DE1915714C3

DE1915714C3 - Vorrichtung zum Xtzen von Halbleiterscheiben mit einem mit Ätzflüssigkeit gefüllten Gefäß und einem in die Ätzflüssigkeit eingetauchten, mit waagrechter Achse rotierenden Ätzkorb

Info

Publication number: DE1915714C3
Application number: DE1915714A
Authority: DE
Inventors: Hartmut 7143 Vaihingen Michel; Reinhard 7251 Weissach Schulten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1975-07-10
Also published as: DE1915714A1; JPS50188B1; DE1915714B2; US3679517A; FR2035929B1; FR2035929A1; GB1300333A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben mit einem mit Ätzflüssigkeit gefüllten Gefäß und einem in die Ätzflüssigkeit eingetauchten, mit waagerechter Achse rotierenden Ätzkorb, dessen tnnenraum durch rotationssymmetrisch ausgebildete Trennwände in einzelne Zellen unterteilt ist, welche je eine Halbleiterscheibe aufnehmen, wobei die Drehachse des Ätzkorbes durch die Mitte jeder Trennwand verläuft.

Es ist bereits eine Vorrichtung dieser Art bekannt bei der die Trennwände des Ätzkorbes aus planparallelen, mit Löchern versehenen Kunststoffplatten bestehen. Die Außenwand des Ätzkorbesi wird dabei durch einen Hohlzylinder gebildet welcher ebenfalls aus Kunststoff besteht und mit Löchern versehen ist Bei dieser bekannten Vorrichtung hat sich aber gezeigt daß die Halbleiterscheiben beim Atzen nicht genügend planparallel werden. Dieser Mangel tritt besonders dann auf. wenn die abzutragenden Schichtstärken em gewisses Maß überschreiten, z. B. größer als 20 um pro Oberflächenseite der Halbleiterscheibe sind.

Ferner ist aus der DT-AS ! 190 291 eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben bekannt die aus einem mit Ätzflüssigkeit gefüllten Gefäß bestem, in welchem sich eine horizontal angeordnete, drehbare Welle und oberhalb dieser eine Führungsplatte befindet Die Welle ist mit Kerben und die Führungsplatte mit senkrecht zur Achse der Welle verlaufenden Schlitzen versehen. Jeder Kerbe der Welle ist ein senkrecht über ihr angeordneter Schlitz der Führungsplatte zugeordnet Jede Schlitz-Kerbe-Kombination dient dabei zur Aufnahme einer Halbleiterscheibe. Beim Ätzvorgang werden die Halbleiterscheiben nut Hilfe der Welle in der im wesentlichen^ ruhenden Ätzflüssigkeit gedreht. Dieser bekannten Ätzvorrichtung haftet ebenso wie der obenerwähnten bekannten Vorrichtung der Nachteil an. daß die geätzten Halbleiterscheiben nicht genügend planparallel werden. Außerdem befindet sich beim° Ätz Vorgang die Führungsplatte ständig in der Nähe des Mittelpunktes der Scheiben, so daß die Scheiben während des Ätzvorganges auf nahezu ihrer ganzen Oberfläche von den Schlitzen der Führungsplatte berührt werden können und so Gefahr laufen, verkratzt zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nach teile der erwähnten bekannten Ätzvorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben zu entwickeln, die bei abzutragenden Schichtstärken in der Größenordnung von 75 bis 100 μίτι pro Oberflächenseite eine gute Planparallelität der Scheiben liefert

