JP6520699B2 - Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハにエッチング加工を行う半導体製造装置、および、半導体の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that performs etching on a semiconductor wafer, and a method of manufacturing a semiconductor.
従来、半導体ウエハに対しエッチング加工を行う半導体製造装置が知られている。
特許文献１に記載の半導体製造装置は、半導体ウエハが設置される加工室を有するエッチングポットと、その加工室に設置された半導体ウエハの厚さを検出する光センサと、半導体ウエハの所定の測定点と光センサとを位置合わせする位置調整部とを備えている。
光センサは、半導体ウエハに対し光を照射し、半導体ウエハの上面で反射した光および半導体ウエハの下面で反射した光を受光し、評価ユニットにそれらの信号を伝送する。半導体ウエハの厚さが小さくなるに従い、半導体ウエハの上面で反射した光と半導体ウエハの下面で反射した光との干渉光の周波数は小さくなる。そのため、評価ユニットは、その干渉光の周波数に基づいて半導体ウエハの厚さを検出することが可能である。
BACKGROUND Conventionally, there is known a semiconductor manufacturing apparatus that performs etching on a semiconductor wafer.
The semiconductor manufacturing apparatus described in Patent Document 1 includes an etching pot having a processing chamber in which a semiconductor wafer is installed, an optical sensor for detecting the thickness of the semiconductor wafer installed in the processing chamber, and predetermined measurement of the semiconductor wafer. And a position adjustment unit that aligns the point with the light sensor.
The optical sensor irradiates the semiconductor wafer with light, receives the light reflected by the upper surface of the semiconductor wafer and the light reflected by the lower surface of the semiconductor wafer, and transmits those signals to the evaluation unit. As the thickness of the semiconductor wafer decreases, the frequency of interference light between the light reflected by the upper surface of the semiconductor wafer and the light reflected by the lower surface of the semiconductor wafer decreases. Therefore, the evaluation unit can detect the thickness of the semiconductor wafer based on the frequency of the interference light.
この半導体製造装置は、半導体ウエハの測定点と光センサとを位置合わせし、さらに半導体ウエハと光センサとの焦点距離を調整した後、エッチングポットの加工室にエッチング液を供給してエッチング加工を開始する。そして、この半導体製造装置は、光センサと評価ユニットにより半導体ウエハの厚さを継続的に検出し、エッチング加工を行うものである。 This semiconductor manufacturing apparatus aligns the measurement point of the semiconductor wafer with the optical sensor, and after adjusting the focal distance between the semiconductor wafer and the optical sensor, supplies an etching solution to the processing chamber of the etching pot to perform etching processing. Start. Then, this semiconductor manufacturing apparatus continuously detects the thickness of the semiconductor wafer by the optical sensor and the evaluation unit, and performs the etching process.
ところで、半導体製造装置によりエッチング加工を行う際、次の（１）から（３）の現象が生じることが考えられる。
（１）加工室に供給されるエッチング液の重量による半導体ウエハの撓み量の変化
（２）エッチング加工による半導体ウエハの厚さの減少に伴う半導体ウエハの撓み量の変化
（３）半導体ウエハがエッチングされたエッチング面の形状の変化
By the way, when performing an etching process with a semiconductor manufacturing apparatus, it is possible that the phenomenon of following (1) to (3) arises.
(1) Change in deflection of semiconductor wafer due to weight of etching solution supplied to processing chamber (2) Change in deflection of semiconductor wafer due to reduction in thickness of semiconductor wafer by etching (3) Etching of semiconductor wafer In the shape of the etched surface
しかしながら、特許文献１に記載の半導体製造装置は、エッチングポットの加工室にエッチング液を供給した後には、半導体ウエハと光センサとの位置合わせ、および、焦点距離の調整をしていない。そのため、上述した（１）から（３）の現象により、半導体ウエハの下面またはエッチング面で反射する光の角度が変化すると、光センサの受光量が減少するおそれがある。その場合、仮に、光センサから評価ユニットへ出力される信号強度が極端に小さくなると、エッチング加工中の半導体ウエハの厚さの検出が困難になると考えられる。 However, in the semiconductor manufacturing apparatus described in Patent Document 1, after supplying the etching solution to the processing chamber of the etching pot, the alignment between the semiconductor wafer and the optical sensor and the adjustment of the focal length are not performed. Therefore, if the angle of the light reflected on the lower surface or the etching surface of the semiconductor wafer is changed due to the above-described phenomena (1) to (3), the amount of light received by the optical sensor may be reduced. In that case, if the intensity of the signal output from the light sensor to the evaluation unit becomes extremely small, it is considered that detection of the thickness of the semiconductor wafer during etching becomes difficult.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、エッチング加工により製造される半導体ウエハの厚さの精度を高めることの可能な半導体製造装置および半導体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described point, and an object thereof is to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method capable of enhancing the accuracy of the thickness of a semiconductor wafer manufactured by etching. Do.
第１発明の半導体製造装置は、エッチングポット、センサヘッド、検出部、位置調整部、算出部および異常処理部を備える。エッチングポットは、半導体ウエハの上面がエッチング加工される加工室を形成すると共に、半導体ウエハの下面に光を照射可能な状態で半導体ウエハを保持する。センサヘッドは、半導体ウエハの下面に光を照射し、半導体ウエハの上面がエッチングされたエッチング面および半導体ウエハの下面で反射した光を受光する。検出部は、センサヘッドから出力される信号に基づき半導体ウエハの厚さを検出する。位置調整部は、半導体ウエハの下面に対するセンサヘッドの角度を変えることが可能である。算出部は、検出部が所定時間に検出した半導体ウエハの厚さ、および、その所定時間に基づいてエッチングレートを算出する。異常処理部は、半導体ウエハがエッチング加工されている際の半導体ウエハの厚さの推測値に対し検出部が検出した半導体ウエハの厚さが所定値以上異なるとき、算出部が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う。異常処理部によるエッチング加工が行われるとき、位置調整部は、センサヘッドの位置を移動し、または、角度を変えるものである。
なお、以下の説明において、検出部が検出する半導体ウエハの厚さを「ウエハ厚」というものとする。
A semiconductor manufacturing apparatus of the first invention comprises an etching pot, a sensor head, a detection unit , a position adjustment unit , a calculation unit and an abnormality processing unit . The etching pot forms a processing chamber in which the upper surface of the semiconductor wafer is etched, and holds the semiconductor wafer in a state in which light can be emitted to the lower surface of the semiconductor wafer. The sensor head irradiates the lower surface of the semiconductor wafer with light, and receives the light reflected by the etched surface on which the upper surface of the semiconductor wafer is etched and the lower surface of the semiconductor wafer. The detection unit detects the thickness of the semiconductor wafer based on the signal output from the sensor head. The position adjustment unit can change the angle of the sensor head with respect to the lower surface of the semiconductor wafer. The calculation unit calculates the etching rate based on the thickness of the semiconductor wafer detected in a predetermined time by the detection unit and the predetermined time. The abnormal processing unit is the etching rate calculated by the calculation unit when the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit differs from the estimated value of the thickness of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer is being etched. Based on the etching process. When the etching process by the abnormality processing unit is performed, the position adjustment unit moves the position of the sensor head or changes the angle.
In the following description, the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit is referred to as “wafer thickness”.
上述した第１発明の構成により、位置調整部がセンサヘッドの角度を変えると、半導体ウエハのエッチング面および下面で反射する光の角度が変わるので、センサヘッドが受光する光の強度が変わる。そのため、検出部により検出されたウエハ厚が信頼性の低いものである場合、センサヘッドの角度を変えることで、センサヘッドから検出部に出力される信号強度を大きくすることが可能である。したがって、検出部によりウエハ厚に関する信頼性の高い検出値が得られるので、半導体製造装置は、エッチング加工により製造される半導体ウエハの厚さの精度を高めることができる。 According to the configuration of the first aspect of the invention, when the position adjustment unit changes the angle of the sensor head, the angles of light reflected by the etched surface and the lower surface of the semiconductor wafer change, so the intensity of light received by the sensor head changes. Therefore, when the wafer thickness detected by the detection unit is low in reliability, it is possible to increase the signal intensity output from the sensor head to the detection unit by changing the angle of the sensor head. Therefore, since the detection unit can obtain a highly reliable detection value regarding the wafer thickness, the semiconductor manufacturing apparatus can increase the accuracy of the thickness of the semiconductor wafer manufactured by the etching process.
