(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液中にエッチングマスクを施したシリコンウェハを浸漬すると共に，該エッチング液を攪拌翼を用いて攪拌し，上記シリコンウェハを部分的にエッチングしてセンサ素子を製造する方法において，
上記エッチングは処理槽にエッチング液を所定量注入し，所定温度に温調しながらエッチングする主エッチングエ程と，処理槽に水を注入してエッチング液を希釈・冷却する希釈エッチングエ程とを有し，
上記エッチングの進行に応じて，エッチング液の攪拌強度を少なくとも２段階以上に調整するものであって，
上記希釈エッチングエ程では，上記主エッチングエ程よりもエッチング液の攪拌強度が大きくなるように調整されるものであり，
当該希釈エッチングエ程におけるエッチング液の攪拌強度は，エッチングの進行に伴って少なくとも部分的に破断されるエッチングマスクが上記シリコンウェハ上に再付着することを，攪拌によって生じる液流により抑制可能な程度に調整されることを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記攪拌強度の切り替えタイミングのうち少なくとも一つは，上記希釈エッチングエ程において処理槽に水を注入する時点であることを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一項において，上記攪拌翼は，上記主エッチング工程におけるシリコンウェハ上の液温分布を均一化するものであることを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記エッチングが終了した後，上記処理槽よりシリコンウェハを取り出し，該シリコンウェハを水洗槽中の水洗治具にセットし，破断されて該シリコンウェハに再付着したエッチングマスクを，オーバーフロー及びバブリング処理により，除去することを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４において，除去された上記エッチングマスクは，フィルターにより捕獲することを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において，上記センサ素子は加速度センサー又は圧カセンサーであることを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項において，上記センサ素子は加速度センサーであり，シリコンウェハに補正エッチングマスクを形成して，上記加速度センサーのダイヤフラムを上記エッチング液により形成するに際し，
上記撹拌強度の調整は，上記主エッチング工程におけるものと上記希釈エッチング工程におけるものとの２段階で行われ，上記希釈エッチングエ程における攪拌強度は，上記主エッチングエ程のそれよりも４０％以上大きいことを特徴とするセンサ素子の製造方法。
【請求項８】
エッチング液中にエッチングマスクを施したシリコンウェハを浸漬すると共に，該エッチング液を攪拌翼を用いて攪拌し，上記シリコンウェハを部分的にエッチングするセンサ素子の製造装置であって，
エッチング液を入れる処理槽と，
該処理槽内に配置した攪拌翼と，
上記処理槽内に該攪拌翼に対面させて配設したシリコンウェハ載置用の基台と，
上記エッチング液を供給するエッチング液供給部と，
上記処理槽内のエッチング液を所定温度に温調する機構と，
上記処理槽へ水を注入して上記エッチング液を希釈する希釈機構と，
上記攪拌翼の攪拌強度を複数種類に変更するための回転数調整器を有し，上記攪拌翼を回転させる駆動装置と，
上記シリコンウェハを保持する水洗治具と水中にガスをバブリングするためのガス吹込み具と，上記水洗槽へ水を供給する水供給器とを有し，上記処理槽の他に設けられたエッチングを終了したシリコンウェハを水洗するための水洗槽と
を有し，上記回転数調整器は，
上記エッチングの進行に応じて，エッチング液の攪拌強度を少なくとも２段階以上に調整可能であって，
上記希釈機構により上記処理槽に水を注入する希釈エッチングエ程では，上記エッチング液によるエッチングが行われる主エッチングエ程よりもエッチング液の攪拌強度を大きくなるように調整可能であり，
当該希釈エッチングエ程におけるエッチング液の攪拌強度は，エッチングの進行に伴って少なくとも部分的に破断されるエッチングマスクが上記処理槽内にあるシリコンウェハ上に再付着することを，攪拌によって生じる液流により抑制可能な程度であることを特徴とするセンサ素子の製造装置。
【請求項９】
請求項８において，上記攪拌翼は，逆Ｔ字形であることを特徴とするセンサ素子の製造装置。
【請求項１０】
請求項８又は９のいずれか一項において，上記処理槽内のエッチング液を所定温度に温調する機構は，処理槽内に配置されたヒーターであり，攪拌翼は，上記シリコンウェハとヒーターとの間に配置することを特徴とするセンサ素子の製造装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項において，上記水洗治具は，水洗時に上記シリコンウェハが震動可能となるように，シリコンウェハを保持することを特徴とするセンサ素子の製造装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項において，上記水洗槽は上記水洗によりシリコンウェハから除去された破断されたエッチングマスクを捕集するためのフィルターを有することを特徴とするセンサ素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，Ｓｉシリコンウェハよりセンサ素子を製造する際のエッチング方法に関し，より詳しくは，半導体加速度センサー，圧カセンサーのＳｉダイヤフラム形成に際し，エッチングむら，汚れ，異形状の無いダイヤフラムを精度良く形成するためのセンサ素子の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体加速度センサーや圧力センサーのＳｉダイヤフラムを形成する際，ＳｉＮやＳｉＯ2 等Ｓｉに比べ，エッチングレートが小さい膜をエッチングマスクとして用い，ウエットエッチングする。
