JP2000286229A - 表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理液の品質低下を抑制しつつ処理液の有効利
用を図ることができる表面処理装置を提供する。 【解決手段】エッチングポット５には内部にエッチング
液が満たされ、底部にウエハ４が外周部をシールした状
態で支持され、ウエハ４の被処理面がエッチング液に接
する。サブポット４０において表面処理を行った後のエ
ッチングの一部と、新しいエッチング液とが混合され再
生処理される。エッチングポット５での表面処理を行っ
た後のエッチング液の一部が連通管６０を通してサブポ
ット４０に移送され、サブポット４０での再生処理を行
った後のエッチング液が連通管６０を通してエッチング
ポット５に移送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハの
表面にエッチング処理やメッキ処理等を行うための表面
処理装置に関し、例えば、半導体圧力センサや半導体加
速度センサ等を製造する際に用いると好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すように、半導体ウエハ
７０上に数１００〜数１０００個程度の凹部７２を水酸
化カリウム（ＫＯＨ水溶液）等のエッチング液を用いて
形成し、圧力センサや加速度センサ等の半導体センサを
製造している。

【０００３】これらの製造工程には、半導体回路の保護
や給電電極保護のために、それらを処理液からマスキン
グするため、図７に示すような各種の治具７５が用いら
れている。例えば、エッチング工程では、図６の半導体
ウエハ７０上の各チップ７１は、図８に詳細を示すよう
に、中央に島状の膨らみを残してその周りを水酸化カリ
ウム等の異方性エッチング液で溶かし込んで凹部７２を
作り、加速度センサを製作している。

【０００４】この処理工程は、図８に示したように、ウ
エハ７０上にマスク７６を形成し、被エッチング面を高
温の水酸化カリウム等の強アルカリに浸すことにより、
凹部７２が異方性エッチングによって形成される。

【０００５】エッチングの方式としては、浸漬方式が一
般的に用いられてきた。例えば、図７に示すように、セ
ラミック等の高耐食のプレート７３に、ワックス７４で
ウエハ７０の回路面と縁面をマスキングし被エッチング
面のみがエッチング液に溶解するようにする。そして、
図９に示すように、キャリア８０においてウエハ７０を
マスキングしたマスキング治具７５を並べて配置し、エ
ッチング槽８１に容れたエッチング液８２に所望のエッ
チング量になるまで浸漬し、次に図示していない搬送装
置等により水洗槽８３に移し替えて純水８４に浸漬する
ことでエッチングを停止する。十分水洗した後、キャリ
ア８０を水洗槽８３から取り出す。洗浄に用いた純水を
乾燥した後、図示していない溶剤洗浄装置等で図７のワ
ックス７４を溶解しウエハ７０をプレート７３から外し
ていた。

【０００６】このような工程からなる浸漬方式は、マス
キング治具７５の全体を処理液に浸漬するためマスキン
グ作業中に付着した不純物が処理液を汚染したり、ワッ
クス等のマスキング材料の処理液への溶出等があり、高
純度の薬品を使用するウエハ製造工程では慢性的な品質
不良につながる問題であった。

【０００７】近年、更に小型高機能化を目的としたセン
サが開発され、図１０に示すように、半導体の回路側の
面に直接エッチング加工を施して四角錐のキャビティ８
５を形成している。このようなセンサでは、半導体回路
に悪影響を与える水酸化カリウム等のアルカリ金属を含
むエッチング液が使用できないことから、水酸化テトラ
メチルアンモニウム水溶液（頭文字から以下ＴＭＡＨと
呼ぶ）等のアルカリ溶液が用いられている。エッチング
処理は、回路面のマスキングはしないものの、キャリア
にウエハを複数枚セットし、従来同様のエッチング装置
によって行われている。