第２発明は、半導体の製造方法の発明である。この製造方法は、エッチング加工工程、検出工程、位置調整工程、算出工程および異常処理工程を含む。設置工程では、エッチングポットの加工室に半導体ウエハを設置し、エッチング加工を行う。送受光工程では、エッチング加工工程の最中に、センサヘッドから半導体ウエハの下面に光を照射し、エッチング面および半導体ウエハの下面で反射した光をセンサヘッドにより受光し、センサヘッドから検出部に伝送される光の信号に基づきウエハ厚を検出する。位置調整工程では、エッチング加工工程の最中に、センサヘッドの位置を移動し、または角度を変える。算出工程では、検出部が所定時間に検出した半導体ウエハの厚さ、および、その所定時間に基づいて算出部によりエッチングレートを算出する。異常処理工程では、半導体ウエハがエッチング加工されている際の半導体ウエハの厚さの推測値に対し検出部が検出した半導体ウエハの厚さが所定値以上異なるとき、算出部が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う。異常処理工程によるエッチング加工が行われるとき、位置調整工程が行われるものである。
第２発明による製造方法も、第１発明と同様、エッチング加工により製造される半導体ウエハの厚さの精度を高めることができる。
A second invention is an invention of a method of manufacturing a semiconductor. This manufacturing method includes an etching process step, a detection step , a position adjustment step, a calculation step and an abnormality processing step . In the setting step, the semiconductor wafer is set in a processing chamber of the etching pot, and etching processing is performed. In the light transmission / reception process, during the etching process, the sensor head irradiates light to the lower surface of the semiconductor wafer, and the light reflected by the etching surface and the lower surface of the semiconductor wafer is received by the sensor head. The wafer thickness is detected based on the transmitted light signal. In the alignment process, the position of the sensor head is moved or the angle is changed during the etching process. In the calculation step, the etching rate is calculated by the calculation unit based on the thickness of the semiconductor wafer detected in the predetermined time by the detection unit and the predetermined time. In the abnormal processing step, when the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit differs from the estimated value of the thickness of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer is being etched, the etching rate calculated by the calculation unit is Based on the etching process. When the etching process by the abnormality treatment process is performed, the position adjustment process is performed.
Also in the manufacturing method according to the second invention, as in the first invention, the accuracy of the thickness of the semiconductor wafer manufactured by the etching process can be enhanced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図１５に示す。本実施形態の半導体製造装置１は、例えば図２に示すような多数個の圧力センサのセンサチップ２が形成される半導体ウエハ３のエッチング加工に用いられるものである。この半導体製造装置１は、半導体ウエハ３をエッチング加工することにより、各センサチップ２に凹部４を形成するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
First Embodiment
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The semiconductor manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is used, for example, for etching a semiconductor wafer 3 on which a plurality of pressure sensor sensor chips 2 as shown in FIG. 2 are formed. The semiconductor manufacturing apparatus 1 forms the recess 4 in each sensor chip 2 by etching the semiconductor wafer 3.
図１に示すように、半導体製造装置１は、エッチングポット１０、センサヘッド３０、位置調整部４０、制御手段５０等を備えている。
エッチングポット１０は、筒状に形成された上ポット１１と、略円盤状に形成された下ポット１２との間に半導体ウエハ３を保持している。半導体ウエハ３の外縁と上ポット１１との間には環状のパッキン１３が設けられている。また、半導体ウエハ３の外縁と下ポット１２との間には環状のサブヒータ１４が設けられている。サブヒータ１４に接続している発熱体１５及びその発熱体１５を収容している筐体１５１は、ベース盤１６に固定されている。この状態で、半導体ウエハ３は、その下面５に光が照射されることの可能な状態でエッチングポット１０に保持される。なお、図示していないが、半導体ウエハ３の外縁と下ポット１２との間に、透光性のシートを設けてもよい。
As shown in FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus 1 includes an etching pot 10, a sensor head 30, a position adjustment unit 40, a control unit 50, and the like.
The etching pot 10 holds the semiconductor wafer 3 between the upper pot 11 formed in a cylindrical shape and the lower pot 12 formed in a substantially disk shape. An annular packing 13 is provided between the outer edge of the semiconductor wafer 3 and the upper pot 11. Further, an annular sub heater 14 is provided between the outer edge of the semiconductor wafer 3 and the lower pot 12. A heat generating body 15 connected to the sub heater 14 and a housing 151 accommodating the heat generating body 15 are fixed to the base board 16. In this state, the semiconductor wafer 3 is held by the etching pot 10 in such a state that the lower surface 5 can be irradiated with light. Although not shown, a translucent sheet may be provided between the outer edge of the semiconductor wafer 3 and the lower pot 12.
下ポット１２は、ベース盤１６に固定されている。半導体ウエハ３の径方向外側において、上ポット１１の下面５と下ポット１２の上面には、ゴム等の弾性体から形成された環状のシリンダ１７が密着している。このシリンダ１７の内側には空気室１８が形成されている。その空気室１８は、図示していない真空ポンプに接続されている。真空ポンプにより空気室１８が減圧されると、シリンダ１７が軸方向に縮小し、上ポット１１と下ポット１２とが近づく方向に移動する。これにより、半導体ウエハ３の外縁とパッキン１３とが密着し、上ポット１１の内側に、半導体ウエハ３の上面をエッチング加工するための加工室１９が形成される。この加工室１９には、図示していない流体通路を経由して、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のエッチング液２０、および、純水が供給および排出されるようになっている。 The lower pot 12 is fixed to the base board 16. An annular cylinder 17 formed of an elastic material such as rubber is in close contact with the lower surface 5 of the upper pot 11 and the upper surface of the lower pot 12 on the radially outer side of the semiconductor wafer 3. An air chamber 18 is formed inside the cylinder 17. The air chamber 18 is connected to a vacuum pump (not shown). When the air chamber 18 is depressurized by the vacuum pump, the cylinder 17 is contracted in the axial direction, and the upper pot 11 and the lower pot 12 move in the approaching direction. As a result, the outer edge of the semiconductor wafer 3 and the packing 13 are in close contact, and a processing chamber 19 for etching the upper surface of the semiconductor wafer 3 is formed inside the upper pot 11. An etching solution 20 such as potassium hydroxide (KOH) and pure water are supplied and discharged to the processing chamber 19 via a fluid passage (not shown).
上ポット１１の加工室１９の上側には、蓋部材２１が設けられている。蓋部材２１にはモータ２２が設けられている。このモータ２２のシャフト２３は、加工室１９に挿入されている。シャフト２３には、エッチング液２０を攪拌するための攪拌翼２４およびメインヒータ２５が設けられている。
加工室１９へのエッチング液２０または純水の供給および排出、メインヒータ２５およびサブヒータ１４による温度管理、モータ２２の駆動などは、制御手段５０によって制御される。制御手段５０は、ＣＰＵおよびメモリ等を備えたコンピュータである。制御手段５０は、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、後述する検出部５１、算出部５２および異常処理部５３等として機能する。
A lid member 21 is provided on the upper side of the processing chamber 19 of the upper pot 11. The lid member 21 is provided with a motor 22. The shaft 23 of the motor 22 is inserted into the processing chamber 19. The shaft 23 is provided with a stirring blade 24 for stirring the etching solution 20 and a main heater 25.
