DE3331816A1

DE3331816A1 - Apparatus for etching metal discs and semiconductor wafers

Info

Publication number: DE3331816A1
Application number: DE19833331816
Authority: DE
Inventors: Elfried Dipl.-Ing. 1000 Berlin Landsberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1985-03-28

Abstract

The invention is based on an apparatus for etching metal discs and semiconductor wafers embodying an etching device which comprises a spray nozzle arrangement. In order to be able to etch out comparatively deep regions to obtain very largely cylindrical walls with such an etching apparatus, the spray nozzle arrangement (4) comprises pneumatic atomisation nozzles. During the etching process, the discs or wafers (10) are placed at a distance from the spray nozzle arrangement (4) at which the etchant (3) expelled by the pneumatic spray nozzles has been transformed into an etching mist. The invention can be used, in particular, to produce pressure sensors from semiconductor wafers (Figure 1). <IMAGE>

Description

Ätzvorrichtunq für Metall- und HalbleiterscheibenEtching device for metal and semiconductor wafers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ätzvorrichtung für Metall-und Halbleiterscheiben mit einer Ätzeinrichtung, die eine Sprühdüsen-Anordnung und einen Aufnahmebereich für die Scheiben aufweist.The invention relates to an etching device for metal and Semiconductor wafers with an etching device, a spray nozzle arrangement and a Has receiving area for the discs.

Bei einem bekannten Ätzautomat AEA 16 der Gebrüder Decker, Nürnberg, weist die Sprühdüsen-Anordnung mehrere Kegeldüsen auf, von denen aus das Ätzmittel auf eine im Aufnahmebereich der Ätzeinrichtung befindliche Halbleiterscheibe gebracht wird. Dabei sind in Bewegungsrichtung der auf einem Förderband transportierten Scheibe vier Kegel düsen hintereinander jeweils paarweise angeordnet.In a well-known automatic etching machine AEA 16 from the Decker brothers, Nuremberg, if the spray nozzle arrangement has several conical nozzles, from which the etchant placed on a semiconductor wafer located in the receiving area of the etching device will. They are in the direction of movement of the slice transported on a conveyor belt four cone nozzles arranged one behind the other in pairs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ätzvorrichtung für Metall- und Halbleiterscheiben vorzuschlagen, mit der verhältnismäßig tiefe Bereiche unter Erzielung weitestgehend zylindrischer Wandungen ausgeätzt werden können.The invention is based on the object of an etching device for Metal and semiconductor wafers propose with the relatively deep areas can be etched out to achieve largely cylindrical walls.

Zur Lösung dieser Aufgabe enthält bei einer Ätzvorrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Sprühdüsen-Anordnung pneumatische Zerstäuberdüsen.In order to achieve this object, the at the beginning contains in an etching device specified type according to the invention the spray nozzle arrangement pneumatic atomizer nozzles.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung besteht darin, daß die Sprühdüsen-Anordnung mit den pneumatischen Zerstäuberdüsen ein Zuführen des Ätzmittels zu der Scheibe im rechten Winkel zu deren Oberfläche ermöglicht, weil die pneumatischen Zerstäuberdüsen das in einzelne Ätzmittel-Tröpfchen aufgeteilte Ätzmittel senkrecht auf die Oberfläche der Scheibe führen, so daß beim Ätzen Ausnehmungen in der Scheibe entstehen, die senkrecht und damit weitest- gehend zur Oberfläche der Scheibe verlaufende Wände aufweisen. Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn Drucksensoren aus einer Silizium-Scheibe hergestellt werden sollen, wobei dann durch das Herausätzen einzelner Bereiche die Membran des Drucksensors gebildet wird; zur genauen Definition der Membranfläche sind zylindrisch verlaufende Wandungen in der Silizium-Scheibe erforderlich.There is a significant advantage of the etching device according to the invention in that the spray nozzle assembly with the pneumatic atomizer nozzles a feeding of the etchant to the disk at right angles to its surface allows because the pneumatic atomizing nozzles split that up into individual etchant droplets Lead etchant perpendicular to the surface of the disk, so that recesses during etching arise in the disc, which are perpendicular and thus the furthest going have walls extending to the surface of the disc. This is especially true then important when pressure sensors are made from a silicon wafer should, in which case the membrane of the pressure sensor is then etched out by etching out individual areas is formed; for a precise definition of the membrane area, cylindrical ones are used Walls in the silicon wafer are required.

