JP2001144074A - 半導体ウエハの表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハの表面処理の品質を高め、作業
性の向上を図る。 【解決手段】 ウエハ支持ベース２２上に、半導体ウエ
ハ１の外周部を載置状に支持すると共に加熱する加熱リ
ング２３を設ける。ウエハ支持ベース２２の上面外周側
に、リング状の嵌合凹部２２ｂ及び支持ベース側真空室
２８を設ける。円筒状のウエハ押えリング２５の下面側
に、嵌合凹部２２ｂ内に嵌って位置合せを行なうガイド
リング２６を設け、このガイドリング２６に、半導体ウ
エハ１の被処理面１ａの外周縁部をシールするパッキン
２４を設ける。ウエハ押えリング２５の下面に、リング
状の支持ベース側真空室３０を設け、支持ベース側真空
室２８との間に、真空による締結用のシリンダ２７を設
ける。ウエハ押えリング２５とウエハ支持ベース２２と
を締結すると、半導体ウエハ１の被処理面１ａを底面と
しウエハ押えリング２５の内周面を内壁としたウエハ処
理室３５が構成され、その内部に直接的にエッチング液
を投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面の被処理面に対するエッチング処理などの処理を行な
う半導体ウエハの表面処理装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば半導体加速度セ
ンサや半導体圧力センサ等のセンサチップを製造するに
あたっては、図９に示すように、半導体ウエハ（シリコ
ンウエハやＳＯＩウエハ）１の外周縁部を除く部位に数
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。加速度センサの場合、セ
ンサチップ２は、図１０に示すような形状をなし、セン
サチップ２の図で下面側に図示しない信号処理回路や給
電用電極等が形成されると共に、図で上面側には、中央
部に島状の膨らみを残した状態で凹部２ａが形成される
ようになっている。

【０００３】この場合、一般に、前記凹部２ａを形成す
るためには、図１１（ａ）に示すように、半導体ウエハ
１の被処理面１ａ（図で上面）を、凹部２ａ形成部分を
除いてマスク３により覆ったうえで、その被処理面１ａ
を例えば水酸化カリウムなどの強アルカリ液に浸す浸漬
方式のエッチング法が用いられる。また、図１１（ｂ）
に示すように、このエッチング処理によって、同時にチ
ップ切離し用の溝４を形成することも行なわれている。

【０００４】上記エッチング処理を行なうにあたって
は、図１２に示すように、半導体ウエハ１は、エッチン
グ液に浸す部分を除く部分、つまり一面側（回路形成
面）の全体及び被処理面１ａの外周縁部がワックス５に
よってマスキングされた状態で、マスキング用治具とし
ての、例えば高耐食性を有するセラミック製のプレート
６に保持されるようになっている。

【０００５】そして、図１３（ａ）に示すように、半導
体ウエハ１を保持した複数枚のプレート６を、キャリア
７により支持させ、その状態で、図１３（ｂ）に示すよ
うに、そのキャリア７を、エッチング液８を収容したエ
ッチング槽９に浸す。所定のエッチング量となるまでの
時間エッチング液８に浸した後、キャリア７をエッチン
グ槽９から引上げて、図１３（ｃ）に示すように、純水
１０を収容した水洗槽１１に移し替え、エッチングを停
止させる。十分に純水洗浄した後、キャリア７を水洗槽
１１から取出し、図１３（ｄ）に示すようにして、半導
体ウエハ１を乾燥させた後、図示しない溶剤洗浄装置で
ワックス５を溶解してプレート６から半導体ウエハ１を
取外すことによりエッチング工程が完了する。

【０００６】しかしながら、上記した従来のエッチング
方法では、マスキング用治具であるプレート６ごと半導
体ウエハ１をエッチング液８に浸漬するため、マスキン
グ作業中にプレート６に付着した不純物が、エッチング
液８を汚染したり、ワックス５がエッチング液８内に溶
出したりして、高純度のエッチング液８を使用するエッ
チング工程における品質の低下の問題が慢性的にあっ
た。また、ワックス５によるマスキング作業や、エッチ
ング後のワックス５の除去作業についても、脆弱なウエ
ハ１を取り扱うため自動化が困難で、作業性に劣り、生
産性の低いものとなっていた。

【０００７】尚、上記したプレート６及びワックス５を
用いるものとは別のマスキング用治具として、図１４に
示すような、バックアッププレート１２と、マスクリン
グ１３との間に、ゴムパッキン１４を介して半導体ウエ
ハ１を挟み付けるように、保持及びマスクを行なうもの
がある。この場合、バックアッププレート１２とマスク
リング１３とが、外周側の４箇所にてボルト１５により
連結されるようになっている。

【０００８】ところが、このものでは、ボルト１５によ
り機械的に締付けるため、ウエハ１に局所的にストレス
が作用する不具合がある。近年では、ウエハ１のサイズ
が、従来の１００ｍｍφ（４インチ相当）から１５０ｍ
ｍφ（６インチ相当）に拡大されてきていると共に、セ
ンサチップ２の小形化（薄形化）や高精度化も望まれて
きており、特に図１１（ｂ）に示したような溝４を形成
するウエハ１では、容易に割れが生ずる問題がある。

