DE10238299A1

DE10238299A1 - Nassätzverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE10238299A1
Application number: DE10238299A
Authority: DE
Inventors: Atusi Sakaida; Toshihisa Taniguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: US20030038115A1; DE10238299B4; JP2003068833A; JP3899871B2; US6716365B2

Abstract

Die Erfindung schlägt einen Wafer vor, der durch einen Schutzfilm auf einer ersten Oberfläche geschützt ist und der auf einem Basiselement angebracht ist. Ein Ätzbadzylinder, in dem eine Dichtung zum Abdichten der Peripherie des Wafers auf der zweiten Oberfläche in Gegenüberlage zur ersten Oberfläche angebracht ist, kommt auf dem Wafer zu liegen. Eine Ätzkammer ist gebildet durch Unterdruckeinspannung mit einem Unterdruckeinspannzylinder in einem Ätztiegel. Stickstoffgas wird von einer Hochdruckgasversorgungsquelle einem hermetischen Raum zugeführt, der gebildet ist durch das Basiselement und den Wafer unter Regelung durch den Druckregler. Der Druckregler umfasst einen Wasservorratsbehälter, einen Dekompressionsraum mit einer Öffnung, ein erstes Ausgleichsrohr und ein zweites Ausgleichsrohr. Der Wafer wird geätzt, während ein Druck, höher als derjenige, der an die zweite Oberfläche von einem Ätzmittel angelegt ist, an den Schutzfilm durch das Stickstoffgas angelegt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nassätzen und eine Nassätzvorrichtung für dieses Verfahren. Das Verfahren und die Vorrichtung werden bevorzugt eingesetzt zum Herstellen eines membranartigen Halbleitersensorchips.

Wie in Fig. 4A und 4B gezeigt, weist ein membranartiger Halbleitersensorchip 2, wie etwa ein Drucksensor, eine Eintiefung 2a und eine Dünnschicht 1a auf, die als Membran dient und am Boden der Eintiefung 2a angeordnet ist. Der Sensorchip 2 umfasst außerdem Komponenten, wie etwa ein Erfassungselement zum Messen einer physikalischen Größe, Transistoren zur Bildung einer Schaltung zum Verarbeiten eines elektrischen Signals von dem Erfassungselement, und Elektroden zur elektrischen Verbindung, die auf einer Unterseite der Dünnschicht 1a in Fig. 4B in vertikaler Richtung angeordnet sind.

In einem vorgeschlagenen Herstellungsprozess für den membranartigen Halbleitersensorchip 2 werden mehrere Halbleitersensorchips 2 in einem Halbleiterwafer 1 gebildet, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt, und der Wafer 1 wird in Halbleitersensorchips 2 aufgeteilt, wie in Fig. 4A und 4B gezeigt. Der Wafer 1 weist eine aktive Fläche und eine Rückseite bzw. hintere Fläche auf. Die beiden Flächen weisen in entgegengesetzte Richtung. Die Dünnschicht 1a und die Komponenten werden auf der aktiven Fläche angeordnet. Die Eintiefung 2a wird durch selektives Ätzen des Wafers 1 unter Verwendung eines Ätzmittels, wie etwa einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung von der Rückseite gebildet, die mit einer Maske 3 abgedeckt bzw. maskiert ist, wie in Fig. 4B gezeigt. Die geometrischen Abmessungen der Membran sind durch die Größe der Eintiefung 2a festgelegt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst eine vorgeschlagene Ätzvorrichtung 11 ein Basiselement 12, eine Dichtung 13, einen Vakuumeinspannzylinder 14, einen Ätzbadzylinder 15 und einen Deckel 16. Das Basiselement 12 besitzt im Wesentlichen die Form einer Scheibe. Zum Ätzen des Wafers 1 wird dieser auf dem Basiselement 12 derart angeordnet, dass die Rückseite nach oben weist, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Dichtung 13, die an der Innenseite des Ätzbadzylinders 15 angebracht ist, dichtet die Peripherie der Rückseite des Wafers 1 ab. Der Ätzbadzylinder 15 wird dicht am Basiselement 12 angebracht, indem der Innenraum des Vakuumeinspannzylinders 14 unter Unterdruck gesetzt wird. Der Wafer 1 wird zwischen einem Vorsprung des Basiselements 12 und der Dichtung 13 an der Peripherie des Wafers 1 eingeklemmt, wie in Fig. 5 gezeigt. Eine Ätzkammer 17, die durch den Wafer 1 als Boden, die Dichtung 13 und den Ätzbadzylinder 15 als Seitenwand und den Deckel 16 als Deckel festgelegt ist, ist so gebildet, wie in Fig. 5 gezeigt.

