JP6520699B2 - 半導体製造装置および半導体の製造方法 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２００１−１４４０６８号公報

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

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１実施形態による半導体製造装置の断面図。 第１実施形態の半導体ウエハの模式図。 第１実施形態の半導体ウエハ、センサヘッドおよび位置調整部等の模式図。 第１実施形態の半導体ウエハ、センサヘッドおよび位置調整部等の模式図。 第１実施形態の半導体ウエハ、センサヘッドおよび位置調整部等の模式図。 エッチング加工中の半導体ウエハとセンサヘッドの模式図。 センサヘッドの角度と信号強度との関係を示すグラフ。 第１実施形態の半導体ウエハの模式的な一部断面図。 第１実施形態の半導体ウエハを走査型電子顕微鏡により得られた画像。 半導体ウエハのエッチング面をレーザで計測した厚さ分布データ。 図１０と同一箇所を走査したセンサヘッドの出力信号の強度分布データ。 図１０の厚さ分布と図１１の出力信号の強度分布とを対比したグラフ。 半導体製造装置の透光板を除いた状態において、（Ａ）はエッチング加工中のセンサヘッドの信号強度を示すグラフ、（Ｂ）はエッチング加工中に検出されたウエハ厚を示すグラフ。 半導体製造装置に透光板を設置した状態において、（Ａ）はエッチング加工中のセンサヘッドの信号強度を示すグラフ、（Ｂ）はエッチング加工中に検出されたウエハ厚を示すグラフ。 第１実施形態による半導体の製造方法のフローチャート。 本発明の第２実施形態による半導体の製造方法のフローチャート。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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

Claims (9)

1. 半導体ウエハ（３）の上面がエッチング加工される加工室（１９）を形成すると共に、前記半導体ウエハの下面（５）に光を照射可能な状態で前記半導体ウエハを保持するエッチングポット（１０）と、
   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。
2. 前記位置調整部は、前記センサヘッドの位置を前記半導体ウエハの下面に対し近づき又は離れる方向（Ｚ）に移動可能である請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記位置調整部は、前記センサヘッドの位置を、前記半導体ウエハの下面に沿う方向（Ｘ，Ｙ）に移動可能である請求項１または２に記載の半導体製造装置。
4. 前記位置調整部は、前記半導体ウエハがエッチング加工されている途中で、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請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
5. 前記位置調整部は、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離れたとき、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請求項４に記載の半導体製造装置。
6. 前記位置調整部は、前記半導体ウエハがエッチング加工されている途中で、前記センサヘッドから前記検出部へ出力される信号強度が所定値より小さくなったとき、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請求項４に記載の半導体製造装置。
7. 前記半導体ウエハの下面と前記センサヘッドとの間に設けられ、前記センサヘッドから照射された光および前記半導体ウエハで反射した光を透過する透光板（２６）をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
8. 前記半導体ウエハの上面は、Ｓｉ｛１１０｝面である請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
9. 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エッチング加工工程（Ｓ１〜Ｓ１２）と、
   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。