【０００９】また、図１５に示すような、薄形円形容器
状のベース板１６と、パッキン１７を有しベース板１６
の内側に嵌り込むマスクリング１８との間に、半導体ウ
エハ１を挟み付け、その際、パッキン１７とベース板１
６との間に形成される真空室１６ａ内を真空（減圧状
態）とすることによって、ウエハ１を挟み付け保持する
ようにしたものも考えられている。

【００１０】ところが、このものでは、図１６にやや誇
大的に示すように、製造工程で半導体ウエハ１に反りが
生じている場合、やはりウエハ１にストレスが作用し、
大口径のものや溝４を有するウエハ１では容易に割れが
生ずる問題がある。さらには、エッチング工程で高温化
され、純水洗浄の工程で急冷されるといった熱サイクル
により、マスキング治具が熱膨張，収縮し、これがウエ
ハに対する機械的ストレスとなって割れが生ずることも
ある。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、半導体ウエハの表面処理の品質を高め
ることができ、しかも作業性の向上を図ることができる
半導体ウエハの表面処理装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の半導体ウエハの表面処理装置
は、ウエハ支持ベース上に半導体ウエハをその被処理面
を上面として載置状態に支持し、その半導体ウエハの上
面の外周縁部にパッキンを当接させ、円筒状のウエハ押
えリングによりそのパッキンを上方から押圧して半導体
ウエハの外周縁部をシールさせ、締結手段によりそれら
ウエハ押えリングとウエハ支持ベースとを全周に均等な
力で締結するように構成すると共に、それらの締結状態
で、半導体ウエハの被処理面を内底面とし且つウエハ押
えリングの内周面を内壁としたウエハ処理室が構成され
るようにしたものである。

【００１３】これによれば、半導体ウエハは、ウエハ支
持ベースとウエハ押えリングとの間にパッキンを介して
挟まれた状態に保持され、この保持状態で、パッキンに
より、半導体ウエハの被処理面の外周縁部を除く部分が
マスクされた状態となる。このとき、締結手段は、全周
に均等な力で締結するので、半導体ウエハに対して局所
的に機械的ストレスが作用することを防止することがで
きる。そして、ウエハ支持ベースとウエハ押えリングと
の締結状態でウエハ処理室が構成されるので、半導体ウ
エハを保持するマスキング用の治具として機能しながら
も、処理用の容器としても機能するようになり、ウエハ
処理室内に直接的に処理液等を供給して被処理面の処理
を行なうことができる。

【００１４】従って、処理液が接触する部分は、半導体
ウエハの被処理面及びウエハ押えリングの内周面に限ら
れるので、不純物による処理液の汚染を防止することが
でき、この結果、半導体ウエハの表面処理の品質を高め
ることができる。また、処理液の使用量も少なく済ませ
ることができる。そして、治具から半導体ウエハを移載
することなく、例えばエッチング処理及びその後の水洗
といった複数の処理を連続的に行なうことができ、作業
性の向上を図ることができ、しかも作業も安全に行なう
ことができる。尚、半導体ウエハの被処理面が処理室内
に上向きに配置されることになるので、気泡等の離脱が
容易に行なわれ、気泡に起因した不良の発生をなくすこ
とができるといったメリットも得ることができる。

【００１５】このとき、ウエハ支持ベースに設けられた
加熱リングにより、半導体ウエハの外周縁部を加熱でき
る構成とすることができ（請求項２の発明）、これによ
れば、半導体ウエハを高温で処理する場合において、半
導体ウエハ面内の温度分布の均一化を図ることができ
る。

【００１６】この場合、加熱リングとウエハ支持ベース
とは、一般に異なる材質ひいては熱膨張率の相違する材
質から構成されるので、加熱リングをウエハ支持ベース
に固定的に設けるのではなく、ウエハ支持ベースの熱膨
張，収縮に伴い該ウエハ支持ベース上を相対的に摺動可
能に設けても良く（請求項３の発明）、これにより、ウ
エハ支持ベースの熱膨張，収縮があっても、加熱リング
がウエハ支持ベース上を相対的に摺動して吸収され、ひ
いては半導体ウエハへのストレスの発生を防止すること
ができる。

【００１７】また、ウエハ押えリングに、ウエハ支持ベ
ースとウエハ押えリングとの間の位置合せの機能を有す
るガイドリングを設け、このガイドリングによってパッ
キンの外周部が保持される構成とすることもできる（請
求項４の発明）。これによれば、ガイドリングによっ
て、ウエハ支持ベースとウエハ押えリングとを容易に位
置合せ状態とすることができ、これと共に、パッキンを
安定した形状や位置に保持することが可能となる。

【００１８】この場合、ガイドリングを、ウエハ押えリ
ングとの間の相対的な熱膨張，収縮を吸収するための隙
間を存して該ウエハ押えリングに支持させるようにすれ
ば（請求項５の発明）、ガイドリングが熱膨張した場合
でも、その熱膨張が隙間によって吸収され、パッキンに
よるシールを安定して行なうことができ、半導体ウエハ
に対してストレスを与えることもない。

【００１９】そして、上記締結手段を、ウエハ押えリン
グの下面外周部にリング状の押えリング側真空室を形成
すると共に、ウエハ支持ベースの上面外周部にその押え
リング側真空室に対応してリング状の支持ベース側真空
室を形成し、それらの間に、押えリング側真空室と支持
ベース側真空室とをつなぐ連結孔を上下に延びて有する
と共に上下両面に押えリング側真空室の内周側及び外周
側並びに支持ベース側真空室の内周側及び外周側を夫々
シールするシールリップを有するリング状のシリンダを
設けて構成し、それら両真空室が減圧されたときに、シ
リンダが弾性的に変形しながらウエハ押えリングとウエ
ハ支持ベースとを相互に引寄せるように締結させる構成
とすることができる（請求項６の発明）。