これら製品のエッチングマスクのパターンはＳｉの各面方位のエッチングレートを考慮して設計される。
なお，その一例として，後述する図５に，結晶方位（１００）のＳｉシリコンウェハにて加速度センサーを形成する場合，及び,結晶方位（１１０）のＳｉシリコンウェハにて圧力センサーを形成する場合における，エッチングマスク及びエッチングにより形成されるダイヤフラム形状について示す。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，従来のエッチング装置を用いて，加速度センサー等のセンサ素子を形成する場合，エッチングの進行に伴い不要となった，補正エッチングマスク（図５の符号９００参照）が，エッチング終了時にダイヤフラム面に付着してしまうことがある。
なお，上記補正エッチングマスクとは，加速度センサーの重り部を形成する場合に用いるもので，最終的には重り部とならない４隅の領域（ダイヤフラム又は斜面となる部分）に設けるダミーエッチング領域のエッチングマスクをいう。
【０００４】
そのため，図１５に示すごとく，後工程で沸硝酸を用いて微少量追加エッチングする際，これらエッチングマスクが付着した部位のエッチングが妨げられ，エッチングむら・汚れ，異形状が生じるという問題があった。
【０００５】
即ち，図５，図１５に示すごとく，シリコンウェハ３を用いて，エッチングにより加速度センサー３０２を製造する際には，まずシリコンウェハ３の表面にエッチングマスク９０及び補正エッチングマスク９００を形成し，エッチング液中においてエッチングを行なう。
これにより，図１５のアルカリエッチングの欄に示すごとく，シリコンウェハ３を母体とし，複数のダイヤフラム９５０を有する中間品を得る。
【０００６】
次いで，これを酸エッチングし，その後エッチングマスク９０，９００を取り，加速度センサーダイヤフラム３０２を得る。該加速度センサーダイヤフラムは，凹部９４の底面９４１に薄肉状のダイヤフラム９５０を，また，この間に重り部となる凸部９４５を有する。
上記において，上記補正エッチングマスク９００は，同図上方に示すごとく，上記底面９４１の間に，凸部９４５を形成するために用いられる。
【０００７】
しかし，上記補正エッチングマスク９００は，アルカリエッチングの終了時点ではシリコンウェハ３との間の形成面積が少なくなる。そのため，上記アルカリエッチングの際に同図の上方に示すごとく，その一部分が破断し，エッチング終了時に上記底部９４１等に付着することがある。また，浮いてしまった補正マスクの一部は，破断されずにエッチング終了時にダイヤフラム面に付着する場合もある。
【０００８】
そのため，細かく切断されずに付着した補正エッチングマスク９０９，或いは細かく切断された補正エッチングマスク９０８が，酸エッチングを妨害し，エッチングむら・汚れ９４９を発生させる。
一方，図５に示すごとく，圧力センサーの場合は，エッチングの進行により上下の角部にエッチングマスクの一部が浮いてくるが，加速度センサーの場合と比較すると破断され難く，ダイヤフラムに付着して，上記のごとく，問題を生ずるということは殆どない。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，エッチング液中のセンサ素子に破断したエッチングマスクが付着することがなく，センサ素子にエッチングむら・汚れ，異形状を発生することがない，センサ素子の製造方法及び製造装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，エッチング液中にエッチングマスクを施したシリコンウェハを浸漬すると共に，該エッチング液を攪拌翼を用いて攪拌し，上記シリコンウェハを部分的にエッチングしてセンサ素子を製造する方法において，上記エッチングは処理槽にエッチング液を所定量注入し，所定温度に温調しながらエッチングする主エッチングエ程と，処理槽に水を注入してエッチング液を希釈・冷却する希釈エッチングエ程とを有し，上記エッチングの進行に応じて，エッチング液の攪拌強度を少なくとも２段階以上に調整するものであって，上記希釈エッチングエ程では，上記主エッチングエ程よりもエッチング液の攪拌強度が大きくなるように調整されるものであり，当該希釈エッチングエ程におけるエッチング液の攪拌強度は，エッチングの進行に伴って少なくとも部分的に破断されるエッチングマスクが上記シリコンウェハ上に再付着することを，攪拌によって生じる液流により抑制可能な程度に調整されることを特徴とするセンサ素子の製造方法である。
【００１１】
本発明は，エッチング中に不要となり破断されたエッチングマスクが液中に浮遊しやすいこと，及びエッチング時の撹拌強度を変化させることにより，不要となったエッチングマスクを切断し得ることに着目してなされたものである。
また，撹拌強度のエッチング特性への影響を把握し，エッチングの進行に応じて撹拌強度を変化することにより，エッチング量分布及びダイヤフラム形状を適正に維持しつつ，エッチングの進行に伴い不要となったエッチングマスク片のダイヤフラム面への付着を無くそうとするものである。
上記撹拌強度の変化は，一般的には，エッチングの初めに比較してその終わりの方を強くするが，場合によっては弱くすることもある。
【００１２】