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß die radiale Begrenzung der einzelnen Zellen durch parallel zur Drehachse des Ätzkcrbes verlaufende Stege gebildet ist die in gleichen Abständen zueinander auf dem Umfang der Trennwände angeordnet sind und als Auflage für die Halbleiterscheiben zwischen je zwei Trennwänden eine konkav gekrümmte Führungsrille enthalten, und daß die Dicke der Trennwände gegen die Drehachse des Ätzkorbes hin zunimmt derart daß sich für den oberen Rand der Halbleiterscheibe in der Zelle nur ein geringes Spiel ergibt. Die Rotation des Ätzkorbes in der Ätzflüssigkeit bewirkt dabei eine ständige, intensive Durchmischung dieser Flüssigkeit in sich und gleichzeitig einen ständigen Austausch von Ätzflüssigkeit zwischen den einzelnen Zellen des Ätzkorbes und dem umgebenden Gefäß. Diese Bewegung der Ätzflüssigkeit wirkt mit der gegenläufigen Drehbewegung der Halbleiterscheiben in den mit dem speziellen Profil versehenen Zellen zusammen und bewirkt dadurch im Vergleich mit den bekannten Ätzvorrichtungen eine wesentliche höhere Planparallelität der geätzten Halbleiterscheiben. Außerdem wird ein Verkratzen der Scheiben während des Ätzvorganges vermieden, da diese nur mit ihren Rändern die Zellwände des Ätzkorbes berühren können.

In Weiterbildung der Erfindung kann der gegenseitige Abstand der Stege 25 bis 50% des Durchmessers der Halbleiterscheiben betragen. Der gegenseitige Abstand der Stege kann so gewählt werden, daß bei jeder Umdrehung der Halbleiterscheibe im Ätzkorb andere Abschnitte des Umfanges der Halbleiterscheibe von den Stegen berührt werden. Dadurch kann die Planpa-

ralleütät der geätzten Scheiben an ihren Rändern noch erhöht werden. Der Ätzkorb kann so ausgestaltet werden, daß der Abstand zwischen der Drehachse und dem von ihr entferntesten Punkt der Fühningsrillen fünf Viertel des Durchmessers der Hi'bleiterscheibe be- s trägt Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben erwiesen, die mit einer Orientierungskulte versehen skid.

An eineifi in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Äivorrichtung mit einem Ätzkorb mit eingesetzten SUiziumscheiben, teilweise im Schnitt entlang der Achse des Ätzkorbes,

F i g. 2 eine einzelne Zelle des Ätzkorbes mit eingesetzter Silizrumscheibe in vergrößerter Darstellung, ebenfalls im Schnitt entlang der Achse des Ätzkorbes,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-ITI in F i g. 2,

F i g. 4 eine Siliziumscheibe, welche mit einer Orientierungskantc versehen ist, in der Draufsicht.

In F i g. 1 ist mit 1 eine Halterung bezeichnet, die im wesentlichen die Form eines U hat, dessen freie Schenkel la, lft nach unten gerichtet sind. Am rechten Schenkel la ist ein Antriebsmotor 2 befestigt. Auf die horizontal verlaufende und nach links gerichtete Motorwelle 2a, die den iinken Schenkel 1 b durchdringt, ist außerhalb dieses Schenkels ein erstes Zahnrad 3 starr aufgesetzt. Das Zahnrad 3 steht mit einem zweiten Zahnrad 4 in Eingriff, welches unterhalb des Zahnrades 3 drehbeweglich angeordnet ist und dessen Achse ebenso wie die Achse des Zahnrades 3 horizontal orientiert ist. Das Zahnrad 4 ist im unteren Teil des Iinken Schenkels \b der Halterung I gelagert. Koaxial zur Achse dieses Zahnrades ist zwischen den beiden Schenkeln la, 16 ein im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeter Ätzkorb 5 drehbeweglich angeordnet und mit der Achse des Zahnrades 4 starr verbunden, so daß der Ätzkorb über die Zahnräder 3,4 durch den Motor 2 in Drehung versetzt werden kann. Der Innenraum des Ätzkorbs 5 ist durch Trennwände 6 in einzelne Zellen unterteilt, in welche je eine Halbleiterscheibe 7 eingectzt ist.

