JP2002190465A - 半導体ウエハの表面処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハの非処理面をマスキングした状
態で処理面の表面処理を行いながら、マスキングに起因
するウエハの傷付き等を未然に防止する。 【解決手段】 内部を処理室２２としたチャンバ２３内
に、半導体ウエハ１を保持するチャック２８を設ける。
チャック２８を、回転ロッド５０の上端に、半導体ウエ
ハ１の非処理面（回路面１ａ）を下側から受けるウエハ
受け部５１ａを有するマスクプレート５１を設け、マス
クプレート５１にガイドピン５２を設けて構成すると共
に、保護液である純水５９が、マスクプレート５１と半
導体ウエハ１の回路面１ａとの間に供給されるようにす
る。チャンバ２３の側部に、処理室２２内にスティック
レスフォグＦを供給するスティックレスフォグ供給ユニ
ット２４を設け、フォグ供給管４３を通してフォグ導入
口部３３に導入されたスティックレスフォグＦを、フォ
グ導入管３４を介してノズル部３５から半導体ウエハ１
の処理面に向けて供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの処
理面に対して、エッチング処理やメッキ処理などの処理
液による表面処理を行う半導体ウエハの表面処理方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば半導体圧力セン
サや加速度センサ等のセンサチップを製造するにあたっ
ては、図６に概略的に示すように、例えばシリコンウエ
ハからなる半導体ウエハ１に数百〜数千のセンサチップ
２を形成し、その後、各チップ２を切離すことが行なわ
れる。この場合、半導体ウエハ１の片面（表面）側に
は、各センサチップ２に対応して信号処理回路を構成す
る回路素子や給電用電極等が形成されるようになってお
り、以てこの面が回路面１ａ（図６（ｂ）参照）とされ
ている。

【０００３】そして、圧力センサの場合、センサチップ
２は、図７に示すような形状をなし、前記回路面１ａと
は反対側の面（裏面）に、周囲部を除く部分に凹部２ａ
を形成することにより回路面１ａ側にダイヤフラムが形
成されるようになっている。一般に、前記凹部２ａを形
成するためには、半導体ウエハ１の回路面１ａと反対側
のエッチング面を、凹部２ａ形成部分を除いて例えば窒
化膜からなるマスク３により覆ったうえで、例えば水酸
化カリウム（ＫＯＨ）などのエッチング液に浸す浸漬方
式のウェットエッチング法が用いられる。さらに、この
凹部２ａの形成後、マスク３を除去するために、例えば
フッ酸（ＨＦ）等の処理液によるマスクエッチングも行
なわれる。

【０００４】この場合、窒化膜からなるマスク３を除去
するためには、図８に示すようなディップエッチング装
置４や、図９に示すようなスピンエッチング装置５が用
いられる。図８に示すディップエッチング装置４による
エッチングにおいては、半導体ウエハ１は、その回路面
１ａ側にワックス６が塗布されてマスキングされた状態
でセラミック板等の治具７に保持され、その状態で、処
理液（フッ酸）８を収容した処理槽９内に浸されること
により、マスク３が除去されるようになるのである。
尚、処理槽９内には、撹拌機１０等が設けられるように
なっている。

【０００５】また、図９に示すスピンエッチング装置５
によるエッチングにおいては、半導体ウエハ１は、その
回路面１ａ側にレジスト１１が塗布されてマスキングさ
れた状態で、回路面１ａ側にて容器１２内のスピンチャ
ック１３にセットされ、回転されながら上方のノズル１
４から処理液８が供給されることにより、マスク３が除
去されるようになるのである。

【０００６】しかしながら、上記したいずれのエッチン
グ方法（装置４，５）においても、半導体ウエハ１の回
路面１ａ（非処理面）側に、ワックス６やレジスト１１
を塗布してマスキングした上でエッチングを行い、その
後、半導体ウエハ１からそれらワックス６やレジスト１
１を除去することが必要となるが、それら塗布や除去の
工程において半導体ウエハ１の表面（回路面１ａ）に傷
を付けてしまいやすい問題点があった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、半導体ウエハの非処理面をマスキング
した状態で処理面の表面処理を行うことができながら
も、そのマスキングに起因する半導体ウエハの傷付き等
の不具合を未然に防止することができる半導体ウエハの
表面処理方法及びその装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】処理液を用いた半導体ウ
エハの表面処理にあっては、処理液中の反応種が処理面
に均一に高濃度で供給され、且つ、反応後に反応生成物
を伴って速やかに処理面から遠ざかること、つまり、供
給−反応−乖離の循環が重要と考えられている。本発明
者等は、処理液を微粒子化して不活性ガス中に霧状に分
散させた微粒子（いわゆるスティックレスフォグ）を用
いることにより、例えばベーパエッチング法等の蒸気を
用いる場合の欠点を解消しながらも、気体に近い特性
（流動性）を有し、上記した供給−反応−乖離の循環を
極めて良好に行なうことができることを確認し、本発明
を成し遂げたのである。