次に，本発明の作用効果につき説明する。本発明においては，エッチング液を撹拌しながらエッチングを行なう。そして，シリコンウェハが所定のエッチング状態を形成したときに，撹拌翼の回転数を変えて撹拌強度を変える。この撹拌強度の変化はエッチング中に少なくとも一回，即ち少なくとも２段階の撹拌強度の調整を行なう。そして，希釈エッチング工程では，主エッチング工程よりもエッチング液の撹拌強度が大きくなるように調整される。更に、この希釈エッチング工程におけるエッチング液の撹拌強度は，エッチングの進行に伴って少なくとも部分的に破断されるエッチングマスクがシリコンウェハ上に再付着することを，撹拌によって生じる液流により制御可能な程度に調整される。
【００１３】
即ち，上記エッチングが進行していくと，シリコンウェハ上に形成してあるエッチングマスクとシリコンウェハとの間に隙間を生じてくる部分が生じる。そのため，エッチングマスクは片持ち状態で浮き上がった状態となり，遂にはその部分が破断されるものもある。そして，この破断されたエッチングマスク片は，エッチング液中に巻き込まれ，希釈エッチング時にオーバーフローして排出される。
しかし，液中に残った破断マスクの一部はエッチング終了時にシリコンウェハの上に付着する。一方，破断されない補正マスクは，エッチング中は水素ガスの発生によりシリコンに付着しないが，水素ガスの発生がなくなり，撹拌が弱くなった場合にはシリコンに付着してしまう。
【００１４】
ところが，本発明においては，このような付着が発生しそうな時点において，撹拌強度を変化させる。そのため，エッチング液の流動状態が変化し，シリコンウェハ上に付着した，或いは付着しようとしている破断エッチングマスクを，液中に舞い上がらせて再び液中へ混入させることができる。それ故，破断エッチングマスクがシリコンウェハに付着することがなく，得られるセンサ素子にエッチングむら・汚れを発生することがないセンサ素子を得ることができる。
【００１５】
次に，本発明は，上記エッチングは処理槽にエッチング液を所定量注入し，所定温度に温調しながらエッチングする主エッチング工程と，処理槽に水を注入してエッチング液を希釈・冷却する希釈エッチング工程とを有する。
この場合には，水を注入することにより液を希釈，冷却して，エッチング液を徐々に水に置換して確実にエッチングを終了させると共に，図１に示す液オーバーフロースリットから液中に巻き上がった破断マスクを排出する。そのため，エッチング終了後にダイヤフラムに付着する破断マスクの数を減らす効果がある。
【００１６】
次に，請求項２の発明のように，撹拌強度の切り替えタイミングのうち少なくとも一つは，上記希釈エッチング工程において処理槽に水注入する時点であることが好ましい。
この場合には，いわゆる仕上げエッチングともいうべき，希釈されたエッチング液によるエッチングを行なう段階で撹拌強度を変える。そのため，破断エッチングマスクの付着を確実に防止してエッチング液を水置換して，エッチングを終了する。そのため，後工程においてエッチングむら及び汚れが生じることを防ぐことができる。
なお，上記の撹拌強度の変化は，それ以前よりも強くすることが好ましい。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記撹拌翼は，不要となったエッチングマスクを除去すると共に，シリコンウェハ上の液温分布を均一化することを兼ねていることが好ましい。
これにより，エッチングをより円滑に行なうことができる。
【００２０】
次に，請求項４の発明のように，上記エッチングが終了した後，上記処理槽よりシリコンウェハを取り出し，該シリコンウェハを水洗槽中の水洗治具にセットし，破断されて該シリコンウェハに再付着したエッチングマスクを，オーバーフロー及びバブリング処理により，除去することが好ましい。
これにより，再付着した破断エッチングマスクがあっても，これを確実に除去することができる。
【００２１】
次に，請求項５の発明のように，除去された上記エッチングマスクは，フィルターにより捕獲することが好ましい。
この場合には，上記洗浄時に浮遊した破断エッチングマスクを確実に捕集することができる。
【００２２】
次に，請求項６の発明のように，上記センサ素子は加速度センサー又は圧カセンサーとすることができる。
これにより，確実に所定のエッチングが行なわれた，精度のよい加速度センサー又は圧力センサーを得ることができる。
次に，請求項７の発明のように，上記センサ素子は加速度センサーであり，シリコンウェハに補正エッチングマスクを形成して，上記加速度センサーのダイヤフラムを上記エッチング液により形成するに際し，上記撹拌強度の調整は，上記主エッチング工程におけるものと上記希釈エッチング工程におけるものとの２段階で行われ，上記希釈エッチング工程における撹拌強度は，上記主エッチング工程のそれよりも４０％以上大きいことが好ましい。この場合には，破断した補正エッチングマスクが，加速度センサーのエッチング部分に再付着することを確実に防止できる。
【００２３】
次に，請求項８の発明は，エッチング液中にエッチングマスクを施したシリコンウェハを浸漬すると共に，該エッチング液を攪拌翼を用いて攪拌し，上記シリコンウェハを部分的にエッチングするセンサ素子の製造装置であって，エッチング液を入れる処理槽と，該処理槽内に配置した攪拌翼と，上記処理槽内に該攪拌翼に対面させて配設したシリコンウェハ載置用の基台と，上記エッチング液を供給するエッチング液供給部と，上記処理槽内のエッチング液を所定温度に温調する機構と，上記処理槽へ水を注入して上記エッチング液を希釈する希釈機構と，上記攪拌翼の攪拌強度を複数種類に変更するための回転数調整器を有し、上記攪拌翼を回転させる駆動装置と，上記シリコンウェハを保持する水洗治具と水中にガスをバブリングするためのガス吹込み具と，上記水洗槽へ水を供給する水供給器とを有し，上記処理槽の他に設けられたエッチングを終了したシリコンウェハを水洗するための水洗槽とを有し，上記回転数調整器は，上記エッチングの進行に応じて，エッチング液の攪拌強度を少なくとも２段階以上に調整可能であって，上記希釈機構により上記処理槽に水を注入する希釈エッチングエ程では，上記エッチング液によるエッチングが行われる主エッチングエ程よりもエッチング液の攪拌強度を大きくなるように調整可能であり，当該希釈エッチングエ程におけるエッチング液の攪拌強度は，エッチングの進行に伴って少なくとも部分的に破断されるエッチングマスクが上記処理槽内にあるシリコンウェハ上に再付着することを，攪拌によって生じる液流により抑制可能な程度であることを特徴とするセンサ素子の製造装置である。