Zwar sind Pneumatik-Zerstäuberdüsen bekannt (Katalog 811 der Firma Lechler Blätter D-DF 140.252), jedoch sind diese Pneumatik-Zerstäuberdüsen, bei denen unter Druck stehende Flüssigkeit mittels Luft oder Gas zerstäubt wird, insbesondere zur Kühlung und zur Zerstäubung viskoser Flüssigkeiten vorgesehen.Pneumatic atomizer nozzles are known (catalog 811 from the company Lechler Blätter D-DF 140.252), but these pneumatic atomizer nozzles are included which pressurized liquid is atomized by means of air or gas, in particular intended for cooling and atomizing viscous liquids.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn bei der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung der Aufnahmebereich der Scheiben in einem Abstand von der Sprühdüsen-Anordnung liegt, in dem das von den pneumatischen Zerstäuberdüsen ausgestoßene Ätzmittel in einen Ätznebel übergegangen ist. Gegen die Scheibe wird bei einer derartigen Anordnung des Aufnahmebereichs dann senkrecht zur Oberfläche der Atznebel geführt, wodurch weitestgehend zylindrisch verlaufende Wandungen in der herauszuätzenden Ausnehmung der Scheibe erreichbar sind.It has proven to be particularly advantageous when, in the case of the invention Etching device of the receiving area of the disks at a distance from the spray nozzle arrangement lies in which the etchant expelled from the pneumatic atomizing nozzles in a caustic mist has passed over. With such an arrangement, it is against the disc of the receiving area then guided perpendicular to the surface of the etching mist, whereby Largely cylindrical walls in the recess to be etched out the disc are accessible.

Erprobungen lassen erkennen, daß der Abstand des Aufnahmebereichs der Scheibe von der Sprühdüsen-Anordnung bei der Herstellung von Drucksensoren etwa 300 bis 500 mm betragen kann.Tests show that the distance of the recording area the disk from the spray nozzle arrangement in the manufacture of pressure sensors, for example 300 to 500 mm can be.

Bei der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung kommt dem Aufbau der Sprühdüsen-Anordnung aus pneumatischen Zerstäuberdüsen besondere Bedeutung zu. Als vorteilhaft wird eine konstruktive Ausführung angesehen, bei der die pneumatischen Zerstäuberdüsen von Durchgangsöffnungen in einer Platte aus einem gegen das Ätzmittel widerstandsfähigen Material und von in die Durchgangsöffnungen teilweise eingreifenden, mit Durchgangskanälen versehenen Ansätzen einer weiteren Platte gebildet sind und bei der die Durchgangskanäle an ihren von der einen Platte abgewandten Enden mit einem Behälter für das Ätzmittel und an ihren anderen Enden mit einem Druckluftbehälter in Verbindung stehen. Eine derartig aufgebaute Sprühdüsen-Anordnung hat den Vorteil, daß sie trotz einer Vielzahl von einzelnen pneumatischen Zerstäuberdüsen verhältnismäßig einfach herstellbar ist.In the case of the etching device according to the invention, the structure of the spray nozzle arrangement comes into play from pneumatic atomizer nozzles is of particular importance. A structural design, in which the pneumatic atomizer nozzles of Through openings in a plate made of a resistant to the etchant Material and from partially engaging in the through openings, with through channels provided approaches of a further plate are formed and at the through channels at their ends facing away from the one plate with a Containers for the etchant and at their other ends with a compressed air container stay in contact. A spray nozzle arrangement constructed in this way has the advantage that they are proportionate despite a large number of individual pneumatic atomizing nozzles is easy to manufacture.

Da die Sprühdüsen-Anordnung aus pneumatischen Zerstäuberdüsen - wie oben bereits angemerkt - das Ätzmittel senkrecht auf die Oberfläche der zu bearbeitenden Scheibe führt, ist es vorteilhaft, wenn die Durchgangsöffnungen und die Durchgangskanäle auf einer Fläche der Platten angeordnet sind, die in Gestalt und Größe etwa der der Scheibe entspricht.Since the spray nozzle arrangement consists of pneumatic atomizer nozzles - such as Already noted above - the etchant perpendicular to the surface of the to be machined Disc leads, it is advantageous if the through openings and the through channels are arranged on a surface of the plates, which in shape and size about the corresponds to the disc.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung, in Figur 2 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Sprühdüsen-Anordnung und in Figur 3 ein Schnitt durch die Sprühdüsen-Anordnung gezeigt.To explain the invention, FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the etching device according to the invention, in Figure 2 a Top view of an embodiment of the spray nozzle arrangement and in FIG Section through the spray nozzle arrangement shown.