Control means 50 controls the supply and discharge of the etching solution 20 or pure water to the processing chamber 19, the temperature control by the main heater 25 and the sub heater 14, the drive of the motor 22, and the like. The control means 50 is a computer provided with a CPU, a memory and the like. The control unit 50 functions as a detection unit 51, a calculation unit 52, and an abnormality processing unit 53, which will be described later, by executing a program stored in the memory.
センサヘッド３０は、断熱筐体３１の内側に設けられ、半導体ウエハ３の下側に配置されている。センサヘッド３０は、半導体ウエハ３の下面５に光を照射する機能、並びに、半導体ウエハ３の上面がエッチングされたエッチング面６および半導体ウエハ３の下面５で反射した光を受光する機能を有するものである。センサヘッド３０が受光した光の信号は、光ファイバー３２を経由して検出部５１に伝送される。検出部５１は、半導体ウエハ３のエッチング面６で反射した光と半導体ウエハ３の下面５で反射した光との干渉光の周波数に基づいて半導体ウエハ３の厚さＴ（図８参照）を検出する。 The sensor head 30 is provided inside the heat insulation housing 31 and disposed below the semiconductor wafer 3. The sensor head 30 has a function of irradiating light to the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and a function of receiving light reflected by the etching surface 6 where the upper surface of the semiconductor wafer 3 is etched and the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 It is. A signal of light received by the sensor head 30 is transmitted to the detection unit 51 via the optical fiber 32. The detection unit 51 detects the thickness T (see FIG. 8) of the semiconductor wafer 3 based on the frequency of interference light between the light reflected by the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3 and the light reflected by the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3. Do.
半導体ウエハ３の下面５とセンサヘッド３０との間には、石英などから形成された透光板２６が設けられている。透光板２６は、センサヘッド３０から照射された光および半導体ウエハ３で反射した光を透過するものである。この透光板２６により、エッチング液２０または異物などが半導体ウエハ３の下面側からセンサヘッド３０に落下することを防ぐことが可能である。 A light transmitting plate 26 made of quartz or the like is provided between the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and the sensor head 30. The light transmitting plate 26 transmits the light emitted from the sensor head 30 and the light reflected by the semiconductor wafer 3. The light transmitting plate 26 can prevent the etching solution 20 or foreign matter from falling onto the sensor head 30 from the lower surface side of the semiconductor wafer 3.
位置調整部４０は、例えばゴニオステージ等から構成された傾斜機構４１、並びに、アクチュエータ等から構成された昇降機構４２および移動機構４３を備えている。図３から図６では、センサヘッド３０から半導体ウエハ３の下面５に光を照射し、半導体ウエハ３のエッチング面６および半導体ウエハ３の下面５で反射した光をセンサヘッド３０により受光している状態を模式的に示している。なお、図３から図５に示した半導体ウエハ３には、Ｓｉ基板に形成されたエッチングマスク膜７およびネガレジスト膜８が模式的に記載されているが、半導体ウエハ３はそれ以外にも酸化膜または窒化膜などを備えていてもよい。 The position adjustment unit 40 includes an inclination mechanism 41 formed of, for example, a gonio stage, and an elevating mechanism 42 and a movement mechanism 43 formed of an actuator or the like. In FIGS. 3 to 6, light is emitted from the sensor head 30 to the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and light reflected by the etched surface 6 of the semiconductor wafer 3 and the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 is received by the sensor head 30. The state is schematically shown. Although the etching mask film 7 and the negative resist film 8 formed on the Si substrate are schematically described on the semiconductor wafer 3 shown in FIG. 3 to FIG. A film or a nitride film may be provided.
図３から図６では、センサヘッドの移動前の位置および光線を破線で示し、移動後の位置および光線を実線で示している。図３に示すように、位置調整部４０は、傾斜機構４１により、半導体ウエハ３の下面５に対し、センサヘッド３０の角度θを変えることが可能である。また、図４に示すように、位置調整部４０は、昇降機構４２により、半導体ウエハ３の下面５に対し、センサヘッド３０の位置を近づき又は離れる方向に移動可能である。さらに、図５に示すように、位置調整部４０は、移動機構４３により、半導体ウエハ３の下面５に沿う方向にセンサヘッド３０の位置を移動可能である。なお、移動機構４３は、センサヘッド３０の位置を、図２に一点鎖線αで示した領域内で移動可能である。 In FIG. 3 to FIG. 6, the position before the movement of the sensor head and the light beam are indicated by a broken line, and the position after the movement and the light beam are indicated by a solid line. As shown in FIG. 3, the position adjustment unit 40 can change the angle θ of the sensor head 30 with respect to the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 by the inclination mechanism 41. Further, as shown in FIG. 4, the position adjustment unit 40 can move the position of the sensor head 30 closer to or away from the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 by the lift mechanism 42. Furthermore, as shown in FIG. 5, the position adjustment unit 40 can move the position of the sensor head 30 in the direction along the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 by the moving mechanism 43. The moving mechanism 43 is capable of moving the position of the sensor head 30 within a region indicated by an alternate long and short dash line α in FIG.
以下の説明において、図１から図６等に示したＸＹＺ軸を有する直交座標系を参照して説明する。すなわち、半導体ウエハ３の下面５にセンサヘッド３０が近づき又は離れる方向をＺ方向、半導体ウエハ３の下面５に沿ってセンサヘッド３０が移動する方向をＸ方向またはＹ方向ということとする。
位置調整部４０は、制御手段５０によって駆動制御されており、半導体ウエハ３がエッチング加工されている前後、および、その途中であっても、センサヘッド３０の位置をＸＹＺ方向へ移動し、また、その角度θを変えることが可能である。
The following description will be made with reference to the orthogonal coordinate system having the XYZ axes shown in FIGS. 1 to 6 and the like. That is, the direction in which the sensor head 30 approaches or leaves the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 is referred to as Z direction, and the direction in which the sensor head 30 moves along the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 is referred to as X direction or Y direction.
The position adjustment unit 40 is driven and controlled by the control unit 50, and moves the position of the sensor head 30 in the XYZ directions before and after the etching of the semiconductor wafer 3 and even in the middle thereof. It is possible to change the angle θ.
図６は、半導体製造装置１によりエッチング加工を行う際の半導体ウエハ３の状態を模式的に示したものである。破線Ａに示したように、エッチング加工を行う際には、エッチングポット１０の加工室１９に供給されるエッチング液２０の重量により半導体ウエハ３の撓み量に変化が生じることがある。また、エッチング加工による半導体ウエハ３の厚さの減少に伴い、半導体ウエハ３の剛性が変化すると、半導体ウエハ３の撓み量が変化することがある。また、半導体ウエハ３のエッチング面６には、エッチング加工により微細な凹凸が形成されることがある。
このとき、半導体ウエハ３の下面５またはエッチング面６で反射する光の角度が変化すると、センサヘッド３０の受光量が減少することが考えられる。その場合、ヘッドセンサから検出部５１へ出力される信号強度が極端に小さくなると、半導体ウエハ３の厚さの検出が困難になる。
FIG. 6 schematically shows the state of the semiconductor wafer 3 when the etching process is performed by the semiconductor manufacturing apparatus 1. As shown by the broken line A, when the etching process is performed, the amount of bending of the semiconductor wafer 3 may change depending on the weight of the etching solution 20 supplied to the processing chamber 19 of the etching pot 10. In addition, when the rigidity of the semiconductor wafer 3 changes as the thickness of the semiconductor wafer 3 decreases due to the etching process, the amount of bending of the semiconductor wafer 3 may change. In addition, fine irregularities may be formed on the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3 by etching.
At this time, if the angle of the light reflected by the lower surface 5 or the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3 changes, it is conceivable that the light reception amount of the sensor head 30 decreases. In that case, if the signal intensity output from the head sensor to the detection unit 51 becomes extremely small, detection of the thickness of the semiconductor wafer 3 becomes difficult.