Das beschriebene System ist in eine mit Ätzflüssigkeit 8 gefüllte Wanne 9 derart eingesetzt, daß sich der Atzkorb 5 mit den Halbleiterscheiben 7 unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche befindet

Die Trennwände 6 sind als Massivwände ausgebildet Ihre Wandstärke nimmt mit zunehmendem Abstand von der Drehachse des Ätzkorbes linear ab, so daß die zur Aufnahme der Halbleiterscheiben dienenden Zellen sich mit zunehmendem Abstand von dieser Achse verbreitern. Der Ätzkorb 5 ist in radialer Richtung durch acht parallel zur Drehachse verlaufende Stege 10 begrenzt, deren Querschnitt so bemessen ist, daß der gegenseitige Abstand der Stege etwa 40% des Durchmessers der Halbleiterscheiben beträgt

Dieser Abstand ist ferner so gewählt, daß bei jeder Umdrehung der Halbleiterscheibe im Ätzkorb andere Abschnitte des Umfanges der Halbleiterscheibe von den Stegen berührt werden. An den Stegen 10 sind an denjenigen Stellen, die für die Auflage der Halbleiterscheiben bestimmt sind, konkav gekrümmte Rillen 11 angebracht, die zur Führung der Halbleiterscheiben dienen. Der Abstand zwischen der Drehachse und dem von ihr entferntesten Punkt 12 der Führungsrillen 11 beträgt fünf Viertel des Durchmessers der Halbleiterscheiben 7.

Wird der Ätzkorb 5 durch den Motor in Drehung versetzt, so rollen die Halbleiterscheiben 7 im Ätzkorb gleichmäßig von Führungsrille zu Führungsrille. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Halbleiterscheiben, wie in F i g. 4 dargestellt, mit einer Orientierungskante 13 versehen sind.

Es zeigt sich, daß, insbesondere bei Umdrehungsgeschwindigkeiten des Ätzkorbes, die zu einer Umfangsgeschwindigkeit der Halbleiterscheiben im Bereich von etwa 3 cm pro Sekunde führen, Scheiben erhalten werden, die mit Ausnahme eines 1,5 mm starken Randes (der sowieso im Planarverfahren nicht ausnutzbar ist) planparallel auf ±2 μηι sind und bei Verwendung einer geeigneten Ätzlösung eine spiegelblanke Oberfläche haben.

Durch Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit läßt sich erreichen, daß der Rand nach dem Ätzen in einer Breite von etwa 3 mm um 10 bis 20 μπι gegenüber der Mitte stärker ist, wodurch die Anfälligkeit der Scheiben für Bruch stark herabgesetzt wird. Es wird dabei eine ausgesprochen stumpfe Scheibenkante erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben mit einem mit Ätzflüssigkeit gefüllten Gefäß und S einem in die Ätzflüssigkeit eingetauchten, mit waagerechter Achse rotierenden Autkorb, dessen Innenraum durch rotationssymmetrisch ausgebildete Trennwände in einzelne Zellen unterteilt ist, welche je eine Halbleiterscheibe aufnehmen, wobei die Drehachse des Ätzkorbes durch die Mitte jeder Trennwand verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Begrenzung der einzelnen Zellen durch parallel zur Drehachse des Ätzkorbes (5) verlaufende Stege (10) gebildet ist, die in gleichen Abständen zueinander auf dem Umfang der Treiaiwände (6) angeordnet sind und als Auflage für die Halbleiterscheiben (7) zwischen je zwei Trennwänden (6) eine konkav gekrümmte Führungsrille (11) enthalten, und daß die Dicke der Tennwände (6) gegen die Drehachse des Ätzkorbes (5) hin zunimmt derart daß sich für den oberen Rand der Halbleiterscheibe (7) in der Zelle nur ein geringes Spiel ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Stege (10) 25 bis 50% des Durchmessers der Halbleiterscheiben (7) beträgt

3. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Stege (10) so gewählt ist, daß bei jeder Umdrehung der Halbleiterscheibe (7) im Ätzkorb (5) andere Abschnitte des Umfanges der Halbleiterscheibe (7) von den Stegen (10) berührt werden.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der An-Sprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Drehachse und dem von ihr entferntesten Punkt der Führungsrillen (II) fünf Viertel des Durchmessers der Halbleiterscheibe (7) beträgt.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I bis- 4, dadurch gekennzeichnet daß die Trennwände (6) der Zellen als Massivwände ausgebildet sind.

6. Verwendung der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Ätzen von Halbleiterscheiben, die mit einer Orientierungskante versehen sind.