Das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung weist einen Ätzzylinder 1 auf, der auf einem Behälter 2 für ein Ätzmittel 3 aufgesetzt ist. Im Bereich des tibergangs vom Behälter 2 in den Ätzzylinder 1 befindet sich eine Sprühdüsen-Anordnung 4 mit pneumatischen Zerstäuberdüsen. Dieser Sprühdüsen-Anordnung 4 wird einerseits über eine Pumpe 5 und eine Rohrleitung 6 das Ätzmittel 3 und andererseits über einen Rohrstutzen 7 Druckluft zugeführt.The embodiment shown in Figure 1 of the invention Etching device has an etching cylinder 1, which is on a container 2 for an etchant 3 is in place. In the area of the transition from the container 2 to the etching cylinder 1 there is a spray nozzle arrangement 4 with pneumatic atomizer nozzles. This The spray nozzle arrangement 4 is on the one hand via a pump 5 and a pipeline 6 the etchant 3 and, on the other hand, supplied via a pipe socket 7 compressed air.

Die Ätzvorrichtung ist ferner mit einer Transportvorrichtung 8 ausgerüstet, mittels der durch eine Eingangsöffnung 9 die zu bearbeitende Scheibe 10 in den Ätzzylinder 1 eingebracht wird; über eine Austrittsöffnung 11 wird die Scheibe 10 nach ihrer Behandlung von der Transporteinrichtung 8 aus dem Ätzzylinder 1 herausbewegt.The etching device is also equipped with a transport device 8, by means of the through an inlet opening 9 disc to be machined 10 is introduced into the etching cylinder 1; Via an outlet opening 11 is the Disk 10 after its treatment from the transport device 8 from the etching cylinder 1 moved out.

Am oberen Ende des Ätzzylinders 1 befindet sich ein Stutzen 12 einer im weiteren nicht dargestellten Absaugvorrichtung.At the upper end of the etching cylinder 1 there is a connecting piece 12 of a suction device not shown below.

Zwischen dem Stutzen 12 der Absaugvorrichtung und der Scheibe 10 sind im Ätzzylinder 1 Ringscheiben 13 und 14 sowie eine Auffangscheibe 15 angeordnet, die als Tröpfchenfänger wirken.Between the nozzle 12 of the suction device and the disc 10 are In the etching cylinder 1, annular disks 13 and 14 and a collecting disk 15 are arranged, which act as droplet catchers.

Wie der Figur 1 ferner zu entnehmen ist, treten aus der Sprühdüsen-Anordnung 4 aus jeder in dieser Figur nur schematisch dargestellten pneumatischen Zerstäuberdüse einzelne Ätzmittel tropfen aus, die auf dem Wege zur Scheibe 10 hin mit der ebenfalls durch die Zerstäuberdüsen gepreßten Druckluft verwirbelt werden und als feiner Ätznebel auf die Oberfläche der Scheibe 10 gelangen. Der Ätznebel wird dabei im rechten Winkel gegen die Oberfläche der Scheibe 10 geführt, so daß aus der Scheibe 10 Ausnehmungen herausgeätzt werden, die weitgehend senkrecht zu ihrer Oberfläche verlaufende Wände aufweisen.As can also be seen from FIG. 1, emerge from the spray nozzle arrangement 4 from each pneumatic atomizer nozzle which is only shown schematically in this figure individual etchants drip out on the way to the disk 10 with the likewise compressed air pressed by the atomizer nozzles are swirled and as a fine etching mist get onto the surface of the disc 10. The etching mist is at right angles guided against the surface of the disc 10, so that from the disc 10 recesses are etched out, the largely perpendicular to its surface walls exhibit.

Die in Figur 2 dargestellte Aufsicht auf die in Figur 1 nur schematisch dargestellte Sprühdüsen-Anordnung 4 zeigt eine Kunststoffplatte 20, die mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 21 versehen ist. Diese Durchgangsöffnungen 21 weisen einen engen Kanalbereich 22-zum Inneren des Ätzzylinders 1 hin auf und erweitern sich zu einer in der Figur 3 dargestellten weiteren Kunststoffplatte 23 hin kegelförmig.The plan view shown in FIG. 2 of that in FIG. 1 is only schematic illustrated spray nozzle arrangement 4 shows a plastic plate 20, which with a A plurality of through openings 21 is provided. These through openings 21 have and expand a narrow channel region 22 toward the interior of the etching cylinder 1 conically towards a further plastic plate 23 shown in FIG.

