャップ１４には排液通路４６が形成され、この通路４６を通してポット１内でオーバーフローした液を図１の排水ピット４７に流すことができるようになっている。さらに、給水中に図１の給気バルブ４８を開くことで窒素ガス等の不活性ガスを純水に混合して流したり、洗浄の最後に配管中に残った純水を排出することができるようになっている。同様に、バルブ５９を開けることにより純水をブロック２３の注液通路２６に供給できるとともにバルブ６０を開けることにより窒素ガス等の不活性ガスを注液通路２６に供給することができる。
【００３２】
図１において、本体ベース１５を支持するベースプレート４９にはＸ−Ｙ揺動ユニットＵswi が固定されている。Ｘ−Ｙ揺動ユニットＵswi はモータ５０を有し、モータ出力軸５０ａの回転に伴いＸ−Ｙ揺動機構５１を介して揺動ベース１３がＸ−Ｙ方向に揺動されるようになっている。また、図１において、真空引きユニットＵvac はバッファタンク５２、バキュームポンプ５３、バルブ５４，５５，５６等を備えている。バキュームポンプ５３の駆動によりバッファタンク５２を介して図３の凹部（ポケット）８の真空引きを行うことができる。
【００３３】
次に、図１に示したエッチング装置を用いたエッチング方法について述べる。
図３に示すように、シリコンウエハ４をエッチングポット１にセットする。このエッチングポット１を図２の揺動ベース１３の上にセットし、揺動キャップ１４を載せてクランプねじ５７，５８でＸ−Ｙ方向に揺動可能に支持する。そして、図１の給液ポンプ２７で前処理液２９としての硝酸を汲み上げて、給排液ブロック２３の注液通路２４を通して給排液ブロック２３の内部に注入する。この際、上向きに開口した注入口２４ａを通して液を給排液ブロック２３内に導入するようにしたので、サックバックバルブ等の液だれ防止用バルブを配管系に設けなくても、簡素な配管系で、送られる液の液だれを防止でき、液をポット１内に高精度で給液することが可能となる。
【００３４】
前処理液を所定の量（本実施形態では１５ｃｃ）だけブロック２３内に注入した後、給液ポンプ２７を停止させる。そして、弁体３５を上動し移送通路３３を開いて前処理液を自然落下により素早くエッチングポット１に注入する。前処理液をポット１に移送した後、弁体３５を下動させて移送通路３３を塞ぐ。
【００３５】
そして、エッチングポット１のＸ−Ｙ揺動を開始し、前処理を行う。同時に、図１の給液ポンプ３０でエッチング液３２としての硝酸と酢酸とフッ酸の混合液を汲み上げて、給排液ブロック２３の注液通路２５を通して給排液ブロック２３の内部に注入する。この際、上向きに開口した注入口２５ａを通して液を給排液ブロック２３内に導入するようにしたので、サックバックバルブ等の液だれ防止用バルブを配管系に設けなくても、簡素な配管系で、送られる液の液だれを防止でき、液をポット１内に高精度で給液することが可能となる。このように上向きに開口した注入口２４ａ，２５ａを用いて、２種類以上の加工液をポット１内で混合して処理液とする場合においても、加工液の組成比や液量の再現性を確保でき、加工速度を安定させることができる。
【００３６】
エッチング液を所定の量（本実施形態では４００ｃｃ）だけブロック２３内に注入した後、給液ポンプ３０を停止させる。
前処理時間（本実施形態では３０秒）が経過した後、弁体３５を上動し移送通路３３を開いてエッチング液を自然落下により素早くエッチングポット１に注入する。このとき、前処理時に注入した硝酸と、エッチング液として注入する硝酸・酢酸・フッ酸の混合液を混ぜ合わせると、所望のエッチング液組成となるようにしてある。そして、ポット１においてシリコンウエハ４の被加工面がエッチング液にて所定時間エッチングされる。
【００３７】
このブロック２３内の液がポット１に移送通路３３を通して供給されるときにおいて、給排液ブロック２３とポット１をつなぐ移送通路３３は、開口部３３ａがポット１内のシリコンウエハ４の中心部に位置するものであるので、シリコンウエハ４の中心部に位置する開口部３３ａからシリコンウエハ４の外周側に向かって液が流れる。よって、ウエハ面内において均等なる加工動作が行われ、高精度なるエッチングの開始動作が可能となる。
【００３８】
また、移送通路３３での開口部３３ａには鉛直方向に延びる排液パイプ（液ガイド用棒体）４０が配置されているので、開口部３３ａから出た液はパイプ４０にてガイドされながら鉛直方向に移動し、液供給動作が安定化する。