【０００８】ＴＭＡＨは、ＫＯＨ等に比べ１０倍以上高
価なエッチング液で、大気中のＣＯ ₂ を吸収する性質が
ある。このような、高価で不安定なエッチング液を従来
と同じエッチング装置で使用すると、搬送治具による液
汚染に加え、ＣＯ₂ を吸収し液の分解も生じ、エッチン
グ条件が不安定になるため、頻繁にエッチング液の更新
が必要となり、安定した生産が極めて困難になると言っ
た問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
事情に鑑みなされたものであり、その目的は、処理液の
品質低下を抑制しつつ処理液の有効利用を図ることがで
きる表面処理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、表面処理槽において半導体ウエハの被処理面が
処理液にて表面処理され、この表面処理を行った後の処
理液の一部が連通管を通して再生処理槽に移送される。
そして、再生処理槽において、表面処理を行った後の処
理液の一部と、新しい処理液とが混合されて処理液が再
生処理される。この再生処理槽での再生処理を行った後
の処理液が連通管を通して表面処理槽に移送される。こ
の処理液にて表面処理槽において、新たに設置された半
導体ウエハの被処理面が表面処理される。このように、
処理液が繰り返し使われる。

【００１１】このようにして、処理液の品質低下を抑制
しつつ処理液の有効利用を図ることができる。請求項
４，５に記載の発明によれば、処理液を汚染しない気体
を用いて処理液が槽間で移送され、処理液が空気に触れ
ることがなく、空気による液の汚染を回避できる。

【００１２】

【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、本実施形態の
エッチング装置の全体構成を示す。本エッチング装置
は、台１の上にエッチングユニット２とエッチング液管
理ユニット３が搭載されている。エッチングユニット２
は、半導体ウエハとしてのシリコンウエハ４をエッチン
グするためのものであり、エッチングユニット２はエッ
チング液を入れるエッチングポット５と、エッチングポ
ット５を載せるエッチングベース６と、エッチングポッ
ト５の上面開口部を塞ぐエッチングヘッド７とから構成
されている。つまり、エッチングポット５をエッチング
ベース６とエッチングヘッド７で挟むように配置するこ
とによりエッチングポット５内の気密を保つことができ
るようになっている。また、エッチング液管理ユニット
３は、エッチング液を準備・循環供給するサブポット４
０を有する。サブポット４０もエッチングポット５と同
様に密閉容器として使用される。

【００１３】図２にはエッチングユニット２におけるエ
ッチングポット５の拡大断面図を、図３にはエッチング
ベース６の拡大断面図を、図４にはエッチングヘッド７
の拡大断面図を、示す。また、図５にはエッチング液管
理ユニット３の拡大断面図を示す。

【００１４】図２において、エッチングポット５は、プ
レート状のウエハベース８と、筒状のウエハリング９と
を具備している。ウエハベース８の中央部には貫通孔１
０が設けられ、その上面開口部にはウエハプレート１１
が当該開口部を塞ぐように配置されている。このウエハ
プレート１１は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
等の薄い金属板よりなる。ウエハプレート１１は、予備
加熱用熱伝達板および電気化学ストップ用電極として機
能する。ウエハプレート１１の上面にはシリコンウエハ
４が載置できるとともにその上にウエハリング９が一方
の開口部を下にした状態で配置される。つまり、シリコ
ンウエハ４が筒状のウエハリング９の下面開口部を塞ぐ
ように配置される。このように、ウエハベース８にはそ
の中央部にシリコンウエハ４が乗せられる。この際、ウ
エハ４は被エッチング面（図８のセンサならば回路形成
面とは反対の面、図１０のセンサならば回路形成面）が
上向きになるように配置される。また、ウエハベース８
におけるウエハ載置部の外周側には凹部１２が環状に形
成され、この凹部１２にウエハリング９の突部１３が嵌
合する。このように凹部１２は位置合わせの機能を持
つ。さらに、ウエハベース８における凹部１２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１４が環状に形成
され真空用ポケットとして機能する。

【００１５】また、ウエハリング９の下面での内周部に
はウエハ形シールパッキン１５が固定され、このパッキ
ン１５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。ウエハ形シールパッキン
１５により、ウエハリング９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。つまり、シールパッ
キン１５は、ウエハベース８にシリコンウエハ４を載置
した状態でウエハリング９の下面とウエハ４の外周部と
を液密状態でシールするためのものである。また、ウエ
ハリング９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１６が環
状に形成され真空用ポケットとして機能する。