Die Rückseite des Wafers 1 wird durch das Ätzmittel geätzt, wenn dieses in die Ätzkammer 17 zugeführt wird. Der Deckel 16 umfasst eine Ätzmittelzufuhröffnung 16a, eine Spülwasserzufuhröffnung 16b und einen Ablauf 16c. Entionisiertes Wasser (auch als DIW bezeichnet) wird als Spülwasser verwendet. Der Deckel 16 umfasst außerdem einen Rührer 18, um das Ätzmittel in Bewegung zu versetzen, einen Heizer 19 zum Erwärmen des Ätzmittels und eine Elektrode 20 zum elektrochemischen Stoppen des Ätzvorgangs.

Wenn beim Ätzvorgang unter Verwendung der vorgeschlagenen Ätzvorrichtung 11 in der Dünnschicht 1a ein Defekt vorliegt, wie in Fig. 6 gezeigt, leckt jedoch das Ätzmittel aus der Ätzkammer 17 durch den Defekt hindurch aus, wenn das Ätzmittel die Dünnschicht 1a erreicht. Das ausleckende Ätzmittel verätzt das Erfassungselement, die Transistoren und die Elektroden auf der Dünnschicht 1a. Selbst in dem Fall, dass ein Wafer durch den Ätzvorgang unter Verwendung der vorgeschlagenen Ätzvorrichtung 11 ausgedünnt bzw. dünn gemacht wird, leckt dann, wenn ein Riss im ausgedünnten Teil des Wafers vorliegt, Ätzmittel aus der Ätzkammer 17 durch den Riss hindurch aus und die aktive Fläche des Wafers wird in unerwünschter Weise geätzt bzw. verätzt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zum Nassätzen zu schaffen, bei dem gewährleistet ist, dass Ätzmittel nicht aus der Ätzkammer auf Grund eines Defekts oder eines Risses ausleckt, der in einem Wafer erzeugt wird. Ferner besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Nassätzvorrichtung für dieses Verfahren bereit zu stellen. Schließlich besteht eine weitere Aufgabe darin, ein Verfahren zum Herstellen eines membranartigen Halbleitersensorchips unter Verwendung des Nassätzverfahrens und der Nassätzvorrichtung gemäß der Erfindung zu schaffen.

Gelöst werden diese Aufgaben hinsichtlich des Nassätzverfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensorchips vom Membrantyp durch die Merkmale des Anspruchs 4, und hinsichtlich einer Ätzvorrichtung zum Durchführen der erfindungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Wafer, von dem eine erste Oberfläche durch eine Schutzschicht bzw. Schutzfolie geschützt ist, auf einem Basiselement derart angebracht, dass die erste Oberfläche zum Basiselement weist. Ein Ätzbadzylinder, an dem eine Dichtung zum Abdichten der Peripherie des Wafers auf einer zweiten Oberfläche in Gegenüberlage zur ersten Oberfläche angebracht ist, wird auf dem Wafer angeordnet. Eine Ätzkammer wird gebildet durch Unterdruckvorspannen mit einem Unterdruckvorspannzylinder in einem Ätztiegel. Stickstoffgas wird von einer Hochdruckgasversorgungsquelle einem hermetischen Raum zugeführt, der gebildet ist durch das Basiselement und den Wafer, und zwar unter Druckregelung durch einen Druckregler. Der Druckregler umfasst einen Wasservorratsbehälter, einen Dekompressionsraum mit einer Öffnung, ein erstes Ausgleichsrohr und ein zweites Ausgangsrohr. Der Wafer wird geätzt; während ein Druck höher als derjenige, der an die zweite Oberfläche von einem Ätzmittel angelegt wird, an die Schutzfolie durch das Stickstoffgas angelegt ist. Es wird deshalb verhindert, dass das Ätzmittel in den hermetischen Raum eindringt, und zwar auf Grund dessen, weil die aktive Fläche durch die Schutzfolie geschützt ist und die Schutzfolie durch das Stickstoffgas in dem hermetischen Raum getragen bzw. gestützt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ätzvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische, teilweise vergrößerte Ansicht der Ätzvorrichtung in dem strichlierten Kreis II in Fig. 1 unter Darstellung eines Zustands, demnach ein Wafer mit einem Defekt geätzt wird,
Fig. 3A eine Draufsicht eines Wafers mit mehreren Sensorchips, und Fig. 3B eine teilweise geschnittene Ansicht des Wafers entlang der Linie IIIB-IIIB in Fig. 3A,
Fig. 4A eine Draufsicht eines Drucksensorchips mit einer Eintiefung und Membran, und Fig. 4B eine Querschnittsansicht des Drucksensorchips entlang der Linie IVB-IVB in Fig. 4A,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Ätzvorrichtung, und
Fig. 6 eine schematische, teilweise vergrößerte Ansicht der Ätzvorrichtung im strichlierten Kreis VI in Fig. 5 unter Darstellung eines Zustands, demnach ein Wafer mit einem Defekt geätzt wird.
In Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein in Fig. 4A und 4B gezeigter Drucksensorchip 2 hergestellt unter Verwendung eines Ätzverfahrens und einer Ätzvorrichtung gemäß Fig. 1. Wie vorstehend angesprochen, handelt es sich bei dem Drucksensorchip 2 um einen membranartigen Halbleitersensorchip, der hergestellt wird durch Unterteilen eines Halbleiterwafers 1, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt, der mehrere Sensorchips 2 enthält. Der Wafer 1 weist eine aktive Fläche bzw. Oberfläche (erste Oberfläche) und eine Rückseite (zweite Oberfläche) auf. Die zwei Oberflächen weisen in entgegengesetzte Richtung.
Eine Dünnschicht 1a, gebildet durch Dampfabscheidung oder andere Abscheidungsverfahren, wird auf der aktiven Fläche angeordnet. Komponenten, wie etwa ein Erfassungselement zum Erfassen einer physikalischen Größe, Transistoren zum Erstellen einer Schaltung zum Verarbeiten eines elektrischen Signals von dem Erfassungselement, und Elektroden zur elektrischen Verbindung sind auf der Dünnschicht 1a angeordnet. Die Dünnschicht 1a dient als Membran. Wie in Fig. 1A und 4B gezeigt, weist jeder Drucksensorchip 2 eine Eintiefung 2a auf. Jede Eintiefung 2a wird gebildet unter Verwendung des Ätzverfahrens und der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dem Ätzverfahren wird der Wafer 1 selektiv unter Verwendung eines Ätzmittels, wie etwa einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung von der Rückseite aus geätzt, die durch eine Maske 3 maskiert bzw. abgedeckt ist. Die geometrischen Abmessungen der Membran sind durch die Größe der Eintiefung 2a festgelegt.
Wenn der Wafer 1, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, in einer Ätzvorrichtung 22 geätzt wird, wird die aktive Fläche durch eine Schutzfolie bzw. -schicht 21 geschützt. In dem Ätzverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird die Schutzfolie 21 gebildet durch Kleben einer Schutzschicht im Wesentlichen auf die gesamte aktive Oberfläche vor dem Ätzen. Die Schutzfolie 21 kann jedoch auch unter Verwendung eines Resistfilms gebildet werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 22 einen Ätztiegel 23 und einen Druckregler 24. Der Ätztiegel 23 umfasst ein Basiselement 25, eine Dichtung 29, einen Unterdruckeinspannzylinder 28, einen Ätzbadzylinder 26 und einen Deckel 27. Das Basiselement 25 besitzt im Wesentlichen die Form einer dicken Scheibe und hat einen Durchmesser, der größer ist als derjenige des Wafers 1. Das Basiselement 25 umfasst einen Wafertragvorsprung 25a auf einer in Fig. 1 und 2 nach oben weisenden Seite. Der Wafertragvorsprung 25a besitzt Ringform und trägt den Wafer 1 am Umfang des Wafers 1 in Verbindung mit der Dichtung 29, wenn der Wafer 1 geätzt wird. Das Basiselement 25 umfasst einen Ätzbadzylindertragvorsprung 25B um den Wafertragvorsprung 25a. Der Unterdruckeinspannzylinder 28, der aus Gummi hergestellt ist, wird auf dem Ätzbadzylindertragvorsprung 25B angeordnet. Eine ringförmige Eintiefung 25c ist zwischen den Vorsprüngen 25a und 25b angeordnet.