【０００９】ここで、スプレー式のエッチングや塗装等
に一般的に使用されるミストやフォグと称される液体の
粒子は、様々な粒径の粒子を広い分布で含んでいるもの
となるが、そのうち粒径が例えば十数μｍ以下の小さな
粒子は、煙のように舞って処理面に付着しないので、無
効液として倦厭される。これは、図１に示すように、大
きな粒子Ａ１は、処理面Ｂに衝突すると潰れてその表面
に付着するようになるが、粒径が数十μｍ以下の小さな
粒子Ａ２は、処理面Ｂに衝突しても、粒子を潰す力以上
の表面張力を有するため、その表面に付着しないものと
考えられる。

【００１０】この場合、衝突スピードが小さければ、あ
る程度大きい粒径の微粒子でも付着することはなく、逆
に、十分に小さい粒径の微粒子であれば、衝突スピード
が大きくても付着することはない。本発明にいう微粒子
（スティックレスフォグ）とは、一般的なミストやフォ
グと異なり、上記したように半導体ウエハの処理面に衝
突しても付着しない粒径を有する微粒子のみを選択的に
取出したものを言うのである。

【００１１】このようなスティックレスフォグ雰囲気中
に、半導体ウエハの処理面を曝すことにより、処理液の
微粒子が処理面に接触する（及び微粒子から蒸発したベ
ーパが処理面に接触する）ようになり、処理面において
反応が行なわれ、その処理液が付着することなく、反応
後に反応生成物を伴って速やかに処理面から遠ざかるこ
とを繰返えさせることが可能となる。これにより、ドラ
イに近い環境で供給−反応−乖離の循環が良好に行なわ
れるようになる。

【００１２】このとき、十分に小さな粒径の微粒子を用
いているので、処理液の表面積を大幅に拡大することが
できると共に、効率良く拡散させることができ、常に新
しい処理液の微粒子（反応種）を、処理面に対して均一
且つ高濃度で供給することができる。そして、処理液の
微粒子の濃度（供給量）によって処理量の制御を容易に
行なうことが可能となる。また、反応種の濃度は、温度
等の条件によらず、発生微粒子の増減によって調整が可
能であるので、処理液の薬品の組成による制約（例えば
加熱によって組成が崩れる等）を受けにくい特長があ
り、広範囲に使用することができる。尚、処理液の微粒
子は不活性ガス中に分散されているので、処理面の酸化
や汚染を防止することができる。

【００１３】本発明の半導体ウエハの表面処理方法は、
半導体ウエハを非処理面にて保持すると共にその非処理
面に保護液を供給することにより、非処理面が保護液で
覆われた状態とし、その状態で、上記した処理液の微粒
子（スティックレスフォグ）を半導体ウエハの処理面に
供給することにより、処理面の処理を行うようにしたと
ころに特徴を有する（請求項１の発明）。

【００１４】これによれば、上述のように、処理液の微
粒子（スティックレスフォグ）の供給量（濃度）の制御
により、処理面に対する表面処理量の管理を高精度で行
なうことができ、しかも、液滴の付着により部分的に処
理が進行してしまうことを防止でき、広い処理面におい
て、均一且つ良好に処理を行なうことができ、高品質な
処理を行なうことができる。そして、半導体ウエハのう
ち非処理面側は、保護液により覆われていわばマスキン
グされた状態となるので、非処理面に処理液が接触する
ことを防止でき、非処理面については表面処理が行われ
ない状態で処理面のみを選択的に処理することができ
る。このとき、非処理面のマスキングに液体が用いられ
ることになるので、ワックスやレジストをマスキングに
用いる場合のような塗布や除去の工程において半導体ウ
エハに傷を付けてしまうといった不具合を、未然に防止
することができる。

【００１５】この場合、前記保護液を処理液の微粒子が
溶けにくい液体から構成することが望ましく（請求項２
の発明）、これにより、保護液中に処理液が溶けて非処
理面に接触することを防止することができる。また、保
護液を、半導体ウエハの非処理面を中心側から外周に向
けて流しながら供給するようにしても良く（請求項３の
発明）、これによれば、常に清浄な保護液を非処理面に
供給することができるので、処理液が保護液に溶ける虞
があっても、処理液が非処理面に接触することを防止す
ることができる。さらに、処理液の微粒子の供給を、半
導体ウエハを回転させながら行なうこともでき（請求項
４の発明）、これにより、処理面の全体に均一に処理液
の微粒子を供給することが可能となり、処理面に対する
処理をより均一に行なうことができる。

【００１６】本発明の半導体ウエハの表面処理装置は、
処理室内にて半導体ウエハを保持する保持手段と、この
保持手段に保持された半導体ウエハの非処理面に保護液
を供給する液体供給手段と、上述のような処理液の微粒
子を、半導体ウエハの処理面に対して供給する微粒子供
給手段とを設けたところに特徴を有する（請求項５の発
明）。