【００１６】ウエハベース８のシール面Ｓ１とウエハリ
ング９のシール面Ｓ２との間には、環状のＸ形パッキン
１７が配置されている。断面がＸ形をしたＸ形パッキン
１７は、円周上に数箇所（実施形態では８箇所）上下の
真空室をつなぐように連結穴１７ａが設けられている。
そして、図１の真空ポンプ１８によって図２の凹部（真
空用ポケット）１４，１６内の空気を排出することで内
部の真空と大気圧との差圧により弾性変形して（Ｘ形パ
ッキン１７が収縮して）ウエハベース８とウエハリング
９とが引き寄せられ、シールパッキン１５にてシリコン
ウエハ４の外周部をシールした状態で固定される。この
駆動力（実施形態では約４０Ｋｇ）はウエハ４のシール
力として働くが、ちなみに本実施形態ではウエハ４のシ
ール長さで１．４Ｋｇ／ｃｍのシール力が得られる。

【００１７】このようにエッチングポット５は、内部に
処理液としてのエッチング液が満たされ、底部にウエハ
４をその外周部をシールした状態で支持し、ウエハ４の
被エッチング面がエッチング液に接する構成となってい
る。

【００１８】図３のエッチングベース６において、ベー
ス材２０には予備加熱用の加熱ヒータ２１が配置され、
加熱ヒータ２１には温度センサ２２が設けられている。
また、ベース材２０には電極２３が設けられている。そ
して、エッチングベース６にエッチングポット５が搭載
された図１の状態においては、加熱ヒータ２１とウエハ
プレート１１とが接触して熱的に接続され、加熱ヒータ
２１の発する熱がウエハプレート１１を通してエッチン
グポット５でのウエハ４の外周部を加熱することができ
る。このとき、ウエハ４の外周部のみ加熱され、エッチ
ングポット５の外周部での放熱分を補って均一なる加熱
動作を行うことができる。また、図１の状態では、エッ
チングベース６の電極２３がウエハプレート１１と接触
して電気的に接続される。

【００１９】図４のエッチングヘッド７において、エッ
チングポット１の上面開口部を塞ぐキャップ材３０を有
する。キャップ材３０の下面にはポットパッキン３１が
設けられ、このポットパッキン３１にてエッチングポッ
ト５の上面開口部を気密状態で塞ぐ。このようにしてエ
ッチングポット５内の気密が保たれる。

【００２０】キャップ材３０には攪拌翼３２が垂下さ
れ、モータ３３の駆動により同攪拌翼３２が回転してエ
ッチング液を攪拌する。また、キャップ材３０には拡散
板３４が垂下され、拡散板３４はエッチング液中におい
てウエハ４と対向して配置される。拡散板３４にてエッ
チング液の攪拌時に同液が拡散されるとともに拡散板３
４はウエハの電気化学ストップのための電極として機能
する。さらに、キャップ材３０には温度センサ３５が垂
下され、温度センサ３５にてエッチング液の温度が検出
される。さらに、キャップ材３０には送気口３６が設け
られ、送気口３６を通して、エッチング液を汚染しない
気体として不活性ガス（ここでは窒素ガス）がエッチン
グポット５内に圧入できる。また、キャップ材３０には
排液口３７が設けられ、排液口３７を通してエッチング
ポット５内の液を外部に排出できる。キャップ材３０に
は給排液ノズル３８が上下に移動可能に垂下され、給排
液ノズル３８を通してエッチングポット５に対し給液お
よび排液できる。

【００２１】図１の温調器３９には温度センサ２２，３
５および加熱ヒータ２１が接続され、温調器３９により
ヒータ温度やエッチング液温が所定の温度となるように
加熱ヒータ２１が通電制御される。

【００２２】図５のエッチング液管理ユニット３におい
て、サブポット４０はエッチング液を安定的に加熱保持
するためのものであり、ベース材４１にて支持されてい
る。サブポット４０にはエッチング液４２が注入され
る。エッチング液管理ユニット３にはスターラ４３が備
えられ、スターラ４３の回転子４３ａがサブポット４０
内に配置され、モータ４３ｃによるマグネット４３ｂの
回転に伴いエッチング液４２中の回転子４３ａが回転し
てエッチング液４２が攪拌される。

【００２３】ここで、サブポット４０のエッチング液の
容量は１０００ｃｃであり、前述のエッチングポット５
のエッチング液の容量と等しい。なお、サブポット４０
のエッチング液の容量はエッチングポット５のエッチン
グ液の容量より大きくてもよい。