【００２０】これによれば、半導体ウエハに局所的なス
トレスを作用させることなく、ウエハ押えリングとウエ
ハ支持ベースとを全周に均等な力で締結状態とすること
ができ、しかも、ウエハ押えリング及びウエハ支持ベー
スの熱膨張，収縮にも追従して安定的に締結することが
可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、半導体加速度セ
ンサや半導体圧力センサ等のセンサチップを製造する際
の、半導体ウエハに対する浸漬方式のエッチング処理を
行なう場合に適用した一実施例について、図１ないし図
６を参照しながら説明する。尚、この実施例でも、図９
〜図１１並びに図１６で示したような、半導体ウエハ１
をエッチング処理することにより、各センサチップ２の
凹部２ａを形成する場合を例としており、これら半導体
ウエハ１やセンサチップ２等は従来例で述べたものと共
通するので、新たな図示を省略し、符号を共通して使用
することとする。

【００２２】図１は、本実施例に係る表面処理装置たる
マスキングポット２１の全体構成を示している。このマ
スキングポット２１は、図２，図４〜図６にも示すよう
に、半導体ウエハ１を載置状に支持するためのウエハ支
持ベース２２、半導体ウエハ１を加熱するための加熱リ
ング２３、前記半導体ウエハ１の被処理面１ａの外周縁
部をシールするためのパッキン２４、このパッキン２４
を上方から押圧するウエハ押えリング２５、このウエハ
押えリング２５と前記ウエハ支持ベース２２との間の位
置合せ等を行なうためのガイドリング２６、前記ウエハ
押えリング２５とウエハ支持ベース２２とを締結させる
ための締結手段を構成するシリンダ２７等を備えて構成
されている。

【００２３】前記ウエハ支持ベース２２は、例えばテフ
ロン等の高い耐熱性及び耐食性を有した合成樹脂からな
り、前記半導体ウエハ１よりも十分大きな外径を有し且
つ中央部に前記半導体ウエハ１よりも径小な円形の貫通
孔２２ａを有する厚肉な円板状に構成されている。そし
て、その上面には、前記半導体ウエハ１の外周側に位置
するようにして、後述するガイドリング２６が嵌り込む
やや幅広の嵌合凹部２２ｂがリング状に形成されている
と共に、最外周部に位置して、リング状の支持ベース側
真空室２８が凹設されている。尚、図示はしないが、こ
のウエハ支持ベース２２には、前記支持ベース側真空室
２８内の排気を行なうための真空排気孔が形成され、こ
の真空排気孔は図示しない真空ポンプ等の真空装置に連
結されるようになっている。

【００２４】前記加熱リング２３は、熱伝導性に優れ且
つ高い耐食性及び機械的強度を有し、更に半導体ウエハ
１と同等の熱膨張係数を有した金属、例えばニッケルか
らなり、前記ウエハ支持ベース２２の貫通孔２２ａに嵌
り込むような円筒状に構成されると共に、その上端部に
前記半導体ウエハ１の外径と同等の外径を有する鍔状部
２３ａが一体に形成されている。

【００２５】さらに、その鍔状部２３ａの外周部には上
方に若干量立上がる載置部２３ｂが一体に設けられてい
る。この加熱リング２３は、前記ウエハ支持ベース２２
の貫通孔２２ａに上方から嵌込まれて、鍔状部２３ａが
ウエハ支持ベース２２の上面内周部に載置された状態に
設けられ、前記載置部２３ｂにて、前記半導体ウエハ１
の外周部が、被処理面１ａを上面として載置状態に支持
されるようになっている。

【００２６】このとき、この加熱リング２３は、図示し
ない加熱ヒータに熱的に接続されており、半導体ウエハ
１の下面側外周部にその熱を伝達するようになってい
る。またこのとき、鍔状部２３ａの下面とウエハ支持ベ
ース２２の上面との間は摺動面とされ、後述するよう
に、加熱リング２３（鍔状部２３ａ）は、ウエハ支持ベ
ース２２の熱膨張，収縮に伴い該ウエハ支持ベース２２
上を相対的に摺動することが可能とされている。尚、加
熱リング２３の中空部及びウエハ支持ベース２２の貫通
孔２２ａによって、半導体ウエハ１の下面側は外気と連
通するようになっている。

【００２７】前記パッキン２４は、図２及び図３にも示
すように、耐食性を有したゴム等の弾性体から、内周形
状が前記半導体ウエハ１の外周形状に対応したリング状
に構成されている。より詳細には、パッキン２４は、外
周部全体に上下方向に立上がるリブ２４ａを有し、その
リブ２４ａから内周側に延びるつなぎ部２４ｂを介し
て、その内周縁部に、上下方向に夫々延びる上リップ部
２４ｃ及び下リップ部２４ｄを一体に有して構成されて
いる。そのうち下リップ部２４ｄが、前記半導体ウエハ
１の上面の外周縁部（センサチップ２の形成部分の外側
部位）に当接するようになっている。