この製造装置によれば，上記のごとく，破断エッチングマスクが再付着せず，エッチングむら・汚れのないセンサ素子を，容易に得ることができる。
また、エッチング後のシリコンウェハを上記水洗治具により安定した状態で保持して水洗することができる。更に，上記ガス吹込み具より窒素ガス，空気等のガスをシリコンウェハに向けてバブリングすることにより，再付着した破断マスクがあっても，これを効果的に除去することができる。
【００２４】
次に，請求項９の発明のように，上記撹拌翼は，逆Ｔ字形であることが好ましい（図１４参照）。
これにより，撹拌翼の翼部を，シリコンウェハのエッチング面に対させて撹拌することができ，エッチングを円滑に行なうことができる。
【００２５】
次に，請求項１０の発明のように，上記処理槽内のエッチング液を所定温度に温調する機構は，処理槽内に配置されたヒーターであり，攪拌翼は，上記シリコンウェハとヒーターとの間に配置することが好ましい。
これにより，シリコンウェハのエッチング部分におけるエッチング液の温度分布をエッチングに最適な状態に維持することができる。
【００２７】
次に，請求項１１の発明のように，上記水洗治具は，水洗時に上記シリコンウェハが震動可能となるように，シリコンウェハを保持していることが好ましい。
これにより，シリコンウェハは，ガスによってバブリングされて，緩やかに震動して，揺動された状態で，水洗される。そのため，付着した破断マスクがあっても除去することができる。
【００２８】
次に，請求項１２の発明のように，上記水洗槽は上記水洗によりシリコンウェハから除去された破断されたエッチングマスクを捕集するためのフィルターを有することが好ましい。
この場合には，破断エッチングマスクを効率的に捕集し，水洗槽内の破断マスクを減らすことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる，センサ素子の製造方法及び製造装置につき図１〜図４を用いて説明する。
まず，本例の概要につき，説明する。
本例における製造装置は，図１に示すごとく，エッチング液１９を入れる処理槽１５０と，該処理槽１５０内に配置した撹拌翼３３と，該撹拌翼３３に対面配設したシリコンウェハ３を載置するための基台１４と，上記エッチング液１９を供給するエッチング液供給部としてのバルブ２３と，上記撹拌翼３３を回転させる駆動装置としてのモータ３４とを有する。
【００３０】
上記モータ３４は，上記撹拌翼３３の撹拌強度を複数種類に変更するための回転数調整器１０を有する。
上記撹拌翼３３は，逆Ｔ字形であり，その翼部３３０は上記シリコンウェハ３とヒーター２８との間に配置してある。
【００３１】
また，上記製造装置を用いて，エッチングするに当っては，エッチング液１９中にエッチングマスクを施したシリコンウェハ３を浸漬すると共に，該エッチング液１９を撹拌翼３３を用いて撹拌し，上記シリコンウェハ３を部分的にエッチングしてセンサ素子を製造する。このとき，エッチングの進行に応じて，エッチング液の撹拌強度を２段階に調整する。
【００３２】
上記エッチングは，本例においては，処理槽１５０にエッチング液１９を所定量注入し，ヒータ２８により，所定温度に温調してエッチングする主エッチング工程と，次いで処理槽１５０に水を注入してエッチング液１９を希釈・冷却する希釈エッチング工程と行なう。
上記の撹拌強度の切り替えタイミングは，図２に示すごとく，上記希釈エッチング工程に入る時，即ち処理槽１５０に水を注入する時点である。
上記撹拌翼３３は，シリコンウェハ３上の液温分布を均一化すると共に，不要となったエッチングマスクを除去する機能を兼ねている。
【００３３】
以下，上記について詳細に説明する。
本例は，ピエゾ抵抗層を用いた半導体圧力センサーや加速度センサーを製造しようとするものである。
まず，図４に，本例において得ようとする，センサ素子としての半導体圧力センサー９の断面を示す。
結晶方位（ｌｌ０）のＰ型シリコン基板９１には，その一面に厚さ１０μｍのＮ型エピタキシャル層９２が形成され，この積層体により半導体基板であるシリコンウェハ３が構成されている。
【００３４】
Ｐ型シリコン基板９１は，エッチングによって形成された一面に開口する凹部９４を有し，この凹部９４の底面９４１にて薄肉状のダイヤフラム９５が構成されている。また，この凹部９４が，本発明にかかるウエットエッチングにより形成したものである。
なお，同図には，エッチング前のＰ型シリコン基板９１における被エッチング面９１１，エッチング前に形成したエッチングマスク９０を併示してある。
【００３５】
上記圧力センサー９におけるＮ型エピタキシャル層９２には，Ｐ＋型不純物拡散層９６が形成され，このＰ＋型不純物拡散層９６が歪みを感知するためのピエゾ抵抗となる。Ｎ型エピタキシャル層９２の表面にはシリコン酸化膜９７が形成されている。Ｐ＋型不純物拡散層９６はアルミニウム配線９８にて，シリコン酸化膜９７の表面側に電気的に引き出されている。
なお，加速度センサーの場合には，ダイヤフラムの形状が圧力センサーと異なるが，基本構成は圧力センサーと同様である。
【００３６】
次に，図１に，ウェハ状態の半導体基板９１（シリコン基板）に薄肉状のダイヤフラム９５を形成するための，ウエットエッチング用の製造装置の概略図を示す。