【００２４】サブポット４０の周囲には加熱ヒータ４４
が配置されている。また、サブポット４０の上面開口部
はキャップ材４５にて気密状態で塞がれ、キャップ材４
５には排液口４６、給排液ノズル４７、送気管４８が設
けられている。また、キャップ材４５には温度センサ４
９が垂下されている。さらに、温調器５０には温度セン
サ４９と加熱ヒータ４４が接続され、温調器５０により
温度センサ４９によるエッチング液の温度が所定の温度
となるように加熱ヒータ４４が通電制御される。

【００２５】図１において、エッチングユニット２とエ
ッチング液管理ユニット３との間は連通管６０が設けら
れ、給排液ノズル３８と給排液ノズル４７とが連通管６
０によりつながれている。連通管６０には電磁式開閉バ
ルブＣが設けられている。また、ユニット２とユニット
３との間は連通管６１が設けられ、排液口３７と排液口
４６とが連通管６１によりつながれている。連通管６１
には電磁式開閉バルブＥ１，Ｅ２が直列に設けられ、バ
ルブＥ１，Ｅ２の間の分岐点ａはエゼクタ６２の吸引口
と接続されている。エゼクタ６２には電磁式開閉バルブ
Ｓ３を通して純水が供給されるようになっており、エゼ
クタ６２への純水の供給にて同エゼクタ６２が吸引動作
を行う。また、純水は電磁式開閉バルブＳ４を通してエ
ッチングユニット２の送気口３６に供給できるようにな
っている。一方、窒素ガスが電磁式開閉バルブＳ２を通
してエッチングユニット２の送気口３６に供給できると
ともに、電磁式開閉バルブＳ１を通してエッチング液管
理ユニット３の送気口４８に供給できるようになってい
る。

【００２６】そして、バルブＣを開いて窒素圧送用のバ
ルブＳ１，Ｓ２、排気用のバルブＥ１，Ｅ２を適選操作
することにより、エッチング液を循環することができる
構成となっている。

【００２７】また、図１の陽極酸化電源装置６３にはエ
ッチングユニット２の拡散板３４と電極２３が接続さ
れ、陽極酸化電源装置６３により拡散板３４とウエハプ
レート１１との間の電圧が制御され、ウエハ４でのエッ
チングの開始・停止を陽極酸化作用によって制御する。
また、付帯設備として、エッチング液を定量供給するた
めの給液ポンプ（図示略）を備えている。

【００２８】このように、エッチング槽であるエッチン
グポット５は、ウエハベース８においてウエハ４の被エ
ッチング面を上向きに配置して底板となるウエハ４を支
え、筒状のウエハリング９にてウエハ縁面がマスキング
される。また、同ポット５は気密構造をなし、サブポッ
ト４０はエッチング液を気密性を保った状態で加熱攪拌
し、２つのポット５，４０が連通管６０を用いて接続さ
れ、ポット５，４０内を不活性ガスである窒素ガスにて
掃気（パージ）できるとともに同ガスで加圧することに
よりエッチング液を圧送してポット間でエッチング液を
移送することができるようになっている。

【００２９】また、エッチングポット５に内蔵される前
記ウエハプレート１１に関し、同プレート１１はエッチ
ングポット５の内部が不活性ガスによって加圧された時
にウエハ４を変形から保護する。

【００３０】なお、エッチング装置には生産管理装置と
してのコントローラが備えられ、同コントローラにて各
バルブＳ１〜Ｓ４，Ｅ１，Ｅ２，Ｃ等が制御されるよう
になっている。

【００３１】本実施形態においては、エッチングポット
５とエッチングヘッド７にて表面処理槽が構成され、ま
た、サブポット４０とキャップ材４５にて再生処理槽が
構成されている。

【００３２】次に、このように構成したエッチング装置
の作用（エッチング作業の手順）について説明する。エ
ッチング処理開始前の準備として、図１の連通管６０に
設けたバルブＣを閉じ、バルブＥ１とバルブＳ１を開
き、サブポット４０内部を窒素ガスで掃気した後、図示
していない薬品供給ポンプによりエッチング液を供給し
貯蔵（例えば１０００ｃｃ）する。供給後、バルブＥ１
とバルブＳ１を閉じる。この状態では、サブポット４０
内は気密が保たれ、エッチング液が外気に触れることが
無い。

【００３３】サプポット４０内に貯蔵されたエッチング
液は、加熱ヒータ４４とスターラ４３によってエッチン
グ温度（例えば９０℃）に温度制御される。また、サブ
ポット４０が密閉構造であることから、エッチング液の
昇温によりサブポット４０内の圧力が上がりエッチング
液が蒸発するのが抑えられる。そのため、長期に保存し
ても安定した組成を保つことができる。