【００３９】
つまり、ウエハ面内のどの位置にエッチング液を落下させると、ウエハ面内にエッチング液が均一に広がるかという点を考えると、ウエハ中央に落下させ外周方向に向かってエッチング液が流れるようにすることが、チップレベルでの給液時間ばらつきが最も小さいと考えられる。この点を考慮して給液口（３３ａ）をポット１の中央部に配置し、エッチング液が、弁体３５の下部に位置する排液パイプ４０の外周部を伝わって安定してウエハ中央部に落下するように配慮している。これにより、エッチング液の供給時間のばらつきを少なくできる。
【００４０】
ここで、濡れ性を良くするための前処理の導入により、ウエハ面内に数百から存在する各々ダイヤフラムにおいてのエッチングばらつきを低減することができ、エッチング液を給液した時、速やかにエッチングが開始される。また、エッチングポット１の真上近傍に給排液ブロック２３を配置しているため、給液時間を極力短縮でき、エッチングの開始ばらつきを低減できる。本実施形態では、２秒以内に４０ｃｃのエッチング液を給液できる構成としており、この「給液時間が２秒以内」というのはエッチング時間に対して充分小さな値である。
【００４１】
このように、ポット１の真上近傍に配置された給排液ブロック２３において所定量のエッチング液が一時的に貯留された状態から開閉手段（弁体３５、シリンダ３６、ばね３８）の作動によりブロック２３内のエッチング液が移送通路３３を通してポット１に供給されるとき、液は自然落下でポット１、即ち、ウエハ表面上に給液されるので、液を短時間で給液でき、給液時間（液がウエハ表面全面に均一に広がる時間）のばらつきを減少させ、エッチング開始時間の再現性を高めることができる。その結果、エッチング量を時間のみで管理することが可能となる。また、ウエハサイズのポット１を用いたエッチングであるため、少量の液（５５ｃｃ程度）でエッチングが可能であり、また、エッチングの終了時に希釈液（純水等）でエッチング液を希釈する時間を短縮でき、エッチングを速やかに、且つ再現性を高くして停止させることができることとなる。
【００４２】
ここで、ブロック２３をポット１の真上近傍に配置すると、エッチング液の供給時間のばらつきを少なくすることができることについて、更に説明を加える。
ウエハ１枚には、何百というチップ形成領域（素子形成領域）があり、給液時間のばらつきとは、ウエハ面内の各チップ形成領域にエッチング液が接する時間のばらつきを意味し、少量の液を時間をかけて給液すると、ウエハ面内にエッチング液が広がるのに時間がかかり、ウエハ面内のチップレベルでの給液時間のばらつきが大きくなる。仮に、多量のエッチング液を短時間に供給すると、ウエハ面内の液の広がりばらつきは低減できるが、エッチングを停止するのに時間を要し、エッチング停止時のエッチングばらつきを増大させてしまう。本実施形態においては、必要最小限のエッチング液でエッチングを行うものでありながら、少量液のエッチングで発生する給液ばらつきを低減できるようにしている。つまり、可能な限り短時間に必要最小限のエッチング液を給液するために、ポット１の真上近傍に給排液ブロック２３を設け、エッチング液を一気にポット１内に落下させる構成とし、給排液ブロック２３で、エッチング液を一時蓄えることにより、給液ポンプ２７，３０の特性ばらつき（給液時間ばらつき）をキャンセルすることができ、また、ポット１に近い位置からエッチング液を自由落下させることにより、落下時間を最も安定化でき、ウエハ面内を処理液が広がる時間も短縮でき、それ故、給液時間のばらつきを低減できる。
【００４３】
エッチング手順の説明に戻り、所定のエッチング時間（本実施形態では１２０秒）が経過した後、図１の給水バルブ４５を開いて揺動キャップ１４の液通路４３，４４からウエハパイプ３の内側に沿ってウエハパイプ３の全周から純水をエッチングポット１内に流し込み、被処理面のエッチングが完全に停止する濃度まで希釈洗浄する。同時に、弁体３５を上動させた状態で、給水バルブ５９を開いて、給排液ブロック２３の注液通路２６から純水を流し込み、給排液ブロック２３内を洗浄する。流し込んだ純水のオーバーフロー分は排液通路４６から排水ビット４７へ排出される。この純水の供給によりエッチングが停止する。
【００４４】