Der Ätzbadzylinder 26 besitzt in etwa die Form eines Zylinders und weist einen Durchmesser größer als derjenige des Wafers 1 auf, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Ätzbadzylinder 26 umfasst einen Flansch 26a auf der Unterseite in der Ansicht von Fig. 1. Der Außendurchmesser des Flansches 26a ist in etwa gleich dem Durchmesser des Basiselements 25. Der Ätzbadzylinder 26 umfasst außerdem am unteren Ende einen Passvorsprung 26b in der Ansicht von Fig. 1. Der Passvorsprung 26b passt in die ringförmige Eintiefung 25c. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, kommt der Dichtungstragteil 26c auf der Unterseite der Innenseite des Ätzbadzylinders 26 zu liegen. Der Dichtungstragteil 26c trägt die Dichtung 29, die einen Spalt zwischen dem Wafer 1 und dem Ätzbadzylinder 26 abdichtet, wenn der Wafer 1 geätzt wird.
Zum Ätzen des Wafers 1 wird der Wafer 1, auf dem die Schutzfolie 21 angeordnet ist, auf dem Wafertragvorsprung 25a derart angeordnet, dass die Rückseite in der vertikalen Richtung von Fig. 5 nach oben weist und der Ätzbadzylinder 26 wird auf dem Basiselement 25 derart angeordnet, dass der Passvorsprung 26b in der ringförmigen Eintiefung 25c zu liegen kommt. Wenn der Ätzbadzylinder 26 auf dem Basiselement 25 angeordnet wird, kommt der Unterdruckeinspannzylinder 28 zwischen dem Ätzbadzylindertragvorsprung 25B und dem Flansch 26a zu liegen. Der Unterdruckeinspannzylinder 28 weist ein oberes Ende und ein unteres Ende auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, kontaktiert das obere Ende den Flansch 26a und das untere Ende kontaktiert den Ätzbadzylindertragvorsprung 25B. Jedes Ende weist ein Paar von Dichtlippen auf.
Eine Dichtlippe erstreckt sich einwärts ausgehend vom Innenende des Unterdruckeinspannzylinders 28 in der radialen Richtung. Die andere Dichtlippe erstreckt sich auswärts ausgehend vom Außenende des Unterdruckeinspannzylinders 28 in der radialen Richtung. Ein Paar von Dichtlippen haften am Flansch 26a. Ein weiteres Paar von Dichtlippen haftet am Ätzbadzylindertragvorsprung 25B. Der Unterdruckeinspannzylinder 28 weist einen Hohlraum auf, der sich ausgehend vom oberen Ende zum unteren Ende erstreckt. Der Ätzbadzylinder 26 kann deshalb am Basiselement 25 festgelegt werden durch Anlegen eines Unterdrucks an den Raum, der durch den Hohlraum festgelegt ist, unter Verwendung einer Vakuumpumpe bzw. Unterdruckpumpe, die nicht gezeigt ist.
Durch Festklemmen des Wafers 1, auf dem die Schutzfolie 21 angeordnet ist, zwischen dem Wafertragvorsprung 25a des Basiselements 25 und der Dichtung 29 an der Peripherie des Wafers 1 wird der Wafer 1 getragen bzw. gestützt und der Spalt zwischen dem Wafer 1 und dem Ätzbadzylinder 26 wird dadurch abgedichtet. Die Ätzkammer 30, die durch den Wafer 1 als Boden bzw. Unterseite festgelegt ist, die Dichtung 29 und der Ätzbadzylinder 26 als Seitenwand und der Deckel 27 als Deckel sind in dem Ätztiegel 23 gebildet, wenn der Wafer 1 geätzt wird, wie in Fig. 1 gezeigt.
Der Deckel 27 umfasst eine Ätzmittelzufuhröffnung 27a, eine Spülwasserzufuhröffnung 27b und einen Ablauf 27c. Entionisiertes Wasser wird als Spülwasser in dieser Ausführungsform genutzt. Die Ätzmittelzufuhröffnung 27a und eine Ätzmittelzufuhrquelle bzw. -versorgungsquelle 31, die außerhalb des Ätztiegels 23 zu liegen kommt, sind mit einem Rohr verbunden. Die Rückseite des Wafers 1 wird durch das Ätzmittel geätzt, wenn dieses in die Ätzkammer 30 ausgehend von der Ätzmittelzufuhröffnung 27a zugeführt wird. Die Spülwasserzufuhröffnung 27b und eine Spülwasserzufuhrquelle 32, die außerhalb des Ätztiegels 23 zu liegen kommt, sind mit einem Rohr verbunden. Die Rückseite des Wafers 1 wird durch das entionisierte Wasser gespült, wenn das Ätzen beendet ist. Der Ablauf 27c und eine Vorrichtung zum Behandeln einer Abwasserlösung, die nicht gezeigt ist, sind mit einem Rohr verbunden. In Fig. 1 ist eine vorbestimmte Tiefe des Ätzmittels in der Ätzkammer 30 durch Ätzen mit HE bezeichnet und die maximale Tiefe des entionisierten Wassers während des Spülvorgangs ist mit HW bezeichnet. Der Deckel 27 umfasst außerdem einen Rührer 33, um das Ätzmittel in Bewegung zu versetzen, einen Heizer 34 zum Erwärmen des Ätzmittels, und eine Elektrode 35 zum elektrochemischen Stoppen des Ätzvorgangs.