【００２８】前記ウエハ押えリング２５は、前記ウエハ
支持ベース２２と同等の、耐熱性及び耐食性を有した材
料からなり、図１などに示すように、上下方向に比較的
短いほぼ円筒状をなすと共に、その下半部側は、前記ウ
エハ支持ベース２２と同等の外径となるように外周方向
に膨らんでいる。そして、このウエハ押えリング２５の
下面には、前記ウエハ支持ベース２２の嵌合凹部２２ｂ
の外周部に対応して内周側が一段窪むような段部２５ａ
が形成されている。また、下面の内周部には、前記パッ
キン２４を押え付けるためのパッキン押え部２５ｂが内
周側に延びて設けられている。

【００２９】さらに、このウエハ押えリング２５に下面
側には、前記段部２５ａのやや内側に位置して、ガイド
リング２６の接続用のリンクピン２９の頭部部分が収容
されるピン頭部収容穴２５ｃが形成されている。このと
き、ピン頭部収容穴２５ｃとリンクピン２９との間には
隙間Ｓ（図２にのみ図示）が設けられ、リンクピン２９
はピン頭部収容穴２５ｃ内を径方向に若干の移動が可能
に設けられている。尚、このピン頭部収容穴２５ｃは、
例えば円周方向に等間隔に４箇所（図では便宜上１箇所
のみ図示）に設けられている。そして、このウエハ押え
リング２５の下面外周部には、前記支持ベース側真空室
２８に対応してリング状の押えリング側真空室３０が凹
設されている。

【００３０】前記ガイドリング２６は、図２にも示すよ
うに、やはり耐熱性及び耐食性を有する材料から、前記
ウエハ支持ベース２２の嵌合凹部２２ｂに対応した大き
さの、断面がほぼ矩形状をなすリング状に形成されてい
る。このガイドリング２６の内径は、半導体ウエハ１の
外形に対応しており、半導体ウエハ１の位置決めの機能
も呈する。

【００３１】また、このガイドリング２６の内周側の下
端縁部には、斜め方向に切欠かれた傾斜状カット部２６
ａが形成されている。この傾斜状カット部２６ａの上端
の高さ位置は、嵌合凹部２２ｂの深さ寸法よりも大きく
されている。そして、このガイドリング２６の内周側上
面部には、内周縁部からやや外周側に入った位置に、前
記パッキン２４のリブ２４ａが差込まれる収容溝２６ｂ
が形成されていると共に、最内周部に位置して、パッキ
ン２４のつなぎ部２４ｂの下面を受けるパッキン受け部
２６ｃが形成されている。このとき、前記収容溝２６ｂ
は、その幅寸法が、リブ２４ａの幅寸法よりも大きくな
るように構成されている。

【００３２】さらに、このガイドリング２６の外周側部
位には、円周方向に等間隔の４箇所（図では便宜上１箇
所のみ図示）に位置して、前記リンクピン２９が貫通す
る貫通孔２６ｄが形成されていると共に、その貫通孔２
６ｄに連続して下面側に開口し該リンクピン２９の下端
部側が位置される接続用凹部２６ｅが形成されている。
このガイドリング２６は、前記ウエハ押えリング２５の
ピン頭部収容穴２５ｃ部分に保持されたリンクピン２９
を前記貫通孔２６ｄに上方から差込み、接続用凹部２６
ｅ内で、そのリンクピン２９の先端部にテンションゴム
３１を介在させた状態でナット３２を締付けることによ
り、ウエハ押えリング２５の下面（段部２５ａの内周
側）に、宛がわれた状態に取付けられる。

【００３３】これにて、ガイドリング２６は、その上面
がウエハ押えリング２５の下面に密着した状態で、ウエ
ハ押えリング２５に対してリンクピン２９の周囲の隙間
Ｓの分だけ相対的に摺動可能とされている。またこのと
き、このガイドリング２６の収容溝２６ｂ内にパッキン
２４のリブ２４ａが予め差込まれていることにより、パ
ッキン２４は、そのリブ２４ａがガイドリング２６とウ
エハ押えリング２５との間に挟まれ、またつなぎ部２４
ｂがパッキン受け部２６ｃに載置された状態に、確実且
つ安定して保持されるようになっている。

【００３４】このようにガイドリング２６及びパッキン
２４が取付けられたウエハ押えリング２５は、前記ガイ
ドリング２６の下部が前記嵌合凹部２２ｂに嵌込まれる
ことにより、前記ウエハ支持ベース２２に対して位置合
せ状態に重ね合せられる。このとき、加熱リング２３上
に載置された半導体ウエハ１の上面の外周縁部に、前記
パッキン２４の下リップ部２４ｄが当接するようにな
る。そして、この状態では、ウエハ押えリング２５の下
面の外周部（押えリング側真空室３０形成部分）と、ウ
エハ支持ベース２２の上面の外周部（支持ベース側真空
室２８形成部分）とが、上下に所定の隙間を介して対向
するようになり、この隙間部分に、前記シリンダ２７が
配置される。

【００３５】このシリンダ２７は、例えばゴム等の弾性
材からリング状に構成され、図２に示すように、断面が
ほぼ正方形状をなすと共に、上面の内周縁部及び外周縁
部、並びに、下面の内周縁部及び外周縁部に、夫々シー
ルリップ２７ａを一体に有して構成されている。この場
合、４方向にいわば断面Ｘ字状に張出したシールリップ
２７ａは、ウエハ押えリング２５（ウエハ支持ベース２
２）を持上げるに十分な反力（例えば５ｋｇ）を有して
いる。また、このシリンダ２７には、上下に貫通する連
結孔２７ｂが、例えば円周方向に等間隔に８個（図では
１個のみ図示）形成されている。