上記製造装置は，基台１４と筒状の枠体１５と蓋体１６とを備え，これら部材はテフロンが用いられ，高絶縁性で，かつ断熱性と耐腐食性に優れている。基台１４の上には枠体１５が開口部を下にした状態で配置され，基台１４と枠体１５との間には気密用Ｏリング１７が介在されている。
【００３７】
また，枠体１５の上面開口部には蓋体１６が取り付けられ，Ｏリング１８により液密状態となっている。この基台１４と，枠体１５と，蓋体１６とによりエッチングポット状の処理槽１５０が構成される。そして，この処理槽１５０内にアルカリ異方性のエッチング液１９としての３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液が供給される。
また，枠体１５には，オーバーフロースリット１５７が設けてある。
【００３８】
基台１４の上面１４１は平滑なるシリコンウェハ載置面となっており，この上面１４１にエッチングを行おうとするウェハ状態のシリコンウェハ３が配置される。このとき，シリコンウェハ３のＰ型シリコン基板９１（図４参照）が上を向きＰ型シリコン基板９１の表面が上記エッチング液１９と接することとなる。
基台１４における上面１４１の外周部には，負圧室形成用凹部２０が環状に形成されている。枠体１５の下面にはリング状のパッキン２１が固着され，このパッキン２１はシリコンウェハ３の外周縁を挟んだ状態で負圧室形成用凹部２０の開口部を塞いでいる。
【００３９】
そして，図示しない真空ポンプ等により負圧室形成用凹部２０内を排気（真空引き）することにより，パッキン２１が吸引されてシリコンウェハ３が移動不能に固定されるようになっている。
このように，シリコンウェハ３の外周縁のエッチング面に対するマスキングは，パッキン２１により行われる。また，この排気により基台１４と枠体１５とが吸引固定される。
【００４０】
図１において，蓋体１６には処理槽１５０内に至る供給通路２２が設けられ，この供給通路２２にてバルブ２３を通して処理槽１５０内に３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液のエッチング液１９が，一方バルブ２４を通して純水が，またバルブ２５を通して窒素ガスが，それそれ供給できるようになっている。
ここで，エッチング液１９の処理槽１５０への供給系は，図３に示すごとく，エッチング液５１を入れたタンク５０とポンプ５２と予備加熱槽５３を具備している。
【００４１】
このエッチング液５０は，ポンプ５２によりシリコンウェハ１枚をエッチングするのに必要な量だけ汲み上げられて，予備加熱槽５３に供給される。
予備加熱槽５３においては，ヒータ２８５，温度センサー３０５により，エッチング液の温度が調整され，この温度調整後のエッチング液が図１の処理槽１５０内に供給される。このように，処理槽１５０内においてエッチングのために使用される，エッチング液としての３２ｗｔ％Ｋ０Ｈ水溶液は，ＫＯＨ原料を所定の濃度に調合しタンク５１に入れて（一回分を１建浴バッチとして）使用される。
【００４２】
また，図１において，蓋体１６には，処理槽１５０の内外を連通する排出通路２６が設けられ，この排出通路２６の一端はパイプ２７にて処理槽１５０内の底部に開口している。そして，このパイプ２７及び排出通路２６を通して処理槽１５０内のエッチング液１９や純水等が排出できるようになっている。
【００４３】
ヒータ２８は，蓋体１６を貫通する状態で配置され，かつ，Ｏリング２９にて気密が保持されている。このヒータ２８に通電することにより，エッチング液１９を昇温することができる。また，温度センサー３０が蓋体１６を貫通する状態で配置され，かつ，Ｏリング３１にて気密が保持されている。この温度センサー３０によりエッチング液１９の温度が検出される。温度コントローラ３２は温度センサー３０によるエッチング液１９の温度を監視しつつ，ヒータ２８を通電制御してその温度を約１１０℃に保持する。
【００４４】
処理槽１５０内には撹拌翼３３が配置され，該撹拌翼３３は蓋体１６に取り付けられたモータ３４に，カップリング３５を介して連結されている。撹拌翼３３はＯリング３６にて気密が保持されている。このように，本装置はエッチング液１９を撹拌しながらエッチングを行うようになっている。
【００４５】
メインコントローラ３７は，開始スイッチ３８からの信号によりエッチングの開始を検知すると共に，モータ３４，温度コントローラ３２，バルブ２３，２４，２５を駆動制御するようになっている。また，メインコントローラ３７は，温度コントローラ３２から処理槽１５０内のエッチング液１９の温度データを入力して液温Ｔを取り込むことができるようになっている。さらに，メインコントローラ３７には入力装置（例えばキーボード）３９が接続され，この入力装置３９により各種のデータ入力を行うことができるようになっている。メインコントローラ３７はマイコンを中心に構成されている。
【００４６】
メインコントローラ３７はメモリ３７１を備え，このメモリ３７１には，エッチングを適正に行なうため，次式が記憶されている。つまり，所定時間内のエッチング液１９の温度Ｔ（単位：℃）とシリコンウェハ３のエッチングレートＲｎ（単位；βｍ／ｓｅｃ）との関係式が記憶されている。
Ｒｎ＝ｋ１・ｂ・｛１＋０．５６８２（１．３２５−ａ）｝・ｅｘｐ｛−５８１３．９／（Ｔ＋２７３）｝                ・・・（１）
ここに，ａはＫＯＨ水溶液の比重，ｂはＫＯＨ水溶液中の不純物濃度に関する補正係数，ｋ１は定数（ｔ秒毎に液温を計測する場合，ｋｌ＝５９３３００・ｔにて表される）。
【００４７】
エッチングは，上式に基づき濃度，温度等がコントロールされつつ行なわれる。このエッチングがいわゆる主エッチング工程である。
【００４８】