Wenn der Wafer 1, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, geätzt wird, ist ein hermetischer bzw. dichter Raum 10 durch den Wafer 1 als Decke und den Tragvorsprung 25a als Seitenwand in dem Ätztiegel 23 gebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst das Basiselement 25 einen Druckgaszufuhrdurchlass 25d, durch den unter Druck stehendes Stickstoffgas dem hermetischen Raum 10 zugeführt wird. Das Basiselement 25 enthält außerdem eine Verbindungsöffnung 36, die mit dem Druckgaszufuhrdurchlass 25d in Verbindung steht auf der vertikalen Oberfläche des Basiselements 25, wie in Fig. 1 gezeigt. Das unter Druck stehende Stickstoffgas wird der Verbindungsöffnung 36 von einer Stickstoffgasversorgungsquelle 37 zugeführt, bei der es sich um eine Hochdruckgasversorgungsquelle handelt, und zwar durch den Druckregler 24, mit dem der Manometerdruck des Stickstoffgases auf einen vorbestimmten Manometerdruck geregelt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der Druckregler 24 einen Wasservorratsbehälter 38, in dem entionisiertes Wasser bevorratet ist, und einen Dekompressionsraum 39, der auf dem Wasservorratsbehälter 38 zu liegen kommt. Entionisiertes Wasser wird von der Spülwasserversorgungsquelle 32 in den Wasservorratsbehälter 38 zugeführt und das bevorratete Wasser behält eine konstante Tiefe bei, die durch eine Kaskadenplatte 38a festgelegt ist. Das Wasser, das über die Platte 38a strömt, wird in den Ablaufdurchlass 38b ausgeleitet. Der Dekompressionsraum 39 umfasst einen Hochdruckraum 39a, einen Niederdruckraum 39 und eine Öffnung 40, die es erlaubt, dass die Druckräume 39a, 39b miteinander in Verbindung stehen. Der Hochdruckraum 39a und die Stickstoffgasversorgungquelle 37 sind mit einem Rohr verbunden. Der Niederdruckraum 39b und die Verbindungsöffnung 36 sind mit einem weiteren Rohr verbunden. Das Hochdruckstickstoffgas wird von der Stickstoffgasversorgungsquelle 37 dem Hochdruckraum 39a zugeführt und reguliertes Stickstoffgas, das mit der Öffnung 40 auf einen vorbestimmten Manometerdruck dekomprimiert worden ist, wird von dem Niederdruckraum 39b dem hermetischen Raum 10 durch die Verbindungsöffnung 36 und den Druckgaszufuhrdurchlass 25d zugeführt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Niederdruckraum 39b mit einem oberen Ende eines ersten Ausgleichsrohrs 41 verbunden, und ein unteres Ende des ersten Ausgleichsrohrs 41 kommt auf einer vorbestimmten Tiefe unter dem entionisierten Wasser in dem Vorratsbehälter 38 zu liegen. Wenn der Manometerdruck des Stickstoffgases in dem Niederdruckraum 39b auf einen höheren als einen vorbestimmten Manometerdruck steigt, der durch die vorbestimmte Tiefe festgelegt ist, wird Stickstoffgas aus dem unteren Ende des ersten Ausgleichsrohrs 41 freigegeben, um den Druck des Stickstoffgases zu regeln. Stickstoffgas in dem Niederdruckraum 39b besitzt deshalb kontinuierlich den vorbestimmten Manometerdruck, der durch die vorbestimmte Tiefe festgelegt ist. Die vorbestimmte Tiefe beträgt (HW + 10)mm, und Stickstoffgas in dem hermetischen Raum 10 besitzt einen Manometerdruck von (HW + 10)mm Wasser.