【００３６】このシリンダ２７は、上面側の２つのシー
ルリップ２７ａが、前記ウエハ押えリング２５の下面に
おいて押えリング側真空室３０の内周側及び外周側を夫
々気密にシールし、下面側の２つのシールリップ２７ａ
が、前記ウエハ支持ベース２２の上面において支持ベー
ス側真空室２８の内周側及び外周側を夫々気密にシール
するように配置される。また、このとき、シリンダ２７
の内周面と前記ガイドリング２６の外周面との間には、
それらの隙間を保持するためのサポートリング３３が設
けられるようになっている。

【００３７】そして、この状態で、前記真空装置が駆動
され、前記ウエハ支持ベース２２側に設けられた真空排
気孔を介して支持ベース側真空室２８内の空気が排出さ
れて真空（減圧）状態とされると、連結孔２７ｂを通し
て押えリング側真空室３０内の空気も排出されて真空
（減圧）状態とされ、シリンダ２７が弾性的に変形しな
がら、ウエハ押えリング２５とウエハ支持ベース２２と
が相互に引寄せられる方向に引張られ、もって全周が均
等な力で締結されるようになる。

【００３８】従って、両真空室２８，３０やシリンダ２
７、真空装置等から締結手段が構成されるのである。
尚、このときの締結力は、例えば約６０ｋｇ程度とされ
る。この締結状態では、ウエハ押えリング２５のパッキ
ン押え部２５ｂがパッキン２４を下方に押え付けて半導
体ウエハ１をシールする力として作用し、この場合、例
えば半導体ウエハ１のシール長さで１．４ｋｇ／ｃｍの
シール力が得られる。

【００３９】これにて、マスキングポット２１が半導体
ウエハ１を保持した状態で構成されるようになる。そし
て、このマスキングポット２１内には、半導体ウエハ１
の被処理面１ａを内底面とし、ウエハ押えリング２５の
内周壁を内壁とし、内部に処理液たるエッチング液３４
（図４参照）が収容されるウエハ処理室３５が形成され
るのである。このとき、マスキングポット２１が半導体
ウエハ１を保持するマスキング用の治具として機能しな
がらも、処理用の容器としても機能するようになるので
ある。

【００４０】次に、上記構成の作用について、図４ない
し図６も参照して述べる。半導体ウエハ１の被処理面１
ａは、図１１に示すように、凹部２ａの形成部分を除い
てマスク３により覆われ、この状態で、被処理面１ａを
処理液３４（水酸化カリウムなどのエッチング液）に浸
して、各センサチップ２の凹部２ａを形成するエッチン
グ処理が行なわれる。尚、図１１（ｂ）に示すように、
このエッチング処理によって、同時にチップ切離し用の
溝４を形成する場合もある。また、図１６に誇大的に示
すように、それまでの工程で、半導体ウエハ１に反りが
生じている場合もある。

【００４１】前記半導体ウエハ１のエッチング処理を行
なうにあたっては、上記のように構成されたマスキング
ポット２１に半導体ウエハ１を収容する作業が行なわれ
る。この作業は、まず、ウエハ支持ベース２２にセット
された加熱リング２３上に、半導体ウエハ１をその被処
理面１ａを上面として載置する。次いで、ガイドリング
２６及びパッキン２４が取付けられたウエハ押えリング
２５を、外周部にてシリンダ２７をウエハ支持ベース２
２との間に挟んだ状態にしながら、ガイドリング２６の
下部が嵌合凹部２２ｂに嵌込まれるように重ね合せる。

【００４２】引続き、真空装置を駆動させて、ウエハ押
えリング２５とウエハ支持ベース２２とを締結させ、マ
スキングポット２１を構成する。これにて、図１等に示
すように、半導体ウエハ１は、その上面の外周縁部がパ
ッキン２４によってシールされて被処理面１ａ以外の部
分がマスキングされた状態にマスキングポット２１に支
持され、以て、半導体ウエハ１の被処理面１ａを内底面
とし、ウエハ押えリング２５の内周面を内壁としたウエ
ハ処理室３５が構成される。

【００４３】このとき、上述のように、全周が均等な力
で締結されるので、半導体ウエハ１の外周縁部にのみ全
周で均等な力が作用し、半導体ウエハ１に局所的にスト
レスが作用したり、半導体ウエハ１に反りがあってもそ
れを矯正するような力が作用することはなく、半導体ウ
エハ１は安定した状態で保持されるようになる。また、
上記したウエハ押えリング２５とウエハ支持ベース２２
とを締結する際に、ガイドリング２６によってそれらを
容易に位置合せすることができる。

【００４４】さて、エッチング処理においては、まず、
加熱リング２３を例えば約１２０℃まで温度上昇させ
て、半導体ウエハ１の外周部分を加熱する予備加熱の工
程が実行される。尚、この予備加熱の工程により、ウエ
ハ支持ベース２２の温度も次第に上昇するようになる。