【００１７】これによれば、やはり、処理液の微粒子
（スティックレスフォグ）の供給によって、広い処理面
において均一且つ良好に処理を行なうことができ、高品
質な処理を行なうことができる。そして、半導体ウエハ
のうち非処理面側は、保護液により覆われていわばマス
キングされた状態となるので、非処理面に処理液が接触
することを防止でき、非処理面については表面処理が行
われない状態で処理面のみを選択的に処理することがで
きる。このとき、非処理面のマスキングに液体が用いら
れることになるので、ワックスやレジストをマスキング
に用いる場合のような塗布や除去の工程において半導体
ウエハに傷を付けてしまうといった不具合を、未然に防
止することができる。

【００１８】この場合、前記保護液を処理液の微粒子が
溶けにくい液体から構成することにより（請求項６の発
明）、保護液中に処理液が溶けて非処理面に接触するこ
とを防止することができる。

【００１９】また、前記保持手段を、半導体ウエハより
もやや径小とされ半導体ウエハの非処理面を下側から受
けるウエハ受け部を設けて構成すると共に、前記液体供
給手段により、そのウエハ受け部と非処理面との間を中
心側から外周に向けて保護液が流れるように構成するこ
ともできる（請求項７の発明）。これによれば、常に清
浄な保護液を非処理面に供給することができるので、処
理液が保護液に溶ける虞があっても、処理液が非処理面
に接触することを防止することができ、しかも、保護液
を非処理面よりも径小なウエハ受け部の外周部から流下
させることができるので、保護液が処理面側に回り込ん
で処理を妨げてしまうことを未然に防止することができ
る。

【００２０】さらに、保持手段により保持された半導体
ウエハを回転させる回転駆動機構を設けることもでき
（請求項８の発明）、これによれば、半導体ウエハを回
転させながら、処理液の微粒子の供給を行なうことがで
き、処理面の全体に均一に処理液の微粒子を供給するこ
とが可能となって処理面に対する処理をより均一に行な
うことができる。

【００２１】そして、処理の停止や洗浄のために、半導
体ウエハの処理面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段を
設けることができ、その際、洗浄液と保護液とを同種の
ものとすることができる（請求項９の発明）。これによ
れば、液体の種類を少なく済ませることができると共
に、使用済みの液体の処理等も容易に行うことができ
る。このとき、保護液及び洗浄液を、純水とすることが
でき（請求項１０の発明）、これにより、例えば半導体
ウエハの処理面をエッチング処理する場合の処理液とし
て、従来より用いられているフッ酸等をそのまま用いる
ことができ、処理液及び保護液並びに洗浄液に特別な薬
品を使用せずに済ませることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を表面処理としてエ
ッチング処理に適用した一実施例について、図２ないし
図５並びに図１，図６，図７を参照しながら説明する。
尚、この実施例では、図６及び図７に示したように、例
えばシリコンウエハからなる半導体ウエハ１を用いて圧
力センサチップを製造する場合における、凹部２ａ形成
後に例えばフッ酸（ＨＦ）からなるエッチング液（処理
液）によって、窒化膜からなるマスク３を除去するため
のマスクエッチング処理に、本発明を適用したものであ
り、従って、従来例で述べた部分と共通する点について
は、同一符号を使用し、新たな図示及び詳しい説明を省
略することとする。

【００２３】図２は、本実施例に係る表面処理装置であ
るエッチング装置２１の全体構成を概略的に示してい
る。このエッチング装置２１は、内部を処理室（エッチ
ング室）２２としたチャンバ２３、このチャンバ２３の
図で右側部に設けられ、微粒子（スティックレスフォ
グ）供給手段として機能するスティックレスフォグ供給
ユニット２４等を備えて構成される。

【００２４】前記チャンバ２３は、例えば上面が開口し
た円筒容器状をなし、キャップ２５によりその上面開口
部が開閉可能に塞がれ、もって密閉された処理室２２を
構成するようになっている。また、このチャンバ２３の
下部の図で左側には、前記処理室２２とは区画された機
械室２６が設けられ、この機械室２６内に回転駆動機構
を構成するモータ２７等が配設されている。そして、後
述するように、チャンバ２３（処理室２２）内には、前
記機械室２６の上部に位置して半導体ウエハ１を保持す
る保持手段としてのチャック２８が設けられるようにな
っている。

【００２５】また、このチャンバ２３内の底部の前記機
械室２６の右側部位には、チャンバ２３の図で右内側壁
部から水平方向に左方に延びその左端から更に下方に延
びる仕切壁２９が設けられており、その上部側が排気部
３０とされ、下部側が排水部３１とされている。チャン
バ２３の図で右側壁部には、それら排気部３０及び排水
部３１に連通するように、排気口３０ａ及び排水口３１
ａが設けられている。前記排気口３０ａは、フォグ回収
装置３２に接続され、排水口３１ａは、図示しない排水
処理装置に接続されるようになっている。このとき、前
記排水部３１には、常に一定以上（仕切壁２９の下端部
よりも上方）の水位を保つように純水が溜められるよう
になっている。