Andererseits und wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Hochdruckraum 39a mit einem oberen Ende eines zweiten Ausgleichsrohrs 42 verbunden und ein unteres Ende des zweiten Ausgleichsrohrs 42 kommt auf einer vorbestimmten Tiefe unter dem entionisierten Wasser in dem Wasservorratsbehälter 38 zu liegen. In dem Fall, dass Stickstoffgas in dem Hochdruckraum 39a vorübergehend einen übermäßigen Manometerdruck aufweist, der höher als ein vorbestimmter Manometerdruck ist, der durch die vorbestimmte Tiefe festgelegt ist, wird Stickstoffgas aus dem unteren Ende des zweiten Ausgleichsrohrs 42 ausgelassen, um den Druck des Stickstoffgases zu regeln. Dadurch wird verhindert, dass Stickstoffgas in dem Hochdruckraum 39a einen Manometerdruck aufweist, der höher als der vorbestimmte Manometerdruck ist. Stickstoffgas mit konstantem Druck wird dadurch kontinuierlich dem hermetischen Raum 10 durch den Druckregler 24 zugeführt.
Das Nassätzen zum Herstellen des Drucksensorchips 2 unter Verwendung der Ätzvorrichtung 22 wird so implementiert, wie im Folgenden angeführt. Als erster bzw. vorläufiger Schritt wird eine Schutzfolie zum Haften an der aktiven Fläche des Wafers 1 zur Bildung einer Schutzfolie bzw. eines Schutzfilms 21 gebracht. Daraufhin wird der Wafer 1, auf dem die Schutzfolie 21 angeordnet ist, auf dem Wafertragvorsprung 25a derart angeordnet, dass die Rückseite nach oben weist in der Ansicht von Fig. 2, und der Ätzbadzylinder 26 wird auf dem Basiselement 25 derart angeordnet, dass Passvorsprung 26b und der ringförmigen Eintiefung 25c zu liegen kommt. Der Ätzbadzylinder 26 wird am Basiselement 25 dadurch festgelegt, dass der Raum luftleer gemacht wird, der durch den Hohlraum des Unterdruckeinspannzylinders 28 festgelegt ist, und zwar unter Verwendung einer Vakuum- bzw. Unterdruckpumpe. Der Ätzbadzylinder 26 wird mit dem Deckel 27 verschlossen. Daraufhin wird das Ätzmittel in die Ätzkammer 30 derart zugeführt, dass die Tiefe des Ätzmittels die vorbestimmte HE einnimmt, wie in Fig. 1 gezeigt, und Stickstoffgas, das durch den Druckregler 24 geregelt wird, wird dem hermetischen Raum 10 derart zugeführt, dass das Stickstoffgas im hermetischen Raum einen Manometerdruck von (HW + 10)mm Wasser aufweist.
Das Ätzmittel wird in die Ätzkammer 30 zugeführt, die Rückseite des Wafers 1 wird dem Ätzmittel ausgesetzt und nicht maskierte Bereiche der Rückseite werden geätzt. Während des Ätzvorgangs wird ein erster vorbestimmter Druck, der höher ist als der zweite vorbestimmte Druck, der festgelegt ist durch die vorbestimmte Tiefe HE des Ätzmittels in der Ätzkammer 30, am der Schutzfolie 21 angelegt, die auf der aktiven Fläche des Wafers 1 angeordnet ist, und zwar unter Verwendung von Stickstoffgas, das durch den Druckregler 24 auf den ersten vorbestimmten Druck geregelt ist. Das Ätzmittel wird implementiert, bis die Eintiefung 2a gebildet ist, d. h., die Dünnschicht 1a ist dem Ätzmittel ausgesetzt.
In dem vorgeschlagenen Ätzverfahren unter Verwendung der vorgeschlagenen Ätzvorrichtung 11 in Fig. 5 leckt dann, wenn ein Defekt in der Dünnschicht 1a vorliegt, das Ätzmittel aus der Ätzkammer 17 durch den Defekt aus, wie in Fig. 6 gezeigt, wenn das Ätzmittel die Dünnschicht 1a erreicht. In dem Ätzverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird jedoch verhindert, dass das Ätzmittel aus der Ätzkammer 30 ausleckt, weil die aktive Fläche durch die Schutzfolie 21 geschützt ist, und weil diese durch Stickstoffgas in dem hermetischen Raum 10 getragen ist.
Wenn der Ätzvorgang beendet ist, wird das Ätzmittel aus der Ätzkammer 30 ausgeleitet und entionisiertes Wasser wird in die Ätzkammer 30 zugeführt, um diese zu spülen. Während des Spülvorgangs ist die Schutzfolie 21 weiterhin durch Stickstoffgas im hermetischen Raum 10 getragen. Das entionisierte Wasser wird deshalb daran gehindert, in den hermetischen Raum 10 selbst dann einzudringen, wenn in der Dünnschicht 1a ein Defekt vorliegt.