そこで、本実施形態では、破線Ｂおよび実線Ｃに示したように、位置調整部４０によりセンサヘッド３０の角度θを変え、または、センサヘッド３０の位置をＸＹＺ方向へ移動する。これにより、半導体ウエハ３のエッチング面６および下面５で反射する光の角度が変わるので、センサヘッド３０が受光する光の強度が変わる。そのため、センサヘッド３０から検出部５１に出力される信号強度を大きくすることが可能である。 Therefore, in the present embodiment, as shown by the broken line B and the solid line C, the position adjustment unit 40 changes the angle θ of the sensor head 30 or moves the position of the sensor head 30 in the XYZ directions. As a result, the angles of the light reflected by the etching surface 6 and the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 change, so the intensity of the light received by the sensor head 30 changes. Therefore, it is possible to increase the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51.
図７のグラフは、センサヘッド３０の位置を固定した状態で、センサヘッド３０の角度θのみをＸ方向に変えたときの信号強度の変化を示したものである。なお、センサヘッド３０の角度θは、半導体ウエハ３の下面５に対し垂直を０°としている。また、Ｘ方向に傾斜するほど角度θが大きくなるものとしている。図７のグラフでは、センサヘッド３０から出力される信号強度は、角度θの変化に応じて変化し、所定の角度θ１にて最大となっている。 The graph of FIG. 7 shows changes in signal intensity when only the angle θ of the sensor head 30 is changed in the X direction with the position of the sensor head 30 fixed. The angle θ of the sensor head 30 is 0 ° perpendicular to the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3. Further, the angle θ is assumed to increase as it inclines in the X direction. In the graph of FIG. 7, the signal intensity output from the sensor head 30 changes according to the change of the angle θ, and is maximum at a predetermined angle θ1.
ここで、図８に示した半導体ウエハ３は、Ｓｉ｛１１０｝面を上面としてエッチング加工を行い、凹部４を形成したものである。図８の符号｛１１０｝｛１１１｝｛１００｝は、半導体ウエハ３の結晶方位を示している。
図９は、図８のＩＸ部分を走査型電子顕微鏡で検出した画像である。図９に示した画像より、エッチング加工を行ったＳｉ（１１０）面には、所定方向に延びる微小な凹凸が、その凹凸の延びる方向に対して交差する方向に断続的に複数本形成されていることが確認できる。
Here, in the semiconductor wafer 3 shown in FIG. 8, the recess 4 is formed by performing etching with the Si {110} plane as the upper surface. The symbols {110} {111} {100} in FIG. 8 indicate crystal orientations of the semiconductor wafer 3.
FIG. 9 is an image of the portion IX in FIG. 8 detected by a scanning electron microscope. From the image shown in FIG. 9, on the Si (110) surface subjected to the etching process, a plurality of minute irregularities extending in a predetermined direction are intermittently formed in a direction intersecting with the direction in which the irregularities extend. Can be confirmed.
次に、図１０は、半導体ウエハ３のエッチング面６をレーザで計測した厚さ分布を示したデータである。図１１は、図１０と同一箇所をセンサヘッド３０により走査した出力信号の強度分布を示したデータである。なお、図１１のデータは、センサヘッド３０のＺ方向の位置及び角度θを固定した状態で、センサヘッド３０をＸ方向およびＹ方向に走査して得られたものである。図１２は、図１０の厚さ分布に関するデータと、図１１の信号の強度分布に関するデータとを対比したグラフである。図１０から図１２において、横軸は、センサヘッド３０のＸ軸方向の座標位置を示している。なお、この計測では、座標位置の１ポイントを例えば２μｍとしている。 Next, FIG. 10 is data showing a thickness distribution obtained by measuring the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3 with a laser. FIG. 11 is data showing an intensity distribution of an output signal obtained by scanning the same portion as FIG. 10 by the sensor head 30. As shown in FIG. The data in FIG. 11 is obtained by scanning the sensor head 30 in the X direction and the Y direction with the position of the sensor head 30 in the Z direction and the angle θ fixed. FIG. 12 is a graph comparing the data on the thickness distribution of FIG. 10 with the data on the intensity distribution of the signal of FIG. In FIGS. 10 to 12, the horizontal axis indicates the coordinate position in the X-axis direction of the sensor head 30. In this measurement, one point of the coordinate position is, for example, 2 μm.
図１０から図１２により、エッチング面６の凹凸形状の変化が大きい位置（例えばＸ軸のポイントナンバー５１〜５６）に対してセンサヘッド３０から光が照射されると、センサヘッド３０の出力信号の強度が小さくなることが確認できる。これは、エッチング面６の凹凸形状の変化が大きい位置では、センサヘッド３０から照射された光が乱反射し、センサヘッド３０の受光量が減少することが要因として考えられる。 According to FIGS. 10 to 12, when light is irradiated from the sensor head 30 to a position (for example, point numbers 51 to 56 in the X axis) where the change in the concavo-convex shape of the etching surface 6 is large, It can be confirmed that the strength decreases. This is considered to be caused by the fact that the light irradiated from the sensor head 30 is irregularly reflected at the position where the change of the uneven shape of the etching surface 6 is large, and the light reception amount of the sensor head 30 decreases.
次に、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）は、半導体ウエハ３をエッチング加工している際にセンサヘッド３０から出力された信号の強度を示している。図１３は、半導体製造装置１の透光板２６を取り除いた状態でエッチング加工を行ったものである。一方、図１４は、半導体製造装置１の透光板２６を取り付けた状態でエッチング加工を行ったものである。このときのセンサヘッド３０は、エッチング加工中において、ＸＹＺ方向の位置及び角度θを固定した状態としている。
図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）はそれぞれ、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）に示されたセンサヘッド３０の信号に基づいて検出部５１により検出されたウエハ厚を示している。
Next, FIGS. 13A and 14A show the strength of the signal output from the sensor head 30 when the semiconductor wafer 3 is etched. FIG. 13 shows the case where the etching process is performed in a state in which the light transmitting plate 26 of the semiconductor manufacturing apparatus 1 is removed. On the other hand, in FIG. 14, the etching process is performed in a state where the light transmitting plate 26 of the semiconductor manufacturing apparatus 1 is attached. The sensor head 30 at this time is in a state in which the position in the XYZ directions and the angle θ are fixed during the etching process.
FIGS. 13B and 14B respectively show the wafer thickness detected by the detection unit 51 based on the signal of the sensor head 30 shown in FIGS. 13A and 14A. .
図１３（Ａ）では、時刻ｔ１からｔ２の信号強度が小さくなっている。そのため、図１３（Ｂ）に示すように、その時刻ｔ１からｔ２に検出部５１にて検出されたウエハ厚は、ばらつきが生じている。すなわち、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度が極端に小さくなると、エッチング加工中の半導体ウエハ３の厚さの検出が困難になる。 In FIG. 13A, the signal strength from time t1 to t2 is small. Therefore, as shown in FIG. 13B, the wafer thickness detected by the detection unit 51 from time t1 to time t2 has variation. That is, when the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 becomes extremely small, detection of the thickness of the semiconductor wafer 3 during etching becomes difficult.
図１４（Ａ）では、時刻ｔ３からｔ４、ｔ５からｔ６、ｔ７からｔ８、ｔ９からｔ１０の信号強度が小さくなっている。そのため、図１４（Ｂ）に示すように、その時刻ｔ３からｔ４、ｔ５からｔ６、ｔ７からｔ８、ｔ９からｔ１０において検出部５１により検出されたウエハ厚には、ばらつきが生じている。すなわち、透光板２６を設けた場合、エッチング加工中の半導体ウエハ３の厚さの検出が困難になる時間帯が増加する。これは、半導体ウエハ３の下面５とセンサヘッド３０との間に透光板２６を設けた場合、半導体ウエハ３の下面５で反射した光と透光板２６の上面で反射した光との干渉光がノイズとなることが要因として考えられる。 In FIG. 14A, the signal strengths of time t3 to t4, t5 to t6, t7 to t8, and t9 to t10 are small. Therefore, as shown in FIG. 14B, the wafer thickness detected by the detection unit 51 at time t3 to t4, t5 to t6, t7 to t8, and t9 to t10 has variation. That is, when the light transmitting plate 26 is provided, the time zone in which the detection of the thickness of the semiconductor wafer 3 during the etching process becomes difficult increases. This is because, when the light transmitting plate 26 is provided between the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and the sensor head 30, interference between the light reflected by the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and the light reflected by the upper surface of the light transmitting plate 26 It is considered that light is noise.