【００３４】エッチング作業は、ウエハ４を図２のウエ
ハベース８にセットし、ウエハリング９を乗せて、Ｘ型
パッキン１７を真空ポンプ１８（図１参照）によって作
動してエッチングポット５を組み付ける。そして、エッ
チングベース８に図示していないローダ等により図１に
示すようにエッチングベース６上に搭載し、エッチング
ポット５上面の開口部にエッチングヘッド７を降下し、
エッチングポット５の上部円周をエッチングヘッド７の
ポットパッキン３１（図４参照）にて気密にシールす
る。

【００３５】この状態で、エッチング前の予備加熱とし
て、加熱ヒータ２１によりウエハ４をウエハプレート１
１を介してエッチング温度（例えば９０℃）に加熱す
る。そして、バルブＳ２及びバルブＥ２を開いて窒素ガ
スをエッチングポット５に供給し、加熱中のエッチング
ポット５内を窒素ガスにより掃気する（その他のバルブ
は全て閉じている）。これにより、窒素ガス雰囲気に置
換される。

【００３６】ウエハ４がエッチング温度に昇温し、温度
等のエッチング条件が揃った時点で、ウエハ４に陽極酸
化電源装置６３から電圧を加え、ウエハ４がエッチング
液に触れてもエッチングされない準備をする。つまり、
ウエハ４を電気化学ストップする準備を行う。

【００３７】その後、バルブＳ２を閉じ、サブポット４
０側の加熱ヒータ４４、回転子４３ａの駆動を停止し、
バルブＣ及びバルブＳ１を開き、送気管４８から窒素ガ
スをサブポット４０に供給する。これにより、サブポッ
ト４０内の圧力が上昇し、ポット４０内のエッチング液
は、窒素ガスの圧力によって連通管６０を通して給排液
ノズル３８からエッチングポット５内に供給される。こ
のとき、エッチング液の流入中はウエハ４に陽極酸化電
源装置６３から電圧が加えられているため、エッチング
液に触れてもウエハ４がエッチングされることはない。

【００３８】エッチング液を必要量サブポット４０から
エッチングポット５に移した後、バルブＳ１を閉じて窒
素ガスの供給を停止し、バルブＣ及びバルブＥ２を閉
じ、エッチングポット５内を密閉化する。そして、エッ
チングヘッド７の攪拌翼３２を回転する。

【００３９】エッチングポット５内のエッチング液は、
ウエハ４を介してエッチングベース６内に設けた加熱ヒ
ータ２１によって加熱され、ウエハ４がエッチング温度
に昇温しエッチング条件が揃った時点で、陽極酸化電源
装置６３による電圧印加を停止してエッチングを開始す
る。エッチング中はサブポット４０と同様にエッチング
ポット５が密閉構造であることから、エッチング液の昇
温によりエッチングポット５内の圧力が上がりエッチン
グ液が蒸発するのが抑えられる。そのため、安定した組
成を保つことができる。

【００４０】また、エッチング中はエッチング液が、エ
ッチングポット５内に設けた攪拌翼３２によって攪拌さ
れるとともに、ウエハ４に対向して設けた拡散板３４に
よって、ウエハ４全面にわたって均一な攪拌が行われ高
精度な面内分布でエッチングが進む。

【００４１】予め確認されているエッチングレートから
求めたエッチング時間が経過すると、再び陽極酸化電源
装置６３によってウエハ４に電圧を印加してエッチング
を停止させる。

【００４２】そして、エッチングヘッド７の攪拌翼３２
及びエッチングベース６の加熱ヒータ２１を停止し、エ
ッチングヘッド７に設けた給排液ノズル３８を下降して
ウエハ４の表面からの距離が所定値となった位置で停止
させる。この給排液ノズル３８の先端より下方にはエッ
チング液が所定量（例えば３０ｃｃ）だけ存在すること
になる。この液量（例えば３０ｃｃ）が、エッチングポ
ット５内のエッチング後のエッチング液のうちのエッチ
ング液汚染防止に必要な排液量（例えば３０ｃｃ）であ
り、残り（例えば１０００ｃｃ−３０ｃｃ＝９７０ｃ
ｃ）が再生用となる。