【００２６】そして、チャンバ２３の図で右内壁部に
は、前記排気部３０の上部に位置して、フォグ導入口部
３３が設けられ、このフォグ導入口部３３にフォグ導入
管３４が接続され、そのフォグ導入管３４の先端にノズ
ル部３５が設けられる。このフォグ導入管３４について
も後述する。

【００２７】一方、前記スティックレスフォグ供給ユニ
ット２４は、本実施例では、ミスト発生室３６の上部
に、スティックレスフォグ選択室３７を設けて構成され
ている。前記ミスト発生室３６内には、処理液たるエッ
チング液３８（この場合窒化膜からなるマスク３をエッ
チングする薬品例えばフッ酸（ＨＦ））が収容されると
共に、その上部にミスト発生器３９が設けられている。
このミスト発生器３９は、例えば超音波加湿器と同様の
構成を備え、窒素供給源４０から窒素バルブ４１を介し
て不活性ガスこの場合高純度の窒素ガスを導入しなが
ら、前記エッチング液３８を微粒子化（ミスト化）し、
上方に向けて噴霧するようになっている。尚、本実施例
では、ミスト発生に使用している窒素供給量は、２０Ｌ
／min で、エッチング液３８のミスト量は、１ｍＬ／mi
n とされている。

【００２８】このミスト発生器３９により発生されたミ
ストＭは、前記スティックレスフォグ選択室３７の底壁
に形成された連通孔３７ａを通してスティックレスフォ
グ選択室３７内（図で右側部分）に供給される。

【００２９】前記ミストＭ中には、様々な粒径のエッチ
ング液３８の微粒子が含まれており、その分布は例えば
図３に示すようになる。そして、図１に示したように、
大きな粒子Ａ１は、処理面Ｂに衝突すると潰れてその表
面に付着するようになるが、粒径が小さな粒子Ａ２は、
処理面Ｂに衝突しても、粒子を潰す力以上の表面張力を
有するため、煙のように舞ってその表面に付着しないも
のとなる。

【００３０】本実施例における各種の条件（エッチング
液３８の種類（表面張力）、窒素供給量、ミスト発生器
３９の噴射流速、後述するフォグの処理室２２内での平
均流速など）に関しては、粒径が３０μｍ以下の小さな
微粒子であれば、半導体ウエハ１の処理面（エッチング
面）に衝突しても付着しないことが実験的に確認されて
おり、本実施例では、このように粒径が３０μｍ以下の
小さな微粒子のみを選択的に取出したものがスティック
レスフォグＦとなるのである。

【００３１】前記スティックレスフォグ選択室３７で生
成されたスティックレスフォグＦは、スティックレスフ
ォグ選択室３７と前記チャンバ２３のフォグ導入口部３
３とをつなぐフォグ供給管４３を通して、チャンバ２３
に供給されるようになるのである。

【００３２】ここで、前記フォグ導入管３４は、前記フ
ォグ導入口部３３から上方に延びる垂直管部３４ａとそ
の垂直管部３４ａの上端から図で左方に延びる水平管部
３４ｂとからなるＬ字状をなし、前記水平管部３４ｂの
先端にノズル部３５が設けられている。このノズル部３
５は、前記チャック２８（半導体ウエハ１）の上方に位
置され、下向きに開口している。これにて、スティック
レスフォグ供給ユニット２４からフォグ供給管４３を通
してフォグ導入口部３３に導入されたスティックレスフ
ォグＦは、フォグ導入管３４を通してノズル部３５から
半導体ウエハ１の上面（処理面）に向けて供給され、以
て、スティックレスフォグ供給ユニット２４やフォグ導
入管３４等から微粒子供給手段が構成されるのである。

【００３３】このとき、図示はしないが、前記フォグ導
入管３４は、フォグ導入口部３３に対して垂直管部３４
ａが垂直軸を中心に回転可能に設けられていると共に、
図示しない駆動機構に接続されて回転されるようになっ
ており、水平管部３４ｂが水平方向に所定角度範囲内で
往復旋回するようになっている。これにて、半導体ウエ
ハ１に対するノズル部３５の位置つまりスティックレス
フォグＦの供給位置が変位されるようになっているので
ある。

【００３４】さらに、前記フォグ導入管３４の先端部に
は、ノズル部３５に並ぶように、半導体ウエハ１の処理
面に洗浄液である純水を供給するための洗浄用ノズル４
４、及び、乾燥時に処理室２２内に窒素を供給する窒素
供給用ノズル４５が設けられている。そのうち洗浄用ノ
ズル４４には、洗浄液供給管４６が接続され、この洗浄
液供給管４６は、前記キャップ２５を貫通して外部に延
び純水バルブ４７を介して図示しない洗浄液（純水）供
給源に接続されている。これにて、洗浄液供給手段が構
成される。また、前記窒素供給用ノズル４５には、窒素
供給管４８が接続され、この窒素供給管４８が前記キャ
ップ２５を貫通して外部に延び窒素バルブ４９を介して
窒素供給源４０に接続されている。