そして，上記主エッチング工程において，メインコントローラ３７は，上記のエッチングレート積算値ΣＲｎが所定値になると，エッチングの終点であるとして，図１のバルブ２４を開け，純水を処理槽１５０内に注入する。つまり，処理槽１５０内に純水を注入して，３２ｗｔ％ＫＯＨ水溶液のエッチング液１９を希釈・冷却し，希釈エッチング工程を行なう。なお，この希釈エッチング工程においても若干量エッチングが進行するため，この分を事前に考慮しておく。
【００４９】
ここに，本例において，最も重要なことは，図２に示すごとく，上記希釈エッチング工程に入った時点で，撹拌翼の回転数を上げて撹拌強度を変化させることである。
そして，希釈エッチング工程が終了すると，撹拌翼の回転を止め，処理槽１５０からシリコンウェハ３を取り出す。これにより，シリコンウェハ面内の各ダイヤフラム厚みが所望の値となったセンサ素子を得る。
【００５０】
なお，上記のエッチング量の制御は，液温を±０．１℃とし，液温の経時変化をモニタリングして，積算エッチング量を管理することにより行なう。積算エッチング量が所定値になった段階で，処理槽内に更に水を注入し，エッチングを終了する。
エッチング方法には，上記事例として述べたエッチング量を制御する方法のほか，ＰＮ接合に逆電圧を印加してＮ層でエッチングを停止する方法がある。
【００５１】
後者のエッチングを実施する場合には，例えば，特開平８−２５５７８０号の装置を適用し，Ｎ層に給電し，電流変化をモニタリングすれぱ良い。
この場合，水を注入するタイミングは，電流が急増し，ピークに達してから所定時間経過した時点でよい。
このように，本発明は，いずれのエッチング方法についても対応可能である。また，リレー及び回転数調整器を増設することにより，より適正なエッチング品質を得るべく，製品（圧力センサー，加速度センサー）に応じて，翼回転数を変化することも可能である。
【００５２】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，エッチング液１９を撹拌しながらエッチングを行なう。そして，シリコンウェハ３が所定のエッチング状態を形成したときに，上記希釈エッチング工程に入り，水を供給すると共に撹拌翼３３の回転数を変えて撹拌強度を変える。
【００５３】
即ち，上記エッチングが進行していくと，シリコンウェハ上に形成してあるエッチングマスク９０とシリコンウェハ３との間に隙間を生じてくる部分が生じる。そのため，エッチングマスク９０は片持ち状態で浮き上がった状態となり，遂にはその部分が破断されるものが発生する。そして，この破断されたエッチングマスク９０は，その一部はエッチング液１９中に巻き込まれるが，他の一部はエッチングが終了し，水素ガスの発生が無くなるとシリコンウェハ３上に付着しようとする。
また，破断されなかったエッチングマスクも，水素ガスの発生が無くなると，シリコンに付着しやすくなる。
【００５４】
ところが，本発明においては，このような付着が発生しそうな時点において，撹拌強度を変化させる。そのため，エッチング液の流動状態が変化し，シリコンウェハ３上に付着した，或いは付着しようとしているエッチングマスクを，液中に舞い上がらせて再び液中へ混入させることができる。
それ故，破断エッチングマスクがシリコンウェハ３に付着することがなく，得られるセンサ素子にエッチングむら・汚れを発生することがないセンサ素子を得ることができる。
【００５５】
実施形態例２
本例は，図５〜図９に示すごとく，実施形態例１に示した製造装置を用いて種々の条件で，センサ素子を製造した実験例につき示すものである。
まず，図５及び図６により，結晶方位（１００）のＳｉ加速度センサー及び結晶方位（１１０）のＳｉ圧力センサーを製造したときの撹拌翼回転数とエッチング特性の関係について説明する。
【００５６】
エッチング液として３２ｗｔ％のＫＯＨを用い，液温１１０℃にて，シリコンウェハ３をエッチングした。エッチングマスクとしては，ＳｉＮ（窒化ケイ素）を用いた。そして，破断したエッチングマスクがセンサ素子のダイヤフラム９５へ付着したチップ（センサ素子）の発生率を図６に示す。
図６に示す，マスク付着チップ発生率とは，ダイヤフラム上にマスクが付着したチップ数をウェハ内の全ダイヤフラム数で割ることにより算出した値をいう。
【００５７】
上記の加速度センサーの製造に当たっては，図５の右方に示すごとく，シリコンウェハ３の表面に，中央に横長四角形の窓９０３を有するエッチングマスク９０を形成した。また，該エッチングマスク９０の窓９０３から露出しているシリコンウェハ３の表面に，補正パターンを形成するための横長Ｈ形状の補正エッチングマスク９００を形成した。
そして，これをエッチング液中においてエッチングすることにより，同図に示すごとく，四角環状の加速度センサーダイヤフラム９５を得る。なお，図中に示す（１００），（１１１）等は，シリコンウェハの結晶方位を示す。
【００５８】
また，上記の圧力センサーの製造に当たっては，図５の左方に示すごとく，シリコンウェハ３の表面に横長八角形状の窓９０３を有するエッチングマスク９０を形成する。そして，エッチングにより，１つのダイヤフラム９５を有する圧力センサーを得る。
なお，図５において，符号９４１は，エッチング後のシリコンウェハの底面である。
【００５９】
そして，上記加速度センサーの場合，エッチングの進行に伴い，補正パターン部の補正エッチングマスク（ＳｉＮ）が完全に浮いてしまう（図５参照）。そのため，エッチング後の水洗・乾燥を行った段階でダイヤフラム面にエッチングマスクが付着しやすい。しかし，この付着率は，図６に示すごとく，翼回転数の増加に伴い減少する傾向にある。
【００６０】
一方，圧力センサーの場合には，エッチングの進行に伴い，浮いてしまうエッチングマスク（ＳｉＮ）の面積が小さいため，破断されにくい。また，破断されないマスクがエッチング面に付着することはない。したがって，エッチングマスク（ＳｉＮ）がダイヤフラム面にほとんど吸着せず，その付着力は，いずれの翼回転数においても，全て０．５％以下であった（図６）。