Die weitere Kunststoffplatte 23 ist mit einer Vielzahl von Ansätzen 24 ausgerüstet, die jeweils einen Durchgangskanal 25 aufweisen. Jeder Durchgangskanal 25 ist zur Durchgangsöffnung 21 hin dünn im Vergleich zu dem weiteren Bereich 26 ausgestaltet.The further plastic plate 23 is made with a variety of approaches 24 equipped, each having a through-channel 25. Any through channel 25 is thin towards the through opening 21 compared to the further area 26 designed.

Wie die Figur 3 ferner erkennen läßt, ist die eine Kunststoffplatte 20 mit einer Ausnehmung 27 versehen, die über einen Einlaßkanal 28 mit dem Rohrstutzen 7 zur Zuführung von Druckluft verbunden ist. Gegen einen äußeren Ringbereich 29 ist die weitere Kunststoffplatte 23 mit einem äußeren Ringbereich 31 gepreßt, so daß die Ansätze 24 teilweise in die Durchgangsöffnungen 21 der Kunststoffplatte 20 hineinragen.As can also be seen in FIG. 3, this is a plastic plate 20 provided with a recess 27, which via an inlet channel 28 with the pipe socket 7 is connected to the supply of compressed air. Against an outer ring area 29 if the further plastic plate 23 is pressed with an outer annular region 31, then that the lugs 24 partially into the through openings 21 of the plastic plate 20 protrude.

Auch die weitere Kunststoffplatte 23 hat eine Ausnehmung 32, die durch eine Abschlußplatte 33 verschlossen ist. Diese Abschlußplatte ist über eine Öffnung 34 mit dem Rohr 6 verbunden, über das das Ätzmittel 3 zugeführt wird.The further plastic plate 23 also has a recess 32 which extends through an end plate 33 is closed. This end plate is over an opening 34 is connected to the tube 6 through which the etchant 3 is supplied.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Ätzvorrichtung wird in die in den. Figuren 2 und 3 dargestellte Sprühdüsen-Anordnung über das Rohr 6 das Ätzmittel in die Ausnehmung 32 der weiteren Kunststoffplatte 23 und dabei durch die Durchgangskanäle 25 der Ansätze 24 gepreßt. Außerdem wird über den Anschluß 28 Druckluft in den Bereich oberhalb der Ansätze 24 gepreßt, so daß aus den Durchgangsöffnungen der Kunststoffplatte 20 hintereinander jeweils einzelne Tröpfchen des Ätzmittels austreten, die sich dann - wie oben bereits erläutert - im Bereich vor der Scheibe 10 zu einem Ätznebel mit der gleichzeitig ausgestoßenen Druckluft vermischen.During operation of the etching device according to the invention, the in the. Figures 2 and 3 shown spray nozzle arrangement over the tube 6 the etchant into the recess 32 of the further plastic plate 23 and thereby through the passage channels 25 of the approaches 24 pressed. In addition, compressed air is supplied to the area via connection 28 pressed above the lugs 24, so that from the through openings of the plastic plate 20 successively individual droplets of the etchant emerge, which are then - as already explained above - in the area in front of the pane 10 to form an etching mist Mix with the compressed air that is expelled at the same time.

3 Figuren 4 Ansprüche - Leerseite -3 figures 4 claims - blank page -

Claims

Claims etching device for metal and semiconductor wafers with an etching device, a spray nozzle arrangement and a receiving area for the disks, that the Spray nozzle arrangement (4) contains pneumatic atomizer nozzles.

2. Etching device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the receiving area of the discs (10) at a distance from the Spray nozzle arrangement (4) is in which the pneumatic atomizer nozzles ejected etchant (3) has changed into an etching mist.

3. Etching device according to one of the preceding claims d a d u r it is noted that the atomizer nozzles have through openings (21) in a plate (20) made of a material that is resistant to the etchant and in the through openings (21) partially engaging with through channels (25) provided lugs (24) of a further plate (23) are formed and that the Through channels (25) at their ends facing away from the one plate (20) with a Container (2) for the etchant (3) and at their other ends with a compressed air tank stay in contact.

4. Etching device according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the through openings (21) and the through channels (25) a surface of the plates (20, 23) are arranged, which in shape and size approximately which corresponds to the disc (10).