【００３５】さて、前記チャック２８部分の構成につい
て、図４及び図５も参照して述べる。図４及び図２に示
すように、このチャック２８は、回転ロッド５０と、こ
の回転ロッド５０の上端部に固着された円板状のマスク
プレート５１と、このマスクプレート５１の上面外周部
に上方に延びて設けられたこの場合５本（図５参照）の
ガイドピン５２とを備えて構成される。前記半導体ウエ
ハ１は、マスク３を有する処理面を上面とし、それらガ
イドピン５２によってガイドされながら、マスクプレー
ト５１上に載置状（後述するように使用時には実際に載
置されることはない）に保持されるようになっている。

【００３６】前記マスクプレート５１は、その上面側
に、リング状に凸となり、前記半導体ウエハ１の非処理
面である回路面１ａを下側から受けるためウエハ受け部
５１ａを有しており、従ってそのウエハ受け部５１ａの
内側領域が円形凹部５１ｂとされている。このとき、図
４に示すように、ウエハ受け部５１ａの外径寸法Ｌ２
は、半導体ウエハ１の外形寸法Ｌ１よりもやや径小とさ
れている。

【００３７】また、前記ガイドピン５２は、図５に示す
ように、マスクプレート５１の外周部に、半導体ウエハ
１の外周縁部に対して僅かの隙間をもって囲むことによ
り水平方向の位置規制を行うもので、半導体ウエハ１の
オリフラ部に対応して２本が設けられ、半導体ウエハ１
の周縁部に対応して残りの３本がほぼ等間隔に設けられ
ている。そして、前記回転ロッド５０には、上下方向中
間部から上方に延びて流体通路５０ａが形成されてお
り、その上端の吐出口５０ｂが前記マスクプレート５１
の円形凹部５１ｂの中央部にて開口している。

【００３８】この回転ロッド５０は、その中間部が回転
ジョイント５３に回転自在に支持された状態で、図２に
示すように、その下部が前記機械室２６の上壁部を貫通
するように設けられ、その下端部が、前記モータ２７の
駆動軸にカップリング５４により連結されている。これ
にて、チャック２８が、処理室２２内のノズル部３５の
下方に配設されると共に、前記モータ２７の駆動により
垂直軸を中心に回転されるようになっており、もってマ
スクプレート５１上に保持した半導体ウエハ１を回転さ
せることができるようになっている。

【００３９】さらに、前記回転ジョイント５３には、そ
の外壁部に接続口５５が設けられると共に、その接続口
５５と前記回転ロッド５０の流体通路５０ａとを連通さ
せる連通孔５３ａが形成されている。前記接続口５５に
は、流体供給管５６が接続され、流体供給管５６は、チ
ャンバ２３の側壁を貫通して外部に導出されている。そ
して、その流体供給管５６が、チャンバ２３の外部にて
二股に分岐し、その一方が純水バルブ５７を介して図示
しない保護液（純水）供給源に接続され、他方が窒素バ
ルブ５８を介して窒素供給源４０に接続されている。

【００４０】これにて、純水バルブ５７が開放される
と、前記エッチング液（フッ酸）３８の微粒子が溶けに
くい保護液である純水５９が、流体供給管５６から接続
口５５及び連通孔５３ａを通って回転ロッド５０の流体
通路５０ａに供給され、流体通路５０ａを上昇して吐出
口５０ｂからマスクプレート５１の上面に吐出され、マ
スクプレート５１と半導体ウエハ１の回路面１ａとの間
を中心から外周側に向けて流れるようになり、もって液
体供給手段が構成されるのである。窒素バルブ５８が開
放されると、同様の経路で窒素ガスが供給されるように
なる。

【００４１】尚、上記したミスト発生器３９、モータ２
７、フォグ導入管３４を旋回させる駆動機構、窒素バル
ブ４１，４９，５８、純水バルブ４７，５７等の機構
は、図示しない制御装置により制御され、エッチング処
理の工程が自動で実行されるようになっている。また、
本実施例では、前記洗浄液及び保護液を、同種のもので
ある純水５９としている。

【００４２】次に、上記構成の作用について述べる。上
記構成のエッチング装置２１により、本実施例に係る表
面処理方法（エッチング処理方法）が次のようにして実
行される。即ち、凹部２ａが形成された半導体ウエハ１
のエッチング面の表面のマスク３を除去するエッチング
処理を行なうにあたっては、まず、チャンバ２３のキャ
ップ２５を取外した状態で、チャック２８に半導体ウエ
ハ１をセットする工程が実行される。