【００４３】その後、バルブＣ、バルブＥ１及びバルブ
Ｓ２を開き、エッチングポット５側での送気管３６から
窒素ガスを供給する。これにより、エッチングポット５
内の圧力が上昇し、エッチングを行った後のエッチング
液の一部（例えば１０００ｃｃ−３０ｃｃ＝９７０ｃ
ｃ）が、窒素ガスの圧力によって給排液ノズル３８から
連通管６０を通してサブポット４０内に移送される。

【００４４】このとき、エッチング液の液面が低下して
も一定の残量（例えば３０ｃｃ）を保つため、ウエハ４
への通電が保たれエッチング停止効果が確保される。そ
して、エッチング液がサブポット４０に戻ったら、給排
液ノズル３８を元の高さに戻し、バルブＥ１、バルブＣ
及びバルブＳ２を閉じる。さらに、図示していないエッ
チング液供給ポンプにて、エッチングポット５側に残し
たエッチング液量と同量（例えば排液量３０ｃｃ）をサ
ブポット４０に供給し、サブポット４０内の液量を初期
状態の液量（例えば１０００ｃｃ）にする。

【００４５】再び、次サイクルのエッチング作業の準備
のため、サブポット４０内を気密に保ち、エッチング液
が外気に触れることが無いようにして、貯蔵されたエッ
チング液を加熱・攪拌しておく。このようにして、エッ
チングを行った後のエッチング液の一部（例えば９７０
ｃｃ）と新しいエッチング液（例えば３０ｃｃ）とが混
合され、エッチング液が再生処理される。

【００４６】一方、エッチングポット５において、エッ
チング液をサブポット４０に戻した後、バルブＥ２、バ
ルブＳ３及びバルブＳ４を開いて、エッチングポット５
内に純水を注入する。さらに、エッチングヘッド７に設
けた攪拌翼３２を起動してエッチング液を希釈洗浄す
る。また、バルブＳ３を開くことでエゼクタ６２が作動
し、洗浄水を効率よく排液することができ、洗浄効果を
高めることができる。

【００４７】十分な洗浄を行った後、攪拌翼３２の駆動
を停止し、バルブＳ４及びバルブＥ２を閉じて給水を停
止し、エッチングポット５内の排液管（図示略）にエゼ
クタ６２を接続してエッチングポット５内の洗浄水を排
液する。さらに、このようにエッチングポット５内の洗
浄水を排液した後、バルブＳ３を閉じてバルブＥ２、バ
ルブＳ２を開き、配管内及びエッチングポット５内をブ
ローし、純水が残ることを防止する。

【００４８】引き続き、エッチング開始時と逆動作を行
って、エッチングユニット２からエッチングポット５を
取り出し、Ｘ型パッキン１７内の真空を解除してウエハ
４を取り出すことで、エッチング作業を終了する。

【００４９】次サイクルのエッチングは、前記と同様の
手順で行われる。つまり、エッチングポット５にシリコ
ンウエハ４を新たにセットし、サブポット４０にて所定
の温度に調整されたエッチング液（再生処理を行った後
のエッチング液）を連通管６０を通してエッチングポッ
ト５に移送し、エッチングポット５にてシリコンウエハ
４をエッチングし、さらに、エッチングポット５内のエ
ッチング液を所定量（例えば３０ｃｃ）だけ残してサブ
ポット４０に移し、サブポット４０において新しいエッ
チング液を所定量（例えば３０ｃｃ）だけ加え、エッチ
ング後のエッチングポット５でのエッチング液を排出
し、ウエハ４を取り出す。以後、これを繰り返す。

【００５０】このようなエッチングの繰り返しにおい
て、エッチング液の汚染濃度は一定の濃度になり、それ
以上高濃度となることはない。つまり、エッチング液の
清浄度は、１回のエッチングに必要な最小限がエッチン
グポット５内に残され、水洗によって排液され、同時に
サブポット４０に排液量に見合った分の新液が補給され
る構成となっているため、エッチング液の汚れは一定以
上進まずエッチング液を更新することなく常に安定した
状態を保つことができる。