次に、上述した半導体製造装置１による半導体の製造方法について、図１５を参照して説明する。なお、図１５では、ステップを「Ｓ」と表示している。
先ず、ステップ１で、エッチングポット１０の加工室１９に半導体ウエハ３を設置し、その加工室１９にエッチング液２０を供給する。これにより、エッチング加工が開始される。
エッチング加工が開始され、半導体ウエハ３の上面が僅かにエッチングされると、処理はステップ２に移行し、半導体ウエハ３の凹部４の厚さの検出が開始される。
このとき、ステップ３で、位置調整部４０によりセンサヘッド３０をＸ方向またはＹ方向に１ポイントずつ移動する。そしてステップ４で、その都度、センサヘッド３０から出力される信号のＳＮ比を検出する。処理は、ステップ３とステップ４を繰り返し行う。
Next, a method of manufacturing a semiconductor by the above-described semiconductor manufacturing apparatus 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 15, the step is displayed as "S".
First, in step 1, the semiconductor wafer 3 is placed in the processing chamber 19 of the etching pot 10, and the etching solution 20 is supplied to the processing chamber 19. Thus, the etching process is started.
When the etching process is started and the upper surface of the semiconductor wafer 3 is slightly etched, the process proceeds to step 2 and detection of the thickness of the recess 4 of the semiconductor wafer 3 is started.
At this time, in step 3, the position adjustment unit 40 moves the sensor head 30 one point at a time in the X direction or the Y direction. Then, in step 4, the SN ratio of the signal output from the sensor head 30 is detected each time. The process repeats steps 3 and 4.
半導体ウエハ３の凹部４の周囲の側面は、凹部４の底面に対してエッチング面６の角度θの変化が大きくなるので、信号強度が小さくなる。そのため、制御手段５０は、各ポイントにおける信号のＳＮ比を判定することで、半導体ウエハ３の凹部４の側面の位置を検出することが可能である。制御手段５０は、凹部４の底面において凹部４の側面と側面との中間に位置する箇所にセンサヘッド３０の光が照射されるようにセンサヘッド３０の位置を設定し、位置調整部４０の移動機構４３によりセンサヘッド３０をその位置に移動する。 Since the change in the angle θ of the etching surface 6 with respect to the bottom surface of the recess 4 is large on the side surface of the semiconductor wafer 3 around the recess 4, the signal strength is reduced. Therefore, the control means 50 can detect the position of the side surface of the recess 4 of the semiconductor wafer 3 by determining the SN ratio of the signal at each point. The control means 50 sets the position of the sensor head 30 so that the light of the sensor head 30 is irradiated on the bottom of the recess 4 at a position between the side surfaces of the recess 4 and moves the position adjustment unit 40 The mechanism 43 moves the sensor head 30 to that position.
その後、制御手段５０は、位置調整部４０の昇降機構４２によりセンサヘッド３０をＺ方向に移動し（ステップ３）、センサヘッド３０から出力される信号のＳＮ比を判定して焦点を合わせる（ステップ４）。このとき、位置調整部４０の傾斜機構４１によりセンサヘッド３０の角度θを傾け（ステップ３）、センサヘッド３０から出力される信号のＳＮ比を判定して焦点を合わせてもよい（ステップ４）。 Thereafter, the control means 50 moves the sensor head 30 in the Z direction by the elevating mechanism 42 of the position adjustment unit 40 (step 3), determines the SN ratio of the signal output from the sensor head 30, and focuses (steps 4). At this time, the angle θ of the sensor head 30 may be inclined by the inclination mechanism 41 of the position adjustment unit 40 (step 3), and the SN ratio of the signal output from the sensor head 30 may be determined and focused (step 4) .
次に、ステップ５では、検出部５１により、ウエハ厚が検出される。ここで、制御手段５０は、エッチング加工が開始されてから経過した時間に対応したウエハ厚の推定値を記憶している。そのため、ステップ６で制御手段５０は、ステップ５で検出されたウエハ厚が、推定値に対して所定値以上異なるものであるか否かを判定する。ウエハ厚が、推定値に対して所定の範囲内である場合、その検出値は信頼できるものと判定され、処理はステップ７に移行する。 Next, in step 5, the detection unit 51 detects the wafer thickness. Here, the control means 50 stores the estimated value of the wafer thickness corresponding to the time elapsed since the start of the etching process. Therefore, in step 6, the control means 50 determines whether the wafer thickness detected in step 5 differs from the estimated value by a predetermined value or more. If the wafer thickness is within a predetermined range with respect to the estimated value, the detected value is determined to be reliable, and the process proceeds to step 7.
ステップ７で、検出部５１で検出されたウエハ厚が、半導体ウエハ３の凹部４の厚さの目標値となったか否かを判定する。ウエハ厚が、その目標値となっている場合、処理はステップ８に移行し、半導体ウエハ３の厚さの計測を終了する。これと同時に、エッチングポット１０の加工室１９に純水が供給され、エッチング加工が終了する。
一方、ステップ７で、ウエハ厚が、その目標値となっていない場合、処理はステップ５に戻り、上述したステップ５からステップ７の処理を繰り返す。
In step 7, it is determined whether the wafer thickness detected by the detection unit 51 has become the target value of the thickness of the recess 4 of the semiconductor wafer 3. If the wafer thickness is the target value, the process proceeds to step 8 and the measurement of the thickness of the semiconductor wafer 3 is completed. At the same time, pure water is supplied to the processing chamber 19 of the etching pot 10 to complete the etching process.
On the other hand, if it is determined in step 7 that the wafer thickness is not the target value, the process returns to step 5 and repeats the processes from step 5 to step 7 described above.
ここで、ステップ６において、検出部５１で検出されたウエハ厚が、推定値に対して所定の範囲を超えている場合、処理はステップ１０に移行する。
ステップ１０では、制御手段５０が備える算出部５２（図１参照）により、現時点から所定時間前より現時点までに検出した半導体ウエハ３の厚さ、および、その所定時間に基づいてエッチングレートを算出する。次に、ステップ１１では、制御手段５０が備える異常処理部５３（図１参照）により、エッチングレートに基づいた推測値を設定する。異常処理部５３は、その設定した推測値を用いてエッチング加工の時間管理などを行う。次に、ステップ１２では、上述したステップ６において検出部５１にて検出されたウエハ厚が推定値に対して所定の範囲を超えた回数が所定の回数以内か否かを判定する。その回数が所定の回数以内である場合、処理はステップ７に移行し、上述した処理を繰り返す。一方、所定の回数を超えている場合、処理はステップ３に移行する。なお、ステップ１２では、上述の処理に代えて、ステップ１１における推測値の設定の回数が所定の回数以内か否かを判定してもよい。
Here, in step 6, when the wafer thickness detected by the detection unit 51 exceeds the predetermined range with respect to the estimated value, the process proceeds to step 10.
In step 10, the etching rate is calculated based on the thickness of the semiconductor wafer 3 detected from the present time to the present time and the present time by the calculation unit 52 (see FIG. 1) included in the control means 50. . Next, in step 11, an estimated value based on the etching rate is set by the abnormality processing unit 53 (see FIG. 1) included in the control unit 50. The abnormality processing unit 53 performs time management of etching processing and the like using the set estimated value. Next, in step 12, it is determined whether the number of times the wafer thickness detected by the detection unit 51 in step 6 described above exceeds a predetermined range with respect to the estimated value is within a predetermined number. If the number of times is within the predetermined number of times, the process proceeds to step 7 to repeat the above-described process. On the other hand, if the predetermined number of times has been exceeded, the process proceeds to step 3. In step 12, instead of the above process, it may be determined whether or not the number of times of setting of the estimated value in step 11 is within a predetermined number of times.