【００４３】この工程では、純水バルブ５７が開放され
ることにより、チャック２８に対して保護液たる純水５
９を供給しながら行われ、マスクプレート５１の上面が
純水５９により覆われた状態で、図示しない搬送ローダ
等によって、半導体ウエハ１が処理面を上面としてマス
クプレート５１（純水５９）上に載置される。この場
合、５本のガイドピン５２によって、マスクプレート５
１に対する半導体ウエハ１の水平方向の位置決めがなさ
れる。

【００４４】これにて、半導体ウエハ１がチャック２８
に保持されるのであるが、このとき、マスクプレート５
１上に純水５９が供給されていることにより、半導体ウ
エハ１の非処理面（回路面１ａ）と純水５９の表面張
力、及びベルヌイチャックの効果により、半導体ウエハ
１はマスクプレート５１上に純水５９を介して浮上がっ
た状態に保持されるようになり、もって、半導体ウエハ
１の非処理面（回路面１ａ）が純水５９によりマスキン
グされた状態とされるのである。また、このとき、マス
クプレート５１のウエハ受け部５１の外径Ｌ２が、半導
体ウエハ１の外径Ｌ１よりもやや径小とされているの
で、純水５９が半導体ウエハ１の上面（処理面）側に回
り込むことが防止される。

【００４５】このように半導体ウエハ１がチャック２８
にセットされた後、チャンバ２３にキャップ２５がセッ
トされ、処理室２２内が密閉される。尚、チャック２８
に供給されてマスクプレート５１から溢れ出た純水５９
は、チャンバ２２内の排水部３１に溜められるようにな
ると共に、適宜排水口３１ａから排水されるようにな
る。

【００４６】次いで、スティックレスフォグ供給ユニッ
ト２４（ミスト発生器３９）が駆動されると共に、モー
タ２７が駆動され、また、引続きチャック２８に対して
純水５９が連続的に供給されるようになる。これにて、
上述のように、ミスト発生器３９により発生したミスト
Ｍのうち選択プレート４２を通った粒径の小さい微粒子
が窒素ガス中に分散したスティックレスフォグＦが、フ
ォグ供給管４３及びフォグ導入口部３３を介してフォグ
導入管３４を通り、ノズル部３５から処理室２２内に連
続的に供給される。

【００４７】また、これと共に、チャック２８が回転さ
れ、保持されている半導体ウエハ１も一体的に回転する
ようになる。この回転に伴い、半導体ウエハ１とマスク
プレート５１との間に満たされた純水５９が遠心力によ
って外周方向に排出されるが、回転に見合った清浄な純
水５９が常に供給されることにより、半導体ウエハ１の
非処理面のマスキング状態を維持することができる。さ
らに、このとき、フォグ導入管３４（ノズル部３５）が
往復旋回動作を行うようになり、ノズル部３５の位置を
変位させながらスティックレスフォグＦが供給されるよ
うになる。

【００４８】これにより、半導体ウエハ１の処理面がス
ティックレスフォグＦ雰囲気に曝されてエッチングの工
程が実行されるのである。この状態では、スティックレ
スフォグＦ（エッチング液３８の微粒子）が、半導体ウ
エハ１の処理面つまりマスク３の表面に接触する（及び
微粒子から蒸発したベーパがマスク３の表面に接触す
る）ようになり、裏面側の非処理面については、純水５
９でマスキングされていることにより、エッチング液３
８の微粒子が接触することが防止されるのである。これ
にて、半導体ウエハ１のうちマスク３の表面において選
択的に反応が行なわれ、その反応後は、スティックレス
フォグＦが反応生成物を伴って速やかにエッチング面か
ら遠ざかることが連続的に繰返えされ、もって、マスク
３の表面に対して、ドライに近い環境で、反応種の供給
−反応−乖離の循環が良好に行なわれるようになるので
ある。

【００４９】またこのとき、十分に小さな粒径の微粒子
を用いているので、反応に供されるエッチング液３８の
表面積を大幅に拡大することができると共に、効率良く
拡散させることができ、常に新しいエッチング液３８の
微粒子（反応種）を、マスク３の表面に付着させること
なく、広いエッチング面（マスク３表面）に対して均一
且つ高濃度で供給することができる。しかも、半導体ウ
エハ１が回転すると共に、ノズル部３５の位置が変動す
るので、スティックレスフォグＦが半導体ウエハ１の処
理面全体に均等に供給されるようになり、均一なエッチ
ングが行われるようになるのである。

【００５０】尚、エッチング液３８の微粒子は窒素ガス
中に分散されているので、エッチング面の酸化や汚染も
防止することができる。さらには、エッチング面での反
応後に反応生成物を伴って乖離されたスティックレスフ
ォグＦは、処理室２２下部の排気部３０に流れ込むよう
になり、排気口３０ａから排出され、フォグ回収装置３
２に回収されて処理されるようになる。前記チャック２
８から排出された純水５９も一部の液滴状となったエッ
チング液３８と共に排水部３１に流れ込み、排水口３１
ａから排出されて排水処理装置にて処理されるようにな
る。