【００５１】ここで、エッチング後においてエッチング
ポット５に残すエッチング液の量（例として３０ｃｃを
挙げた）、即ち、エッチング後のエッチング液のうちの
エッチング液の汚染防止に必要な排液量とは、液汚染を
最小に抑えて少量の薬品を長期に使用するための量であ
り、１枚のウエハを処理することでエッチング液中に溶
け込むＳｉに見合った汚染量を毎回エッチング液から排
液し、この分を新しく追加することで、エッチング液中
のＳｉの溶解量を一定に保つことができ、液の清浄度を
長く安定させる量である。

【００５２】従来の水槽に浸漬する方式（図９参照）で
は、処理枚数に比例してＳｉの溶解量が増加し、やが
て、エッチング品質に悪影響が現れる（エッチングレー
トの低下やエッチング面が荒れる等）ので、その前に予
防保全的にエッチング液を全量更新する方式をとってい
る。これに比べ、本実施形態では、新液の状態から少し
Ｓｉの溶解量が増えた段階で安定し長期的に一定に濃度
を保つため、エッチングレート、品質ともに毎回同じ条
件を整えることができる。

【００５３】以上述べたように、エッチングポット５と
は別にサブポット４０を用意し、エッチングポット５と
サブポット４０とを連通管６０で連結し、サブポット４
０でエッチングを行った後のエッチング液の一部と新し
いエッチング液とを混合して再生処理を行いエッチング
ポット５に戻すようにしたので、エッチング液が繰り返
し使われ、エッチング液の品質低下を抑制しつつエッチ
ング液の有効利用を図ることができる。また、両ポット
（容器）５，４０内を窒素ガス（不活性ガス）にて掃気
した状態で窒素ガスで加圧することによりエッチング液
をポンプレスにて移送するようにしたので、液が空気に
触れることがなく、空気による液の汚染を回避できる。
このように、最小限の液量に抑え、且つ、エッチング液
を大気等の液を分解・汚染する雰囲気に触れることなく
循環使用することにより、従来に無い省資源型の表面処
理装置とすることができる。

【００５４】また、エッチング液を少量ずつ処理毎に更
新して行くことで、エッチング液の汚染を最小限に抑
え、長期に処理条件を安定化することができる効果もあ
る。さらに、エッチング毎に補給されるエッチング液
は、常温等のエッチング液保管に最適な管理法式が選定
できるため、これらの液のライフも大幅に延ばすことが
できる。

【００５５】また、エッチングポット５において、ウエ
ハ４を底面に配置し、被エッチング面をエッチング液に
対して上向きにすることで、エッチング液の給液時に付
着した気泡やエッチング中に発生する反応ガスの離脱を
容易にし、これらの気泡による未処理チップや形状不良
を無くすことができる。また、処理液を少量（エッチン
グポット内容積）で処理することができるため、大幅な
省資源化が実現でき、エッチングポット５からウエハ４
を取り出すことなくその場で水洗まで連続的に行うこと
ができ、従来のような搬送中に反応が進むことで生じる
ウエハ面内の厚みバラツキを低減することもできる。さ
らに、エッチング液はエッチング中は気密を保ったエッ
チングポット５内で、また、非エッチング中はサブポッ
ト４０内でエッチング温度に保持されており、常に窒素
ガス（不活性ガス）により外気から隔離されるため高温
の状態でも、分解・蒸発等が少なくエッチング条件を安
定に保つことができる。

【００５６】さらに、接液部がエッチングポット５及び
サブポット４０内に限られるため、エッチングポット５
のハンドリングによる汚染がエッチングポット５の外面
に生じても、エッチング液を汚染することが全くなく、
作業も安全に行える。

【００５７】また、エッチングポット５でのエッチング
およびサブポット４０での再生処理は気密構造のポット
５，４０中で行われるので、エッチング液の組成変化を
防止することができる。さらに、エッチングポット５が
ウエハ治具となり、ウエハが取り外し可能に支持されて
いるので有利である。また、エッチングポット５におい
てエッチング前にウエハ下側から予備加熱するヒータ２
１を設けたので好ましいものとなっている。さらに、エ
ッチングポット５において電極３４，１１を配置してウ
エハの電気化学ストップを行うようにしたので好ましい
ものとなっている。

【００５８】なお、上述した実施形態では、電気化学ス
トップエッチングの機構（陽極酸化電源装置６３による
エッチングの開始・停止の制御）を用いたが、この機能
は付随機能であり、必要に応じて設ければよい。