【００６１】
次に，図７に，結晶方位（１００）のＳｉ加速度センサー，及び結晶方位（１１０）のＳｉ圧力センサーを，表面から２７０μｍエッチングしたときの，シリコンウェハ面内におけるエッチング量のばらつきについて示す。
同図より知られるごとく，いずれのセンサーの場合も，ばらつきは回転数が３００ｒｐｍ近傍で最小となる。
【００６２】
次に，図８，図９には，圧力センサーにおけるダイヤフラム断面形状と，撹拌翼の回転数との関係を示す。まず，図８の左方は，正常にエッチングされた圧力センサーを示す（図５参照）。また，この正常品は（１１０）Ｓｉに特有なダイヤフラム面の波状ピッチＰが大きく，比較的滑らかである。また，（１１０）面と直交する（１１１）面にエッチング残りが生じず，良好な八角形となっている。
一方，同図の右方は，比較例として，ダイヤフラム面の波状ピッチＰが小さく，エッチング残り９４７が発生した状態を示す。この場合，ダイヤフラムは八角形ではなく，いわゆる異形状のダイヤフラムである。
【００６３】
次に，図９より知られるごとく，回転数が３００ｒｐｍより大きくなると，（１１０）Ｓｉに特有な起伏の波状ピッチＰが細かくなると共に，側壁の（１１１）面にエッチ残りが生じ，ダイヤフラムが異形状（図８の右方参照）となる率が大きくなる。これは（１１０）Ｓｉに特有な現象であり，攪拌強度により，ダイヤフラム各部位のエッチング状態が変化することによる。
【００６４】
なお，結晶方位（１１０）のＳｉ加速度センサーのエッチングの際には，翼回転数によるダイヤフラム形状及び面状態の変化は見られない（図示略）。
【００６５】
図８，図９から知られるように，エッチング時は全て同じ回転数とする定量撹拌の場合には，エッチング特性すべてを最適にし得る回転数は見当ら無い。
しかし，一方，エッチング時には，水素ガス気泡が大量に発生することから，エッチング面にエッチングマスクが付着することは無い。
したがって，翼回転数を増加しエッチングマスクを切断するのは，エッチング終了間際，具体的には希釈エッチング工程に入るときに処理槽に水を注入する瞬間でよい。即ち，翼の回転数をエッチング時及び水希釈時の，少なくとも２段階で変化すればよい。
【００６６】
以上のことから，気泡の影響でエッチングマスクが付着し得ないエッチング時（主エッチング工程）にはエッチング量ばらつきが小さく，かつ適正なダイヤフラム形状を得る回転数（２４０〜３００ｒｐｍ），エッチングがほとんど進行しない水希釈時にはエッチングマスクを切断し得る回転数（４２０〜５８０ｒｐｍ）とすることが良い。これにより，すべてのエッチング特性を最適にできる。
【００６７】
次に，圧力センサー，加速度センサーは，それぞれ個別に撹拌条件を制御してもよい。圧力センサーの場合，エッチング時の回転数が３００ｒｐｍ以上の場合，ダイヤフラム異形状が発生するため２４０〜３００ｒｐｍが妥当である。また，希釈エッチング工程の水注入時の回転数は，２４０〜５８０ｒｐｍであれぱよい。
【００６８】
実施形態例３
本例は，図１０〜図１２に示すごとく，エッチングを行なった後におけるシリコンウェハの水洗に関する。
即ち，上記図６に示すごとく，加速度センサーの場合におけるエッチングマスク片の付着率は，翼回転数４２０ｒｐｍ以上においても２〜３％程度は生じている。これは，切断されたエッチングマスク（ＳｉＮ）の一部が，エッチング終了時，又はその後の流水洗時にシリコンウェハを取り出す際に，シリコンウェハへ付着し，乾燥時に水分が蒸発することにより，ダイヤフラム面に吸着したためである。
【００６９】
これら，吸着したエッチングマスクは一度乾燥してしまうと，外力を加えても除去し得ない。したがって，流水洗終了の段階では，これをよく除去しておく必要がある。流水洗における留意事項は，シリコンウェハに付着したエッチングマスクをシリコンウェハから除去することと，除去されたエッチングマスクが再度シリコンウェハに付着しないようにすることである。
【００７０】
そこで，図１０，図１１に示すごとく，シリコンウェハ３を水洗治具６にセットし，水洗槽４において洗浄水を窒素ガスによりバブリングすると共に洗浄水をオーバーフローさせ，浮遊したエッチングマスクをフィルター４６にて捕獲する多段流水洗処理を行なう。
【００７１】
水洗槽４は上記シリコンウェハ３を保持する水洗治具６と水中にガスをバブリングするためのガス吹込み具４５と，上記水洗槽４へ水４０を供給する水供給器４１とを有する。
【００７２】
また，上記水洗槽４は，図１０に示すごとく，水給水器４１と，第２槽４２，第３槽４３とを有する。そして，後者の２槽には，それぞれ窒素ガス４５０を噴出させるためのガス吹込み具４５を有する。また，その上には，上記水洗治具６を固定するための，金網製の固定台４２０を有する。
【００７３】
水洗治具は，図１１に示すごとく，底面のない四角筒状体で，対向する一対の面には，シリコンウェハ３を，着脱可能，かつ揺動可能に保持するスリット溝６２１を設けた保持板６２を有する。保持板６２は，スリット溝６２１の下部に底板６２３を有する。
上記水洗治具６には，シリコンウェハ３をセットした際，スリット溝６２１の壁面との間に１〜２ｍｍの遊びがある。そのため，窒素バブリングによりシリコンウェハ３が微妙に震動し，前述のバブリングとの相乗効果により，付着したエッチングマスクが除去されやすくなる。
【００７４】
水洗に当っては，エッチング済みのシリコンウェハ３をセットした上記水洗治具６を，第３槽４３の上記固定台４２０に固定し，純水４０を順次各槽を流しながら上記窒素ガスによりバブリグする。そして，水はオーバーフローさせて流出させる。
また，第３槽４３による水洗後第２槽４２により同様に仕上げ水洗をする。