【００５１】そして、エッチング処理（マスク３の除
去）が終了すると、スティックレスフォグ供給ユニット
２４等の駆動が停止され、次いで、純水バルブ４７が開
放されて洗浄用ノズル４４から半導体ウエハ１の処理面
に向けて洗浄液たる純水５９が噴射され、もってエッチ
ングが停止される。引続き、半導体ウエハ１の処理面に
向けて洗浄用ノズル４４からの純水５９の噴射を継続す
ることにより、半導体ウエハ１や周囲部の洗浄の工程が
行なわれる。この際、半導体ウエハ１の非処理面側への
純水５９の供給も継続される。

【００５２】所定時間の洗浄工程が終了すると、今度
は、純水バルブ４７，５７が閉じられて窒素バルブ４
９，５８が開放され、窒素供給用ノズル４５から処理室
２２内に窒素ガスが供給されると共に、チャック２８に
も窒素ガスが供給されるようになり、もって半導体ウエ
ハ１の乾燥（水切り）の工程が行なわれる。しかる後、
半導体ウエハ１がチャック２８から取外され、エッチン
グの処理が終了する。尚、洗浄に用いられた純水５９や
残存していたスティックレスフォグＦ（エッチング液３
８）等も上記と同様に、排気口３０ａや排水口３１ａか
ら排出されるようになる。

【００５３】このように本実施例によれば、エッチング
液３８の微粒子を窒素ガス中に分散させたスティックレ
スフォグＦを用いてエッチング処理を行うようにしたの
で、半導体ウエハ１の処理面に対する高品質な処理を行
なうことができる。そして、半導体ウエハ１のうち非処
理面（回路面１ａ）側を、純水（保護液）５９により覆
っていわばマスキングした状態で処理を行う構成とした
ので、非処理面にスティックレスフォグＦが接触するこ
とを防止でき、処理面のみを選択的に処理することがで
きる。このとき、非処理面のマスキングに液体が用いら
れることになるので、従来のようなワックス６やレジス
ト１１をマスキングに用いる場合のような塗布や除去の
工程において半導体ウエハ１の回路面１ａに傷を付けて
しまうといった不具合を、未然に防止することができる
ものである。

【００５４】この場合、本実施例では、保護液として、
純水５９を採用し、流水状態で処理したので、マスキン
グしている純水５９中にエッチング液３８が溶けて非処
理面に接触することを未然に防止することができるもの
である。しかも、純水５９を非処理面よりも径小なウエ
ハ受け部５１ａの外周部から流下させることができるの
で、純水５９が処理面側に回って処理を妨げてしまうこ
とを未然に防止することができる。特に本実施例では、
純水５９をウエハ受け部５１ａと半導体ウエハ１の非処
理面（回路面１ａ）との間を流しながら処理を行うよう
にしたので、常に清浄な保護液を非処理面に供給するこ
とができ、処理液が保護液に溶ける虞があっても、処理
液が非処理面に接触することを防止することができる。

【００５５】また、特に本実施例では、半導体ウエハ１
を回転させると共に、その供給のためのノズル部３５を
変位させながら、スティックレスフォグＦを供給するよ
うにしたので、処理面全体に対するエッチング処理をよ
り一層均一に行なうことができる。さらには、保護液及
び洗浄液を共に純水５９とし、エッチング液３８に従来
より用いられているフッ酸をそのまま採用するようにし
たので、使用する液体の種類を少なく済ませると共に、
特別な薬品を使用せずに済ませることができるものであ
る。

【００５６】尚、上記実施例では、粒径３０μｍ以下の
微粒子を取出してスティックレスフォグＦとしたが、半
導体ウエハの処理面に付着しない粒径としては、実使用
上の各種の条件（処理液の種類（表面張力）、窒素供給
量、ミスト発生器の噴射流速、微粒子のエッチング室内
での平均流速など）によって異なってくる。特に、衝突
スピードが小さければ、ある程度大きい粒径の微粒子で
も付着することはなく、逆に、十分に小さい粒径の微粒
子であれば、衝突スピードが大きくても付着することは
ないため、速度のファクターが最も支配的となる。上記
実施例では一例を示したに過ぎない。

【００５７】そして、上記実施例では、処理液（エッチ
ング液３８）としてフッ酸を採用したが、処理液（エッ
チング液）の種類としては様々なものを採用でき、ま
た、保護液や洗浄液についても、各種の水溶液等を採用
することができ、そられを必ずしも同種のものとする必
要はない。不活性ガスについても、窒素ガスに限定され
るものではない。半導体ウエハ１を必ずしも回転させる
構成としなくても良く、ノズル部３５についても可動と
しなくても良い。