ステップ３では、位置調整部４０がセンサヘッド３０をＸ、ＹまたはＺ方向に移動するか、或いは、センサヘッド３０の角度θを傾ける。続いて、ステップ４で、センサヘッド３０から出力される信号のＳＮ比を判定し、信号強度の高い位置でセンサヘッド３０の位置および角度θを再設定する。なお、ステップ３およびステップ４の処理を行っている間にも、異常処理部５３は、エッチングレートに基づいて設定した推測値を用いてエッチング加工の時間管理等を行う。
ステップ４で、信号強度の高い位置でセンサヘッド３０の位置および角度θが再設定されると、処理はステップ５に移行し、検出部５１によるウエハ厚の検出が可能となる。その後、上述したように、ステップ７で、ウエハ厚が半導体ウエハ３の凹部４の厚さの目標値となったことが判定されると、半導体ウエハ３の厚さの計測、および、エッチング加工が終了する。
In step 3, the position adjustment unit 40 moves the sensor head 30 in the X, Y or Z direction, or tilts the angle θ of the sensor head 30. Subsequently, in step 4, the SN ratio of the signal output from the sensor head 30 is determined, and the position and the angle θ of the sensor head 30 are reset at the position where the signal strength is high. Note that, even while performing the processing of step 3 and step 4, the abnormality processing unit 53 performs time management of etching processing and the like using the estimated value set based on the etching rate.
When the position and angle θ of the sensor head 30 are reset at the position where the signal strength is high in step 4, the process shifts to step 5 and the detection unit 51 can detect the wafer thickness. After that, as described above, when it is determined in step 7 that the wafer thickness has become the target value of the thickness of the recess 4 of the semiconductor wafer 3, the measurement of the thickness of the semiconductor wafer 3 and the etching process finish.
なお、上述した処理において、ステップ１からステップ１２までが特許請求の範囲に記載の「エッチング加工工程」の一例であり、ステップ２からステップ５までが特許請求の範囲に記載の「検出工程」の一例である。また、ステップ３からステップ４までが特許請求の範囲の「位置調整工程」の一例である。ステップ１０が特許請求の範囲に記載の「算出工程」の一例であり、ステップ１１が特許請求の範囲に記載の「異常処理工程」の一例である。 In the processing described above, steps 1 to 12 are an example of the “etching process step” described in the claims, and steps 2 to 5 are “detection steps” described in the claims. It is an example. Further, steps 3 to 4 are an example of the “position adjustment process” in the claims. Step 10 is an example of the “calculation step” described in the claims, and step 11 is an example of the “abnormality processing step” described in the claims.
本実施形態では、次の作用効果を奏する。
（１）本実施形態の半導体製造装置１は、位置調整部４０により、半導体ウエハ３の下面５に対するセンサヘッド３０の角度θを変えることが可能である。これにより、半導体ウエハ３のエッチング面６および下面５で反射する光の角度が変わるので、センサヘッド３０が受光する光の強度が変わる。そのため、検出部５１により検出されるウエハ厚が信頼性の低いものである場合、センサヘッド３０の角度θを変えることで、センサヘッド３０から検出部５１に出力される信号強度を大きくすることが可能である。したがって、半導体製造装置１は、エッチング加工時に信頼性の高いウエハ厚を検出できるので、エッチング加工により製造される半導体ウエハ３の厚さの精度を高めることができる。
The following effects are achieved in the present embodiment.
(1) In the semiconductor manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the position adjustment unit 40 can change the angle θ of the sensor head 30 with respect to the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3. As a result, the angles of the light reflected by the etching surface 6 and the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 change, so the intensity of the light received by the sensor head 30 changes. Therefore, when the wafer thickness detected by the detection unit 51 is low in reliability, the signal strength output from the sensor head 30 to the detection unit 51 can be increased by changing the angle θ of the sensor head 30. It is possible. Therefore, since the semiconductor manufacturing apparatus 1 can detect a highly reliable wafer thickness at the time of etching, it is possible to enhance the accuracy of the thickness of the semiconductor wafer 3 manufactured by the etching.
（２）本実施形態では、位置調整部４０は、センサヘッド３０の位置をＺ方向に移動可能である。
これにより、エッチング液２０の重量、または、エッチング加工による半導体ウエハ３の厚さの変化により、半導体ウエハ３の撓み量が変わる場合でも、センサヘッド３０の位置を変えることで、光の焦点位置を変えることが可能である。したがって、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることができる。
(2) In the present embodiment, the position adjustment unit 40 can move the position of the sensor head 30 in the Z direction.
Thus, even when the amount of bending of the semiconductor wafer 3 changes due to the change in the thickness of the semiconductor wafer 3 due to the weight of the etching solution 20 or the etching process, the focal position of light is changed by changing the position of the sensor head 30. It is possible to change. Therefore, the signal strength output from the sensor head 30 to the detection unit 51 can be increased.
（３）本実施形態では、位置調整部４０は、センサヘッド３０の位置を、ＸＹ方向に移動可能である。
これにより、半導体ウエハ３のエッチング面６の中央付近にセンサヘッド３０の位置を合わせることが可能である。
また、エッチング加工により半導体ウエハ３のエッチング面６に凹凸形状が生じた場合でも、センサヘッド３０の位置を変えることで、凹凸形状の変化の少ない位置に光を照射することが可能である。したがって、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることができる。
(3) In the present embodiment, the position adjustment unit 40 can move the position of the sensor head 30 in the X and Y directions.
As a result, the position of the sensor head 30 can be aligned near the center of the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3.
In addition, even when the asperity shape is generated on the etching surface 6 of the semiconductor wafer 3 by the etching process, it is possible to irradiate light to a position where the change of the asperity shape is small by changing the position of the sensor head 30. Therefore, the signal strength output from the sensor head 30 to the detection unit 51 can be increased.
（４）本実施形態では、位置調整部４０は、半導体ウエハ３がエッチング加工されている途中で、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えるものである。
これにより、エッチング加工の途中で半導体ウエハ３の撓み量またはエッチング面６の凹凸形状に変化が生じた場合でも、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。したがって、半導体製造装置１は、エッチング加工中のウエハ厚を正確に検出することができる。
(4) In the present embodiment, the position adjustment unit 40 moves the position of the sensor head 30 or changes the angle θ while the semiconductor wafer 3 is being etched.
As a result, even when the deflection amount of the semiconductor wafer 3 or the unevenness of the etching surface 6 changes in the middle of the etching process, the signal strength output from the sensor head 30 to the detection unit 51 can be increased. . Therefore, the semiconductor manufacturing apparatus 1 can accurately detect the wafer thickness during the etching process.
（５）本実施形態では、位置調整部４０は、半導体ウエハ３がエッチング加工されている際のウエハ厚の推測値に対し、検出部５１が検出したウエハ厚が所定値以上離れたとき、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えるものである。
これにより、半導体製造装置１は、エッチング加工の途中で、検出部５１により検出されるウエハ厚が信頼性の低いものである場合、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えることで、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。
(5) In the present embodiment, when the wafer thickness detected by the detection unit 51 is separated from the estimated value of the wafer thickness when the semiconductor wafer 3 is etched, the position adjustment unit 40 detects the sensor. The position of the head 30 is moved or the angle θ is changed.
Thereby, the semiconductor manufacturing apparatus 1 moves the position of the sensor head 30 or changes the angle θ when the wafer thickness detected by the detection unit 51 is low in reliability during the etching process. Thus, it is possible to increase the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51.