このウエハ４の被加工面をエッチング液にてエッチングした後において希釈液にて希釈するとき、液通路４３，４４を通して希釈液がポット１の側壁から垂下され、この希釈液がポット１の底面部に支持されたシリコンウエハ１に向かい、ウエハ４の被加工面において外周側から中心部に向かって希釈液が流れ、エッチング液が希釈されるので、ウエハ面内において均等なる希釈動作が行われ、高精度なるエッチングの停止動作が可能となる。
【００４５】
このエッチング停止タイミングの安定化について言及する。エッチングの停止を安定させるためには、短時間でエッチング液の濃度を低下させること（短時間に十分な純水を供給する）、およびウエハ面内のエッチング液濃度を均一に低下させること（ウエハ面内に均一に純水を供給する）が必要となる。本実施形態では、揺動キャップ１４に設けられた通路４３，４４からポット１の外周部に純水を供給すると同時に、給排液ブロック２３内の注液通路２６から純水を供給し、移送通路３３からポット１の中央部に落下させている。特に、揺動キャップ１４の下部外周には、円周状にリング状ポケット（溝）４４が形成されており、液通路４３から供給された純水が円周上に広がった後、ポット１の外周部から均一に注入される。以上のように、ポット１内に２系統の給水系を設けることで、十分な純水量を確保して希釈時間を短縮している。さらに、前記２系統の給水口を、ウエハ４の中央部と外周部とすることで、ウエハ面内に均一に純水を供給し希釈ばらつきを低減させている。当然のことながら、エッチング液の希釈中もエッチングは進行しているため、エッチングの停止時間（洗浄時間）を短縮すれば、希釈中に進行するエッチング量は小さくなり、エッチング量を狙い値で止めやすくなり、またウエハ面内のエッチングばらつきも抑えることができる。
【００４６】
エッチング手順の説明に戻り、エッチングが停止した後、図１の給水バルブ４５と５９を閉じて、バルブ４２を開いてエジェクタ４１を駆動してエッチングポット１内の液を排液パイプ４０から強制排液し、その後、バルブ４２を閉める。そして、再び、給水バルブ４５を開いて揺動キャップ１４の液通路４３，４４からウエハパイプ３の内壁に沿ってウエハパイプ３の全周から純水をエッチングポット１内に流し込み、エッチング面を希釈洗浄する。
【００４７】
その後、給水バルブ４５を閉じて、バルブ４２を開いてエジェクタ４１を駆動してエッチングポット１内の純水を排液パイプ４０から強制排液し、その後、バルブ４２を閉める。この操作を数回繰り返し洗浄を完了する。
【００４８】
洗浄終了後、弁体３５を上動させた状態で、給気バルブ４８，６０を一定期間開いて配管系の純水を排出した後、給気バルブ４８，６０を閉じ、バルブ４２を開いてエジェクタ４１を駆動してエッチングポット１内の洗浄液を排液パイプ４０から強制排液し、その後、バルブ４２を閉める。引き続き、弁体３５により移送通路３３を閉じ、Ｘ−Ｙ揺動を止め、エッチング装置からエッチングポット１を取り出し、エッチングポット１の真空を解除してシリコンウエハ４を取り出す。
【００４９】
このようにしてシリコンウエハ４に対しエッチングを行うことにより、２μｍ以下のエッチングに対してばらつき０．３μｍ以下のエッチングが達成できる。
以上のように、本装置は、エッチングレートが安定し、またエッチングの開始・停止の再現性の高いエッチング装置を構成することで、図４の厚さセンサ１０４や電極１０６，１０７を用いること無く、エッチング時間のみの管理により、狙いのダイヤフラム厚に加工できる簡素なエッチング装置となっている。
【００５０】
なお、これまでの説明ではエッチング装置に具体化したが、めっき装置でもよく、半導体圧力センサや半導体加速度センサの製造といった各種の表面加工に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態における枚葉式表面加工装置の全体構成図。
【図２】  エッチング槽を示す図。
【図３】  エッチングポット示す図。
【図４】  従来技術を説明するための図。
【符号の説明】
１…エッチングポット、４…シリコンウエハ、１２…エッチング液、１４…揺動キャップ、２３…給排液ブロック、２４ａ，２５ａ…注入口、３３…移送通路、３５…弁体、３６…シリンダ、３８…ばね、４０…排液パイプ、４３…液通路、４４…液通路
【図１】
0003988312.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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