【００５８】その他、本発明は上記した実施例に限定さ
れるものではなく、例えばスティックレスフォグ供給ユ
ニット２４の構成や、チャックの構成などについては、
所期の機能を呈するものであれば良く、各種の構造が考
えられる。さらには、本発明は、圧力センサチップ用の
半導体ウエハのマスクエッチングに限らず、他のエッチ
ング処理は勿論、めっき処理などにも適用でき、各種の
半導体ウエハの表面処理全般に広く適用することができ
る等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するための図

【図２】本発明の一実施例を示すもので、エッチング装
置の全体構成を示す縦断面図

【図３】ミスト中の微粒子の粒径の分布状態を示す図

【図４】チャック部分の構成を示す縦断面図

【図５】チャックに半導体ウエハを保持した様子を示す
上面図

【図６】半導体ウエハ（シリコンウエハ）の平面図
（ａ）及び縦断面図（ｂ）

【図７】シリコンウエハを用いたセンサチップの平面図
（ａ）及び縦断面図（ｂ）

【図８】従来例を示すもので、ディップエッチング装置
の構成を示す縦断面図

【図９】スピンエッチング装置の構成を示す縦断面図

【符号の説明】

図面中、１は半導体ウエハ、１ａは回路面（非処理
面）、２ａは凹部、３はマスク、２１はエッチング装置
（表面処理装置）、２２は処理室、２４はスティックレ
スフォグ供給ユニット（微粒子供給手段）、２７はモー
タ（回転駆動機構）、２８はチャック（保持手段）、３
４はフォグ導入管、３５はノズル部、３８はエッチング
液（処理液）、３９はミスト発生器、４０は窒素供給
源、４２は選択プレート、４４は洗浄用ノズル（洗浄液
供給手段）、４７は純水バルブ、５０は回転ロッド、５
０ａは流体通路、５１はマスクプレート、５１ａはウエ
ハ受け部、５２はガイドピン、５３は回転ジョイント、
５６は流体供給管、５７は純水バルブ、５９は純水（保
護液，洗浄液）、Ｆはスティックレスフォグ（微粒子）
を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハの処理面に対して、処理液
   による表面処理を行う方法であって、 処理室内において、前記半導体ウエハを前記処理面とは
   反対側の非処理面にて保持手段により保持すると共に、
   前記非処理面に保護液を供給し、 前記非処理面が前記保護液で覆われた状態で、前記処理
   液を前記処理面に付着しない粒径に微粒子化し不活性ガ
   ス中に霧状に分散させた微粒子を、前記半導体ウエハの
   処理面に供給することにより、前記処理面の処理を行う
   ことを特徴とする半導体ウエハの表面処理方法。
2. 【請求項２】 前記保護液は、前記処理液の微粒子が溶
   けにくい液体からなることを特徴とする請求項１記載の
   半導体ウエハの表面処理方法。
3. 【請求項３】 前記保護液は、前記半導体ウエハの非処
   理面を中心側から外周に向けて流されながら供給される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体ウエハの
   表面処理方法。
4. 【請求項４】 前記処理液の微粒子の供給は、前記半導
   体ウエハを回転させながら行われることを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の半導体ウエハの表面
   処理方法。
5. 【請求項５】 半導体ウエハの処理面に対して、処理液
   による表面処理を行う装置であって、 処理室と、 この処理室内にて前記半導体ウエハを保持する保持手段
   と、 この保持手段に保持された半導体ウエハの前記処理面と
   は反対側の非処理面に保護液を供給する液体供給手段
   と、 前記処理液を前記処理面に付着しない粒径に微粒子化し
   不活性ガス中に霧状に分散させた微粒子を、前記半導体
   ウエハの処理面に対して供給する微粒子供給手段とを備
   えることを特徴とする半導体ウエハの表面処理装置。
6. 【請求項６】 前記保護液は、前記処理液の微粒子が溶
   けにくい液体からなることを特徴とする請求項５記載の
   半導体ウエハの表面処理装置。
7. 【請求項７】 前記保持手段は、前記半導体ウエハより
   もやや径小とされ該半導体ウエハの非処理面を下側から
   受けるウエハ受け部を有すると共に、前記液体供給手段
   により、前記ウエハ受け部と非処理面との間を中心側か
   ら外周に向けて前記保護液が流れるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項５又は６記載の半導体ウエハ
   の表面処理装置。
8. 【請求項８】 前記保持手段により保持された前記半導
   体ウエハを回転させる回転駆動機構を備えることを特徴
   とする請求項５ないし７のいずれかに記載の半導体ウエ
   ハの表面処理装置。
9. 【請求項９】 前記半導体ウエハの処理面に洗浄液を供
   給する洗浄液供給手段を備えると共に、前記洗浄液は前
   記保護液と同種のものであることを特徴とする請求項５
   ないし８のいずれかに記載の半導体ウエハの表面処理装
   置。
10. 【請求項１０】 前記保護液及び洗浄液は純水であるこ
    とを特徴とする請求項９記載の半導体ウエハの表面処理
    装置。