【００５９】また、エッチングポット５のエッチング液
の加熱のために加熱ヒータ２１を用いたが、これはエッ
チングポット５の予備加熱に効果があると同時に、最も
温度の高い点がウエハ表面になることから、熱分解性の
高い液の安定性を長期に保つのに大きな効果がある。し
かし、熱分解性の無い、または問題にならない処理液を
用いる場合は、エッチングポット５内に加熱ヒータを配
置して液を直接加熱してもよい。また、これらポット内
外のヒータを併用することにより、更に高いエッチング
品質（面内のエッチング量分布）が得られる。

【００６０】サブポット４０内の液の攪拌に、マグネッ
トカップリング式の攪拌機構４３を用いたが、これは、
密閉化に有利に働く点を考慮した構造であるが、エッチ
ング液の異物による汚染を問題にする場合は、エッチン
グヘッドと同様な、軸を持った攪拌方式（インペラ式）
としてもよい。

【００６１】サブポット４０の加熱機構についても、内
部ヒータによる加熱でも同様の効果が得られることは言
うまでもない。排液スピードを高めるために、ベルヌイ
式（流体駆動式）エゼクタ６２を用いているが、水洗時
間との兼ね合いで、省いたり、他の手段を用いてもよ
い。

【００６２】また、図１の連通管６０にてエッチングポ
ット５からサブポット４０へのエッチング液の移送およ
びサブポット４０からエッチングポット５へのエッチン
グ液の移送を行ったが、エッチングポット５からサブポ
ット４０へのエッチング液の移送用連通管と、サブポッ
ト４０からエッチングポット５へのエッチング液の移送
用連通管を設けてもよい。

【００６３】本実施形態は、Ｓｉのエッチングについて
述べてきたが、金メッキ等、同様の処理液が高価で液汚
染が問題となる処理液を用いる、ウエハの表面処理工程
に本発明が応用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のエッチング装置を示す全体構成
図。

【図２】 エッチングポットの拡大断面図。

【図３】 エッチングベースの拡大断面図。

【図４】 エッチングヘッドの拡大断面図。

【図５】 エッチング液管理ユニットの拡大断面図。

【図６】 ウエハを示す図。

【図７】 マスキング治具を示す図。

【図８】 加速度センサを示す図。

【図９】 エッチング工程を説明するための工程図。

【図１０】 圧力センサを示す図。

【符号の説明】

２…エッチングユニット、３…エッチング液管理ユニッ
ト、４…シリコンウエハ、５…エッチングポット、１１
…ウエハプレート、１５…シールパッキン、２１…加熱
ヒータ、３１…ポットパッキン、３４…拡散板、４０…
サプポット、６０…連通管、６１…連通管。

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に処理液が満たされ、底部に半導体
   ウエハをその外周部をシールした状態で支持し、半導体
   ウエハの被処理面が処理液に接する表面処理槽と、 表面処理を行った後の処理液の一部と、新しい処理液と
   を混合して処理液を再生処理する再生処理槽と、 前記表面処理槽での表面処理を行った後の処理液の一部
   を前記再生処理槽に移送するとともに、前記再生処理槽
   での再生処理を行った後の処理液を前記表面処理槽に移
   送するための連通管と、を備えたことを特徴とする表面
   処理装置。
2. 【請求項２】 再生処理槽の処理液の容量は表面処理槽
   の処理液の容量以上であることを特徴とする請求項１に
   記載の表面処理装置。
3. 【請求項３】 表面処理槽および再生処理槽を気密構造
   としたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装
   置。
4. 【請求項４】 処理液を汚染しない気体を用いて処理液
   を圧送することにより槽間の処理液の移送を行うように
   したことを特徴とする請求項３に記載の表面処理装置。
5. 【請求項５】 処理液を汚染しない気体を用いて槽内を
   掃気するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の
   表面処理装置。
6. 【請求項６】 表面処理槽にはウエハが取り外し可能に
   支持されていることを特徴とする請求項１に記載の表面
   処理装置。
7. 【請求項７】 表面処理槽に、表面処理前に予備加熱す
   る手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の表面
   処理装置。
8. 【請求項８】 表面処理槽に、ウエハの電気化学ストッ
   プを行うための手段を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の表面処理装置。
9. 【請求項９】 予備加熱手段は、ウエハ下面側から加熱
   するものであることを特徴とする請求項７に記載の表面
   処理装置。