Wenn das Spülen beendet ist, wird Abwasser aus der Ätzkammer 30 ausgeleitet und die Stickstoffgaszufuhr zum hermetischen Raum 10 wird gestoppt. Daraufhin wird der Wafer 1 getrocknet bzw. ausgetrocknet und dem Ätztiegel 23 entnommen. Daraufhin wird die Schutzfolie 21 vom Wafer 1 entfernt und der Wafer 1 wird in mehrere Drucksensorchips 2 unterteilt bzw. aufgeteilt, wie in Fig. 4A und 4B gezeigt.
In der Ätzvorrichtung 22 in Fig. 1 weisen der Druckregler 24, bei dem es sich um einen Hydraulikregler einschließlich dem Wasservorratsbehälter 38 handelt, der Dekompressionsraum 39 mit der Öffnung 40, die ersten und zweiten Ausgleichsrohre 41, 42, und dergleichen, relativ einfachen Aufbau auf. Der Druck des Stickstoffgases im hermetischen Raum 10 wird deshalb relativ genau und stabil bei relativ günstigen Kosten gesteuert. In der Ätzvorrichtung 22 in Fig. 1 wird ferner ein Inertgas, wie etwa Stickstoff, verwendet, wodurch verhindert wird, dass das Ätzmittel durch Gas verschmutzt wird, und zwar selbst dann, wenn Gas aus der Ätzkammer 30 durch einen Defekt ausleckt. In der dargestellten Ausführungsform wird die Schutzfolie 21 gebildet durch zum Haften bringen der Schutzfolie auf der aktiven Fläche, so dass die Schutzfolie bzw. der Schutzfilm 21 relativ problemlos gebildet und entfernt werden kann.
In dem Druckregler 24 in Fig. 1 ist das zweite Ausgleichsrohr 42 nicht unbedingt erforderlich, sondern kann bedarfsweise verwendet werden. Der Druckregler 24 muss nicht notwendigerweise ein Hydraulikregler sein. Regler unterschiedlicher Art können verwendet werden, solange die Regler dazu geeignet sind, das Gas im hermetischen Raum 10 auf einen im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Druck zu halten. In dieser Ausführungsform kommt Stickstoffgas zum Einsatz. Ein anderes Gas, wie etwa Luft, kann ebenfalls verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wafer 1 mit der Dünnschicht 1a verwendet. Das Ätzverfahren und die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung können jedoch auch angewendet werden, um zu verhindern, dass ein Ätzmittel aus einem Riss selbst dann ausleckt, wenn ein Wafer ohne Dünnschicht durch Nassätzen ausgedünnt wird. D. h., das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind nicht beschränkt auf ein Herstellungsverfahren für einen Halbleiterdrucksensorchip 2.

Claims

1. Verfahren zum Ätzen eines waferartigen Gegenstands (1, 1a), der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die ersten und zweiten Oberflächen in entgegengesetzte Richtung weisen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bilden eines Schutzfilms (21) auf einer ersten Oberfläche des waferartigen Gegenstands (1, 1a),
Anordnen des waferartigen Gegenstands (1, 1a), auf dem der Schutzfilm (21) angeordnet ist, zwischen einem Basiselement (25) und einem Ätzbadzylinder (26) derart, dass die zweite Oberfläche zum Ätzbadzylinder (26) weist, wobei der Schutzfilm (21) auf der ersten Oberfläche eine Decke eines hermetischen Raums (10) festlegt, und wobei die zweite Oberfläche einen Boden einer Ätzkammer (30) festlegt,
Zuführen eines Ätzmittels in die Ätzkammer (30), Ätzen nicht maskierter Bereiche auf der Rückseite auf eine vorbestimmte Tiefe, während ein erster vorbestimmter Druck an die Schutzfolie (21) angelegt wird unter Verwendung eines Gases, das einen ersten vorbestimmten Druck aufweist, wobei der erste vorbestimmte Druck höher als ein zweiter vorbestimmter Druck ist, der festgelegt ist durch die Tiefe eines Ätzmittels in einer Ätzkammer (30) und der angelegt ist auf die Rückseite.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Stickstoffgas verwendet wird, um den ersten vorbestimmten Druck an die erste Oberfläche anzulegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Resistfilm auf der ersten Oberfläche gebildet wird oder wobei eine Schutzfolie zum Haften auf der ersten Oberfläche gebracht wird, um den Schutzfilm (21) auf der ersten Oberfläche zu bilden.