（７）本実施形態では、半導体製造装置１は、算出部５２、および、異常処理部５３を備える。算出部５２は、検出部５１が所定時間に検出したウエハ厚、および、その所定時間に基づいてエッチングレートを算出する。異常処理部５３は、半導体ウエハ３がエッチング加工されている際のウエハ厚の推測値に対し検出部５１が検出したウエハ厚が所定値以上異なるとき、算出部５２が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う。
これにより、異常処理部５３は、エッチング加工の途中で、検出部５１により検出されるウエハ厚に信頼性が低い場合にも、エッチングレートに基づいてエッチング加工を行うことが可能である。
また、算出部５２は、エッチング加工を行っている際に検出したウエハ厚に基づいてエッチングレートを算出するので、信頼性の高いエッチングレートを算出することが可能である。
(7) In the present embodiment, the semiconductor manufacturing apparatus 1 includes the calculation unit 52 and the abnormality processing unit 53. The calculation unit 52 calculates an etching rate based on the wafer thickness detected by the detection unit 51 in a predetermined time and the predetermined time. When the wafer thickness detected by the detection unit 51 is different from the estimated value of the wafer thickness when the semiconductor wafer 3 is being etched, the abnormality processing unit 53 is based on the etching rate calculated by the calculation unit 52. Perform the etching process.
Thus, the abnormality processing unit 53 can perform the etching process based on the etching rate even when the wafer thickness detected by the detection unit 51 has low reliability in the middle of the etching process.
In addition, since the calculation unit 52 calculates the etching rate based on the wafer thickness detected while performing the etching process, it is possible to calculate a highly reliable etching rate.
（８）本実施形態では、異常処理部５３によるエッチング加工が行われるとき、位置調整部４０は、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変える。
これにより、半導体製造装置１は、異常処理部５３によるエッチング加工と同時に、センサヘッド３０の位置移動または角度変更により、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。
(8) In the present embodiment, when the etching process is performed by the abnormality processing unit 53, the position adjustment unit 40 moves the position of the sensor head 30, or changes the angle θ.
Thus, the semiconductor manufacturing apparatus 1 can increase the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 by moving the position of the sensor head 30 or changing the angle simultaneously with the etching process by the abnormality processing unit 53. is there.
（９）本実施形態では、半導体ウエハ３の下面５とセンサヘッド３０との間に透光板２６を備える。
これにより、半導体ウエハ３の下面側からセンサヘッド３０にエッチング液２０または異物などが落下することを防ぐことができる。また、半導体ウエハ３の下面５で反射した光と透光板２６の上面で反射した光との干渉光がノイズとなる場合でも、半導体製造装置１は、異常処理部５３によりエッチング加工を正確に行うことが可能である。また、それと同時に、センサヘッド３０の位置移動または角度変更により、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。
(9) In the present embodiment, the light transmitting plate 26 is provided between the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and the sensor head 30.
Thus, the etchant 20 or foreign matter can be prevented from dropping onto the sensor head 30 from the lower surface side of the semiconductor wafer 3. Even when interference light between the light reflected by the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 and the light reflected by the upper surface of the light transmitting plate 26 causes noise, the semiconductor manufacturing apparatus 1 correctly performs the etching process by the abnormality processing unit 53. It is possible to do. At the same time, it is possible to increase the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 by moving the position or changing the angle of the sensor head 30.
（１０）本実施形態では、半導体ウエハ３の上面は、Ｓｉ｛１１０｝面である。
Ｓｉ｛１１０｝面は、Ｓｉ｛１００｝面またはＳｉ｛１１１｝面などに比べて、微小な凹凸が生じやすい結晶面である。半導体製造装置１は、Ｓｉ｛１１０｝面をエッチング加工する場合にも、半導体ウエハ３の厚さの精度を高めることが可能である。
(10) In the present embodiment, the upper surface of the semiconductor wafer 3 is a Si {110} surface.
The Si {110} plane is a crystal plane in which fine asperities easily occur as compared to the Si {100} plane or the Si {111} plane. The semiconductor manufacturing apparatus 1 can improve the thickness accuracy of the semiconductor wafer 3 even when the Si {110} plane is etched.
（１１）本実施形態による半導体の製造方法は、エッチング加工工程の最中に、位置調整部４０がセンサヘッド３０の位置を移動し、または角度θを変える（ステップ３）。
この製造方法により、エッチング加工により製造される半導体ウエハ３の厚さの精度を高めることが可能である。
(11) In the method of manufacturing a semiconductor according to the present embodiment, the position adjustment unit 40 moves the position of the sensor head 30 or changes the angle θ during the etching process (step 3).
By this manufacturing method, it is possible to increase the accuracy of the thickness of the semiconductor wafer 3 manufactured by the etching process.
（１２）本実施形態による半導体の製造方法は、算出部５２が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う（ステップ１１，１２）。また、それと同時に、位置調整部４０によりセンサヘッド３０の位置を移動し、または角度θを変えることも可能である（ステップ３）。
この製造方法により、異常処理部５３によるエッチング加工と同時に、センサヘッド３０の位置移動または角度変更をすることで、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。
(12) In the method of manufacturing a semiconductor according to the present embodiment, etching is performed based on the etching rate calculated by the calculation unit 52 (steps 11 and 12). At the same time, it is also possible to move the position of the sensor head 30 or change the angle θ by the position adjustment unit 40 (step 3).
By this manufacturing method, it is possible to increase the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 by moving the position or changing the angle of the sensor head 30 simultaneously with the etching process by the abnormality processing unit 53. .
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による半導体の製造方法を、図１６を参照して説明する。なお、第２実施形態の説明において、上述した第１実施形態と実質的に同一の構成および処理には、同一の符号を付して説明を省略する。
第２実施形態のステップ１から１１の処理は、第１実施形態で説明した処理と実質的に同一である。
但し、第２実施形態では、ステップ１２において、検出部５１で検出されたウエハ厚が推定値に対して所定の範囲を超えた回数が所定の回数を超えている場合、処理はステップ１３に移行する。
Second Embodiment
A method of manufacturing a semiconductor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in the description of the second embodiment, the same reference numerals are given to configurations and processes substantially the same as those in the first embodiment described above, and the description will be omitted.
The processes of steps 1 to 11 of the second embodiment are substantially the same as the processes described in the first embodiment.
However, in the second embodiment, when the number of times the wafer thickness detected by the detection unit 51 exceeds the predetermined range with respect to the estimated value exceeds the predetermined number in step 12, the process proceeds to step 13. Do.
ステップ１３では、制御手段５０は、エッチングレートに基づいた推測値を用いてエッチング加工の終点時間を算出し、その終点時間まで推測値を用いたエッチング加工を行う。終点時間が到来すると、処理はステップ８に移行し、半導体ウエハ３の厚さの計測、および、エッチング加工が終了する。
なお、ステップ１３において、エッチング加工の終点時間までの間に、ステップ３およびステップ４に処理を行い、信号強度の高い位置でセンサヘッド３０の位置および角度θを再設定してもよい。
第２実施形態では、検出部５１で検出されたウエハ厚が推定値の所定範囲を超えた時刻からエッチング加工の終点時刻までの時間が短い場合でも、エッチング加工を適切に終了させることができる。
In step 13, the control means 50 calculates the end point time of the etching process using the estimated value based on the etching rate, and performs the etching process using the estimated value until the end point time. When the end point time arrives, the process proceeds to step 8 and the measurement of the thickness of the semiconductor wafer 3 and the etching process are finished.
Note that, in step 13, processing may be performed in step 3 and step 4 until the end time of the etching process, and the position and angle θ of the sensor head 30 may be reset at a position where the signal strength is high.
In the second embodiment, even when the time from the time when the wafer thickness detected by the detection unit 51 exceeds the predetermined range of the estimated value to the end time of the etching process is short, the etching process can be properly ended.
（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、圧力センサのセンサチップ２を形成する半導体ウエハ３を製造する装置及び方法について説明した。これに対し、他の実施形態では、この装置及び方法は、例えば加速度センサなど、凹部４を有する種々のセンサチップの製造に適用可能である。
(Other embodiments)
(1) In the embodiment described above, the apparatus and method for manufacturing the semiconductor wafer 3 forming the sensor chip 2 of the pressure sensor have been described. On the other hand, in another embodiment, the apparatus and method are applicable to the manufacture of various sensor chips having a recess 4 such as, for example, an acceleration sensor.