【００４５】予備加熱の工程後、図４に示すように、ウ
エハ処理室３５内に、直接的にエッチング液３４を投入
して所定時間放置するエッチング工程が実行される。こ
のエッチング工程により、半導体ウエハ１の被処理面１
ａがエッチング液に浸され、被処理面１ａのうちマスク
３の存在しない部分が食刻されて凹部２ａが形成される
ようになる。尚、エッチング液３４は例えば１１０℃以
上の高温のものが投入されるのであるが、予備加熱によ
って半導体ウエハ１の外周側が加熱されているので、半
導体ウエハ１面内の温度分布の均一化を図ることができ
る。また、エッチング工程の初期には、まず、半導体ウ
エハ１の被処理面１ａや、ウエハ押えリング２５の温度
が上昇し、その後時間の経過と共に、全体の温度が安定
するようになる。

【００４６】このとき、エッチング液３４が接触する部
分は、半導体ウエハ１の被処理面１ａ及びウエハ押えリ
ング２５の内周面及びパッキン２４の内周部に限られる
ので、ウエハ押えリング２５の外面側やウエハ支持ベー
ス２２に不純物が付着していても、その不純物がエッチ
ング液３４に触れることはなく、不純物によるエッチン
グ液３４の汚染を防止することができる。また、エッチ
ング液３４は、ウエハ処理室３５内の比較的小さな空間
内を満たせば良いので、その使用量も少なく済ませるこ
とができる。さらには、ウエハ処理室３５内で半導体ウ
エハ１の被処理面１ａが上向きに配置されるので、被処
理面１ａに発生した気泡等の離脱が容易に行なわれ、気
泡に起因した不良の発生をなくすことができる。

【００４７】所定厚みのエッチング処理が終了すると、
加熱リング２３の加熱を停止して、エッチング液３４の
温度を低下させる。エッチング液３４がＫＯＨである場
合には、この温度低下により、実質的にエッチングが停
止される。その後、エゼクター等でマスキングポット２
１内のエッチング液３４を吸引排出し、さらに純水を注
入することで、エッチング液３４の濃度を希釈化する。
なお、エッチング液３４がフッ酸のような酸系である場
合には、エッチング作用の温度依存性が小さい。また、
この場合、図５に示すように、マスキングポット２１を
上下反転させて、水洗用シャワーノズル３６から純水３
７を噴射して半導体ウエハ１の被処理面１ａの純水洗浄
の工程を実行することも可能である。

【００４８】この後、半導体ウエハ１の乾燥の工程が実
行され、マスキングポット２１から半導体ウエハ１が取
出されるようになる。この半導体ウエハ１の取出しは、
支持ベース側真空室２８及び押えリング側真空室３０の
真空を緩やかに開放させてウエハ押えリング２５とウエ
ハ支持ベース２２との締結を解き、ウエハ押えリング２
５をウエハ支持ベース２２から取外すことにより行なわ
れる。この半導体ウエハ１の取出しも、半導体ウエハ１
にひねり等のストレスを加えることなく行なうことがで
きる。

【００４９】このように、半導体ウエハ１を槽間を移動
させるといったことなく、マスキングポット２１によっ
て保持したままで、半導体ウエハ１に対するエッチング
工程及び純水洗浄の工程を連続的に行なうことができ
る。従来のようなワックス５の除去作業も不要となる。
これにて、脆弱な半導体ウエハ１の取扱いが容易となっ
て作業性の向上を図ることができ、しかも、半導体ウエ
ハ１の移動中に反応が進むことによりエッチングばらつ
きが生ずる不具合も未然に防止することができる。ま
た、マスキングポット２１自体も小形，軽量で取扱いや
すく、さらには作業も安全に行なうことができる。

【００５０】しかして、上記した予備加熱、エッチング
処理、純水洗浄の工程においては、マスキングポット２
１の各部が加熱あるいは冷却されて熱膨張，収縮するよ
うになる。この熱膨張，収縮が半導体ウエハ１にストレ
スとして作用するようなことがあると、特にチップ切離
し用の溝４を形成する場合には、半導体ウエハ１の割れ
等につながる虞があり、また、熱膨張，収縮に起因して
パッキン２４によるシール性が悪化してしまう虞も考え
られる。

【００５１】ところが、本実施例のマスキングポット２
１では、図６に示すように、そのような熱膨張，収縮が
半導体ウエハ１にストレスとして作用せず、しかも常に
パッキン２４による良好なシール性が確保される構成と
されているのである。即ち、図６（ａ）に示すように、
予備加熱の工程では、加熱リング２３による加熱によ
り、半導体ウエハ１及びウエハ支持ベース２２が高温と
なり、図に太い矢印で示すように、熱膨張率の大きいウ
エハ支持ベース２２が外周側に膨張するようになる。

【００５２】このとき、加熱リング２３がウエハ支持ベ
ース２２の上面を相対的に摺動するようになり、しか
も、加熱リング２３は半導体ウエハ１と同等の熱膨張率
を有するので、加熱リング２３が半導体ウエハ１を保護
し、半導体ウエハ１にストレスが作用することはない。
また、ウエハ支持ベース２２の熱膨張は、ガイドリング
２６の傾斜状カット部２６ａによって許容されるように
なる。尚、シリンダ２７のシールリップ２７ａにより、
支持ベース側真空室２８内の気密性が確保されることは
勿論である。