上記の窒素バブリング及びオーバーフローにより，除去されたエッチングマスク片は水４０の中に浮遊し，洗浄水と共に出口４４に流出するときフィルター４６に捕獲される。
【００７５】
このシステムにより，上記図６に示したエッチング時の翼回転数との関係で，バブリングが無い場合と対比し，エッチングマスク付着率を比較した。その結果を図１２に示す。
図１２において，フィルター有りでバブリングしたものは，バブリングの無い場合に比ベてエッチングマスクの付着率が低減していることが分かる。
【００７６】
なお，厚さが１０μｍ以下のダイヤフラムを形成する際には，水洗時に上記水洗治具６のスリット溝６２１の寸法を２ｍｍ以上とすると横方向への震動幅が大きくなり，ダイヤフラムが割れたり，クラックが入ったりし，好ましく無い場合がある。一方，１ｍｍ以下の場合，横方向への振動幅が小さく，付着したエッチングマスク片の除去効率が低下する。
【００７７】
実施形態例４
本例は，図１３に示すごとく，圧力センサーと加速度センサーの製造方法に本発明を適用した具体例を示す。
【００７８】
即ち，エッチング液１９として，液温１１０℃，液濃度３２％のＫＯＨ水溶液を用いてエッチングした。撹拌翼３３としては，後述する図１４（ａ）を用いた。そして，（１１０）圧力センサー，（１００）加速度センサーを２７０μｍエッチングした。これにより，それぞれのダイヤフラムの厚みは３０μｍとなった。
【００７９】
それぞれの撹拌翼回転数は，図１３に示すごとく，主エッチングがそれぞれ２４０ｒｐｍ，３００ｒｐｍ，水注入後の希釈エッチング工程時は共に５８０ｒｐｍとした。
また，エッチング後の流水洗浄は，上記実施形態例３に示したシステムにて，窒素バブリングしながら各槽５分ずつ実施した。エッチング品質は，図１３に示すごとくいずれも良好であった。
【００８０】
以上より，本発明を適用することにより，加速度センサー及び圧力センサーのエッチング量分布・ダイヤフラム形状を適正に維持しつつ，エッチングの進行に伴い不要となったエッチングマスクのエッチング面への付着を無くし，むら・汚れ，異形状，エッチングマスクの残査の無いセンサ素子を形成することができる。
【００８１】
実施形態例５
本例は，図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すごとく，上記実施形態例１に示したセンサ素子製造装置における，撹拌翼の各種形状を示すものである。
即ち，図１４（Ａ）に示す撹拌翼３３は，斜面３１１を有する翼部３３０を有している。上記斜面３３１は，回転進行方向に向って，下降した状態にある。
この場合には，破断したエッチングマスクを液中に巻き込み易くするという作用効果がある。
【００８２】
次に，図１４（Ｂ）に示す撹拌翼３３は，翼部３３０が，中央に横長の貫通穴３３２を有する，枠状体である。この場合には，よどみが生じやすいウェハ中央部に還流を発生し，切断したエッチングを液中に巻き込むと共に，ウェハ中央と端部の温度分布を均一化するという作用効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，センサ素子の製造装置の説明図。
【図２】実施形態例１における，撹拌強度変化についての説明図。
【図３】実施形態例１における，エッチング液供給装置の説明図。
【図４】実施形態例１における，シリコンウェハの説明図。
【図５】実施形態例２における，圧力センサー及び加速度センサーの製造について，エッチング前と後との状態を示す説明図。
【図６】実施形態例２における，撹拌翼の回転数とマスク付着チップ発生率との関係を示す線図。
【図７】実施形態例２における，撹拌翼の回転数とシリコンウェハ面内のエッチング量ばらつきとの関係を示す線図。
【図８】実施形態例２における，圧力センサー製造時のエッチングにおける，正常品と異常品の説明図。
【図９】実施形態例２における，撹拌翼の回転数と，圧力センサーのダイヤフラム形状の異常発生率との関係を示す線図。
【図１０】実施形態例３における，水洗槽についての説明図。
【図１１】実施形態例３における，水洗用治具の（Ａ）平面図，（Ｂ）正面図，（Ｃ）側面図。
【図１２】実施形態例３における，撹拌翼回転数と，バブリング有無と，マスク付着チップ発生率との関係を示す線図。
【図１３】実施形態例４における，撹拌翼回転数の変化と品質との説明図。
【図１４】実施形態例５における，各種撹拌翼の説明図。
【図１５】従来例における，加速度センサーのエッチング時の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
１０．．．回転数調整器，
１５０．．．処理槽，
１９．．．エッチング液，
３．．．シリコンウェハ，
３３．．．加速度センサー，
４．．．水洗槽，
６．．．水洗治具，
９０．．．エッチングマスク，
９００．．．補正エッチングマスク，
９５．．．ダイヤフラム，
【図１】
0003810209.tif 000002
【図２】
0003810209.tif 000003
【図３】
0003810209.tif 000004
【図４】
0003810209.tif 000005
【図５】
0003810209.tif 000006
【図６】
0003810209.tif 000007
【図７】
0003810209.tif 000008
【図８】
0003810209.tif 000009
【図９】
0003810209.tif 000010
【図１０】
0003810209.tif 000011
【図１１】
0003810209.tif 000012
【図１２】
0003810209.tif 000013
【図１３】
0003810209.tif 000014
【図１４】
0003810209.tif 000015
【図１５】
0003810209.tif 000016