（２）上述した実施形態では、エッチングポット１０は、上ポット１１、下ポット１２、攪拌翼２４、メインヒータ２５およびサブヒータ１４等を備えるものとした。これに対し、他の実施形態では、エッチングポット１０は、半導体のエッチング加工を行う加工室１９を形成すると共に、半導体ウエハ３の下面５に光を照射可能な状態で半導体ウエハ３を保持するものであればどのような構成であってもよい。 (2) In the embodiment described above, the etching pot 10 is provided with the upper pot 11, the lower pot 12, the stirring blade 24, the main heater 25, the sub heater 14, and the like. On the other hand, in another embodiment, the etching pot 10 forms the processing chamber 19 for etching the semiconductor and holds the semiconductor wafer 3 in a state where the lower surface 5 of the semiconductor wafer 3 can be irradiated with light. Any configuration may be used as long as
（３）上述した実施形態では、位置調整部４０は、センサヘッド３０をＸＹＺ方向へ移動し、且つ、センサヘッド３０の角度θを変えることが可能なものとした。これに対し、他の実施形態では、位置調整部４０は、ＸＹＺ方向のいずれか一方向にセンサヘッド３０を移動可能なものとしてもよく、または、センサヘッド３０の角度θのみを変えるものとしてもよい。 (3) In the embodiment described above, the position adjustment unit 40 can move the sensor head 30 in the XYZ directions and change the angle θ of the sensor head 30. On the other hand, in another embodiment, the position adjustment unit 40 may move the sensor head 30 in any one of the XYZ directions, or may change only the angle θ of the sensor head 30. Good.
（４）上述した実施形態では、検出部５１で検出されたウエハ厚が推定値に対して所定の範囲を超えたとき、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えるものとした。
これに対し、他の実施形態では、位置調整部４０は、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度が所定値より小さくなったとき、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えるものとしてもよい。センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度が所定値より小さくなると、検出部５１により検出される半導体ウエハ３の厚さが信頼性の低いものとなる。この場合、センサヘッド３０の位置を移動し、または、角度θを変えることで、センサヘッド３０から検出部５１へ出力される信号強度を大きくすることが可能である。
(4) In the embodiment described above, when the wafer thickness detected by the detection unit 51 exceeds a predetermined range with respect to the estimated value, the position of the sensor head 30 is moved or the angle θ is changed. .
On the other hand, in another embodiment, the position adjustment unit 40 moves the position of the sensor head 30 or the angle when the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 becomes smaller than a predetermined value. It is also possible to change θ. When the signal intensity output from the sensor head 30 to the detection unit 51 becomes smaller than a predetermined value, the thickness of the semiconductor wafer 3 detected by the detection unit 51 becomes low in reliability. In this case, it is possible to increase the signal strength output from the sensor head 30 to the detection unit 51 by moving the position of the sensor head 30 or changing the angle θ.
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention in addition to combining the plurality of embodiments.
１ ・・・半導体製造装置
３ ・・・半導体ウエハ
５ ・・・下面
６ ・・・エッチング面
１０・・・エッチングポット
１９・・・加工室
３０・・・センサヘッド
４０・・・位置調整部
５１・・・検出部
Reference Signs List 1 ··· Semiconductor manufacturing apparatus 3 ··· Semiconductor wafer 5 ··· Lower surface 6 ··· Etching surface 10 ··· Etching pot 19 ··· Processing chamber 30 ··· Sensor head 40 ··· Position adjustment portion 51 ···Detection unit
Claims (9)
前記半導体ウエハの下面に光を照射し、前記半導体ウエハの上面がエッチングされたエッチング面（６）および前記半導体ウエハの下面で反射した光を受光するセンサヘッド（３０）と、
前記センサヘッドから出力される信号に基づき前記半導体ウエハの厚さを検出する検出部（５１）と、
前記半導体ウエハの下面に対する前記センサヘッドの角度（θ）を変えることの可能な位置調整部（４０）と、
前記検出部が所定時間に検出した前記半導体ウエハの厚さ、および、その所定時間に基づいてエッチングレートを算出する算出部（５２）と、
前記半導体ウエハがエッチング加工されている際の前記半導体ウエハの厚さの推測値に対し前記検出部が検出した前記半導体ウエハの厚さが所定値以上異なるとき、前記算出部が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う異常処理部（５３）と、を備え、
前記異常処理部によるエッチング加工が行われるとき、前記位置調整部は、前記センサヘッドの位置を移動し、または、角度を変えるものである半導体製造装置。 An etching pot (10) for forming a processing chamber (19) in which the upper surface of the semiconductor wafer (3) is etched and holding the semiconductor wafer in a state capable of irradiating light to the lower surface (5) of the semiconductor wafer ,
The lower surface of the semiconductor wafer is irradiated with light, the etching surface (6) of the upper surface of the semiconductor wafer is etched, and the sensor head (30) for receiving the light reflected by the lower surface of the semiconductor wafer;
A detection unit (51) for detecting the thickness of the semiconductor wafer based on a signal output from the sensor head;
A position adjustment unit (40) capable of changing the angle (θ) of the sensor head with respect to the lower surface of the semiconductor wafer;
A calculation unit (52) that calculates an etching rate based on the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit in a predetermined time, and the predetermined time;
When the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit is different from the estimated value of the thickness of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer is being etched, the etching rate calculated by the calculation unit is And an abnormality processing unit (53) for performing etching processing,
The semiconductor manufacturing apparatus , wherein the position adjustment unit moves the position of the sensor head or changes the angle when the etching process is performed by the abnormality processing unit .
前記エッチング加工工程の最中に、センサヘッドから前記半導体ウエハの下面に光を照射し、前記半導体ウエハがエッチングされたエッチング面および前記半導体ウエハの下面で反射した光をセンサヘッドにより受光し、前記センサヘッドから検出部に伝送される光の信号に基づき前記半導体ウエハの厚さを検出する検出工程（Ｓ２〜Ｓ５）と、
前記エッチング加工工程の最中に、前記センサヘッドの位置を移動し、または角度を変える位置調整工程（Ｓ３，Ｓ４）と、
前記検出部が所定時間に検出した前記半導体ウエハの厚さ、および、その所定時間に基づいて算出部によりエッチングレートを算出する算出工程（Ｓ１０）と、
前記半導体ウエハがエッチング加工されている際の前記半導体ウエハの厚さの推測値に対し前記検出部が検出した前記半導体ウエハの厚さが所定値以上異なるとき、前記算出部が算出したエッチングレートに基づき、エッチング加工を行う異常処理工程（Ｓ１１）と、を含み、
前記異常処理工程によるエッチング加工が行われるとき、前記位置調整工程が行われるものである半導体の製造方法。 An etching process (S1 to S12) in which a semiconductor wafer is placed in a processing chamber of an etching pot and etching is performed;
During the etching process, light is emitted from the sensor head to the lower surface of the semiconductor wafer, and the light reflected by the etched surface of the semiconductor wafer and the lower surface of the semiconductor wafer is received by the sensor head, Detecting the thickness of the semiconductor wafer based on the light signal transmitted from the sensor head to the detection unit (S2 to S5);
During the etching process, a position adjustment process (S3, S4) for moving the position of the sensor head or changing the angle;
Calculation step (S10) of calculating the etching rate by the calculation unit based on the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit in a predetermined time, and the predetermined time;
When the thickness of the semiconductor wafer detected by the detection unit is different from the estimated value of the thickness of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer is being etched, the etching rate calculated by the calculation unit is And an abnormality processing step (S11) for performing etching processing,
A method of manufacturing a semiconductor , wherein the position adjustment step is performed when the etching process is performed in the abnormal treatment step .
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