【００５３】次に、エッチング工程のうちエッチング液
３４がウエハ処理室３５内に投入された初期には、図６
（ｂ）に示すように、ウエハ押えリング２５が高温とな
って、図に太い矢印で示すように、外周側に膨張するよ
うになる。この膨張は、例えば１．５ｍｍもの寸法変化
を伴う。このウエハ押えリング２５の熱膨張は、該ウエ
ハ押えリング２５がガイドリング２６に対してリンクピ
ン２９の周囲の隙間Ｓ分だけ相対的に移動できることに
より許容（吸収）される。

【００５４】また、パッキン２４はその上リップ部２４
ａが弾性的に外周側に傾くことになるが、下リップ部２
４ｄによる半導体ウエハ１のシール位置が変動すること
はない。これにて、半導体ウエハ１にストレスが作用す
ることはなく、また、パッキン２４によるシール性も確
保される。尚、このときも、シリンダ２７のシールリッ
プ２７ａにより、押えリング側真空室３０内の気密性は
確保される。

【００５５】そして、エッチング工程中には、図６
（ｃ）に示すように、引続きガイドリング２６も高温と
なり、図に太い矢印で示すように、外周側に膨張するよ
うになる。この膨張は、ウエハ押えリング２５側のリン
クピン２９部分の隙間Ｓ、及び、既にウエハ支持ベース
２２の嵌合凹部２２ｂとの間に形成された隙間によって
許容（吸収）され、半導体ウエハ１にストレスが作用す
ることはない。またこのとき、パッキン２４は、ガイド
リング２６の収容溝２６ｂ内を内周側に相対的に移動す
ることにより、半導体ウエハ１に対してシール位置を変
化させることなく、良好なシール性が確保される。

【００５６】さらに、純水洗浄工程の開始時には、図６
（ｄ）に示すように、低温の純水によって、まず図に太
い矢印で示すように、ウエハ押えリング２５が内周側に
収縮する（元に戻る）ようになる。このときも、リンク
ピン２９部分の隙間Ｓによってウエハ押えリング２５の
ガイドリング２６に対する収縮移動が許容（吸収）さ
れ、半導体ウエハ１にストレスが作用することはない。
また、パッキン２４も上リップ部２４ｃの傾きが戻るよ
うになり、良好なシール性が確保される。この後、図示
はしないが、全体が冷却されて元の状態に戻るようにな
るが、この場合も、半導体ウエハ１にストレスが作用す
ることなく、パッキン２４によるシール性も確保され
る。

【００５７】このように本実施例によれば、次のような
優れた効果を得ることができる。即ち、マスキングポッ
ト２１により、半導体ウエハ１を、局所的に機械的スト
レスが作用することなく安定して保持（マスキング）す
ることができる。本実施例では、大口径のものや溝４を
形成する半導体ウエハ１、更には反りの生じている半導
体ウエハ１であっても、割れの発生なくエッチング処理
を行なうことができる。ちなみに、本実施例では、大口
径（１５０ｍｍφ、３００μｍ厚）の半導体ウエハ１を
マスキングポット２１にセットする作業の自動化も可能
となった。

【００５８】そして、マスキングポット２１内に構成さ
れるウエハ処理室３５内に直接的にエッチング液３４を
投入して、半導体ウエハ１に対するエッチング処理を行
なうことができるので、エッチング液３４の汚染を防止
できると共に、気泡による品質低下や、半導体ウエハ１
の移動中の反応による品質低下を防止でき、この結果、
高品質なエッチング処理を行なうことができる。

【００５９】しかも、半導体ウエハ１の取扱いや、マス
キングポット２１自体の取扱いも容易で、マスキングポ
ット２１を用いて複数の処理工程を連続的に実行するこ
とができるので、作業性の大幅な向上を図ることができ
る。さらに、処理コストを安価に済ませることができる
と共に、作業の安全性も高いものとなる。また、特に本
実施例では、マスキングポット２１を構成する各部の熱
膨張，収縮があっても、半導体ウエハ１にストレスが作
用することを防止できると共に、パッキン２４による良
好なシール性を確保することができるものである。

【００６０】尚、本発明においては、ウエハ支持ベース
やウエハ押えリングの外形設計の自由度が高いといった
メリットもあり、例えば以下のような変形も可能とな
る。即ち、図７に示す本発明の他の実施例に係るマスキ
ングポット４１は、ウエハ支持ベース４２及び加熱リン
グ４３に、電極配置用の穴部４２ａ及び４３ａを形成
し、その部分に半導体ウエハ１の裏面に電気的に接続さ
れる電気化学ストップエッチング用の電極４４を設ける
ようにしている。また、これと共に、前記加熱リング４
３の内周部に、ダイヤフラム厚計測センサ４５を設ける
ようにしている。

【００６１】図８には、異なる他の実施例を示し、半導
体ウエハ１の表面処理としてメッキ処理を行なう場合の
例である。本実施例に係るマスキングポット５１におい
ては、加熱リングを設けずに、ウエハ支持ベース５２上
に半導体ウエハ１を直接載置するようにしている。そし
て、ウエハ押えリング５３には、半導体ウエハ１をシー
ルするパッキン５４と、半導体ウエハ１に電気的に接続
されるカソード電極５５とが設けられる。