4. Verfahren zum Herstellen eines Sensorchips vom Membrantyp (2) von einem Halbleiterwafer (1), der eine Dünnschicht (1a) umfasst, wobei der Halbleiterwafer (1) eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die ersten und zweiten Oberflächen in entgegengesetzte Richtung weisen, und wobei die Dünnschicht (1a) auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bilden eines Schutzfilms (21) auf einer Dünnschicht (1a), Anordnen des Wafers (1), auf dem der Schutzfilm (21) angeordnet ist, zwischen einem Basiselement (25) und einem Ätzbadzylinder (26) derart, dass die zweite Oberfläche zum Ätzbadzylinder (26) weist, wobei der Schutzfilm (21) eine Decke eines hermetischen Raums (10) festlegt, und wobei die zweite Oberfläche einen Boden einer Ätzkammer (30) festlegt,
Zuführen eines Ätzmittels in die Ätzkammer (30), Ätzen nicht maskierter Bereiche auf der Rückseite zur Bildung mehrerer Eintiefungen (2a), während ein erster vorbestimmter Druck an die Schutzfolie (21) angelegt wird unter Verwendung eines Gases, das einen ersten vorbestimmten Druck aufweist, wobei der erste vorbestimmte Druck höher als ein zweiter vorbestimmter Druck ist, der festgelegt ist durch die Tiefe eines Ätzmittels in einer Ätzkammer (30) und der angelegt ist auf die Rückseite, Entfernen des Schutzfilms (21) von der Dünnschicht (1a) nach dem Ätzschritt, und
Unterteilen des Wafers (1), der die Eintiefungen (2a) enthält, in mehrere Sensorchips (2) vom Membrantyp.

5. Ätzvorrichtung zum Ätzen eines waferartigen Gegenstands (1, 1a), der eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die ersten und zweiten Oberflächen in entgegengesetzte Richtung weisen, wobei ein Schutzfilm (21) auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, wobei der waferartige Gegenstands (1, 1a) ausgehend von der zweiten Oberfläche geätzt wird, wobei die Ätzvorrichtung aufweist:
einen Ätztiegel (23), der einen Ätzbadzylinder (26) und ein Basiselement (25) zum Tragen des waferartigen Gegenstands (1, 1a) umfasst, auf dem der Schutzfilm (21) angeordnet ist, zwischen dem Basiselement (25) und dem Ätzbadzylinder (26) derart, dass die zweite Oberfläche zum Ätzbadzylinder (26) weist, während der Schutzfilm (21) auf der ersten Oberfläche eine Decke eines hermetischen Raums (10) bildet, und wobei die zweite Oberfläche einen Boden einer Ätzkammer (30) festlegt,
eine Hochdruckgasversorgungsquelle (37), und
einen Druckregler (24) zum Regeln eines Manorneterdrucks eines Gases, das von der Hochdruckgasversorgungsquelle (37) dem hermetischen Raum (10) zugeführt wird, auf einen vorbestimmten Druck.

6. Ätzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Druckregler (24) aufweist:
einen Wasservorratsbehälter (38),
einen Dekompressionsraum (39), der einen Niederdruckraum (39b) und einen Hochdruckraum (39a) aufweist und das Gas dekomprimiert, das von der Hochdruckgasversorgungsquelle (37) zugeführt wird unter Verwendung der Öffnung (40), und
ein erstes Ausgleichsrohr (41), von dem ein oberes Ende mit dem Niederdruckraum (39b) verbunden ist, und von dem ein unteres Ende auf einer vorbestimmten Tiefe unter Wasser in dem Wasservorratsbehälter (38) zu liegen kommt, wobei der vorbestimmte Druck durch die vorbestimmte Tiefe festgelegt ist.

7. Ätzvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Druckregler (24) ein zweites Ausgleichsrohr (42) umfasst, ein oberes Ende, das mit dem Hochdruckraum (39a) verbunden ist, ein unteres Ende, das auf einer vorbestimmten Tiefe unter dem Wasser in dem Wasservorratsbehälter (38) zu liegen kommt, um zu verhindern, dass das Gas in dem Hochdruckraum (39a) einen Manometerdruck aufweist, der höher ist als ein vorbestimmter Manometerdruck, der durch die vorbestimmte Tiefe festgelegt ist.