【００６２】また、マスキングポット５１内に形成され
るウエハ処理室５６内には、メッキ液５７が収容され、
ウエハ押えリング５３の上面開口部を塞ぐ蓋体５８に
は、メッキ液５７内に配置されるアノード電極５９が支
持されるようになっている。尚、前記カソード電極５５
とアノード電極５９との間には、直流電源６０が接続さ
れ、これにて、半導体ウエハ１の被処理面１ａがメッキ
処理されるのである。

【００６３】その他、本発明は上記した各実施例に限定
されるものではなく、例えば、パッキンやシリンダの形
状や構造、さらにはウエハ支持ベースやウエハ押えリン
グの材質や構造についても、種々の変形が可能であり、
また、加速度センサや圧力センサのセンサチップの製造
以外にも、半導体ウエハの処理全般に本発明を適用する
ことができる等、本発明は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】本発明の一実施例を示すもので、マスキングポ
ットの全体構成を示す縦断面図

【図２】ウエハ押えリングとウエハ支持ベースとの締結
部分を拡大して示す縦断面図

【図３】パッキンの平面図（ａ）及び一部断面して示す
斜視図（ｂ）

【図４】エッチング工程の様子を示す縦断面図

【図５】純水洗浄工程の様子を示す縦断面図

【図６】各部の熱膨張，収縮時の様子を示す要部の縦断
面図

【図７】本発明の他の実施例を示す図１相当図

【図８】異なる他の実施例を示す図１相当図

【図９】半導体ウエハの概略的な平面図

【図１０】１個の加速度センサチップの形状を示す平面
図（ａ）及び縦断正面図（ｂ）

【図１１】半導体ウエハにセンサチップ用の凹部を形成
した様子を示す部分的な縦断面図

【図１２】従来例を示すもので、半導体ウエハがマスキ
ング用の治具に保持された様子を示す縦断面図（ａ）及
び側面図（ｂ）

【図１３】半導体ウエハのエッチング処理の工程を示す
図

【図１４】他の従来例を示す図１２相当図

【図１５】異なる他の従来例を示す要部の拡大縦断面図

【図１６】半導体ウエハに反りが生じている様子を誇大
的に示す図

【符号の説明】

図面中、１は半導体ウエハ、１ａは被処理面、２１，４
１，５１はマスキングポット（表面処理装置）、２２，
４２，５２はウエハ支持ベース、２３，４３は加熱リン
グ、２４，５４はパッキン、２５，５３はウエハ押えリ
ング、２６はガイドリング、２７はシリンダ、２７ａは
シールリップ、２７ｂは連通孔、２８は支持ベース側真
空室、３０は押えリング側真空室、３３はサポートリン
グ、３４はエッチング液、３５，５６はウエハ処理室、
Ｓは隙間を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 慶吉 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA28 MA24 5F043 DD07 EE35 GG10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハをその被処理面を上面とし
   て載置状態に支持するウエハ支持ベースと、 前記半導体ウエハの上面の外周縁部に当接するパッキン
   と、 このパッキンを上方から押圧して前記半導体ウエハの外
   周縁部をシールさせる円筒状のウエハ押えリングと、 このウエハ押えリングと前記ウエハ支持ベースとを全周
   に均等な力で締結する締結手段とを備えると共に、 前記ウエハ押えリングとウエハ支持ベースとの締結状態
   で、前記半導体ウエハの被処理面を内底面とし前記ウエ
   ハ押えリングの内周面を内壁としたウエハ処理室が構成
   されることを特徴とする半導体ウエハの表面処理装置。
2. 【請求項２】 前記ウエハ支持ベースは、前記半導体ウ
   エハの外周縁部を加熱する加熱リングを介して該半導体
   ウエハを支持す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装置。
3. 【請求項３】 前記加熱リングは、前記ウエハ支持ベー
   スの熱膨張，収縮に伴い該ウエハ支持ベース上を相対的
   に摺動することが可能に設けられていることを特徴とす
   る請求項２記載の半導体ウエハの表面処理装置。
4. 【請求項４】 前記ウエハ支持ベースとウエハ押えリン
   グとの間には、それらの位置合せ機能を有するガイドリ
   ングが該ウエハ押えリングに支持されて設けられ、この
   ガイドリングによって前記パッキンの外周部が保持され
   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装置。
5. 【請求項５】 前記ガイドリングは、前記ウエハ押えリ
   ングとの間の相対的な熱膨張，収縮を吸収するための隙
   間を存して該ウエハ押えリングに支持されることを特徴
   とする請求項４記載の半導体ウエハの表面処理装置。
6. 【請求項６】 前記締結手段は、前記ウエハ押えリング
   の下面外周部に形成されたリング状の押えリング側真空
   室と、前記ウエハ支持ベースの上面外周部にその押えリ
   ング側真空室に対応して形成されたリング状の支持ベー
   ス側真空室と、前記ウエハ押えリングの下面外周部とウ
   エハ支持ベースの上面外周部との間に介在されるリング
   状をなすと共に、前記押えリング側真空室と支持ベース
   側真空室とをつなぐ連結孔を上下に延びて有すると共
   に、上下両面に前記押えリング側真空室の内周側及び外
   周側並びに支持ベース側真空室の内周側及び外周側を夫
   々シールするシールリップを有するシリンダとからな
   り、 前記両真空室が減圧されたときに、前記シリンダが弾性
   的に変形しながら、前記ウエハ押えリングとウエハ支持
   ベースとを相互に引寄せるように締結させることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体ウエ
   ハの表面処理装置。