DD220859A1

DD220859A1 - Vorrichtung zum aetzen von scheibenfoermigen objekten

Info

Publication number: DD220859A1
Application number: DD25960984A
Authority: DD
Inventors: Bernd Nippe; Matthias Neubert; Gerhard Klatt
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1985-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum chemischen Aetzen der Funktionsflaechen scheibenfoermiger Objekte, die vorzugsweise in der Halbleiterindustrie bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen zur Anwendung kommen, wobei die Bildung von Parallelitaets- und Ebenheitsfehlern an den zu bearbeitenden Werkstuecken weitestgehend ausgeschlossen ist, da die Stoffaustauschgeschwindigkeiten der Reaktionskomponenten an der Phasengrenze fest-fluessig, d. h., entlang der Oberflaeche des zu bearbeitenden Werkstueckes, weitestgehend konstant gehalten werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Rotationsaetzkorb Kammern aufweist und jede Kammer zwei Mischerscheiben enthaelt, zwischen denen sich das zu bearbeitende scheibenfoermige Objekt befindet, wobei die Oberflaeche der Mischerscheiben kleiner 3/4 der Oberflaechengroesse des zu bearbeitenden, scheibenfoermigen Objektes betraegt. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen .

Anwendungsgebiet der Erfindung -

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum chemischen Ätzen der Funktionsflächen von scheibenförmigen Objekten, die vorzugsweise in der Halbleiterindustrie bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen zur Anwendung kommen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beispielsweise Halbleiterscheiben werden durch spezielle Trennverfahren erzeugt, die scheibenförmigen Werkstücke werden durch mechanische, chemische und chemisch-mechanische Bearbeitung in ihrer Qualität, dem Anwendungszweck entsprechend, verändert. Bisher übliche Bearbeitungsverfahren für derartige Werkstücke sind das Schleifen, Läppen, Athen und das mechanische und das chemisch-mechanische Polieren. Das chemische Ätzen von Siliziumwafern mit Gemischen aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure dient der Beseitigung von Bearbeitungsstörschichten, dem Abdünnen und auch der Reinigung der Wafer. :

Der Ätzprozeß selbst kann über Zusatzchemikalien gesteuert werden. Nachteil dieser bekannten Ätzverfahren ist eine Geometrieverschlechterung der zu ätzenden Scheiben. Es entstehen bei diesen Ätzprozessen Scheiben mit großem Parallelitätsund Ebenheitsfehlern. ' i ··' Neben dem Ätzen in Säuregemischen ist auch das alkalische Abtragsätzen bekannt. Nachteil dieses Ätzverfahrens ist dje Entstehung tiefer Ätzgrübchen auf der 111 und der 100 Ebene mit Rauhtiefen von etwa 10μΐτι. Die Vorteile des alkalischen /Ätzens liegen in der guten Reproduzierbarkeit, weiterhin wirkt dieses Ätzverfahren nur geringfügig parallelitäts- und ebenheitsverschlechternd auf die zu bearbeitenden Halbleitermaterialscheiben.

Da die Oberflächenrauheit der zu bearbeitenden Halbleitermaterialien für die Qualität und die Eigenschaften der elektronischen Bauelemente von Bedeutung ist, sind für die Erstellung von Halbleiterwafern Ätzverfahren auf der Basis von Säuregemischen von vorrangiger Bedeutung. Zur Senkung der bei diesen Ätzverfahren auftretenden Parallelitäts- und Ebenheitsfehlern an den zu bearbeitenden Werkstücken wurden Ätzmaschinen für das einseitige Abdünnen entwickelt, die nach dem Prinzip von Poliermaschinen arbeiten. Bekannt sind auch Rotationsätzmaschinen zum beiderseitigen Ätzen von Halbleiterscheiben. Die Scheiben rotieren dabei um ihre Mittelpunktachse, wobei die Scheiben vollständig oder teilweise vom Ätzmittel benetzt werden. Nachteil dieser Rotationsätzverfahren sind unterschiedliche Ätzabträge auf der Scheibenoberfläche. '

Infolge größerer Ätzmittelströmungsgeschwindigkeiten am Scheibenrand, treten am Scheibenrand größere Abträge auf. Die Halbleiterscheiben erhalten ein linsenförmiges Profil. Dies ist auch dadurch bedingt, daß heterogene chemische Reaktionen an der Phasengrenze fest-flüssig maßgeblich von der Geschwindigkeit bestimmt werden, mit der die flüssige Reaktionskomponente an die Festkörperoberfläche herangebracht wird bzw. mit der die Reaktionsprodukte aus der Reaktionszone entfernt werden. Hiernach sind bei den Rotationsätzkörben, die um die Mittelpunktachse der Scheiben rotieren, Differenzen in den Strömungs- bzw. Stoffaustauschgeschwindigkeiten die Ursache für die Abtragsunterschiede auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes. Im Scheibenrandbereich liegen dabei günstige Bedingungen für den ; Stoffaustausch vor, als das für den Stoffaustausch im Zentrum der Scheibe der Fall ist. :

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum chemischen Ätzen von scheibenförmigen Objekten anzugeben, bei der die , Bildung von Parallelitäts- und Ebenheitsfehlern an den zu bearbeitenden Werkstücken weitestgehend ausgeschlossen ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum chemischen Ätzen von scheibenförmigen Objekten anzugeben, bei der die , Strömungs- bzw, Stoffaustauschgeschwindigkeiten der Reaktionskomponenten an der Phasengrenze fest-flüssig, d. h., entlang der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes, weitestgehend konstant gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ätzen von scheibenförmigen Objekten mit einem um seine Körperachse drehbaren zylinderförmigen Rotationsätzkorb, der senkrecht zu seiner Körperachse angeordnete, zu ätzende scheibenförmige Objekte enthält und in horizontaler Lage in einem Ätzmittel um seine Körperachse rotiert, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotationsätzkorb senkrecht zu seiner Körperachse Kammern aufweist, deren Durchmesser größer ist als der ! Durchmesser des in der Kammer angeordneten scheibenförmigen Objektes, und daß in jeder Kammer senkrecht zu ihrer Körperachse zwei Mischerscheiben angeordnet sind, deren Oberflächengröße kleiner ³M der Oberflächengröße des zu bearbeitenden, in der Kammer angeordneten scheibenförmigen Objektes beträgt, welches sich zwischen den Mischerscheiben befindet und deren zu ätzende Oberfläche mit je einer der Oberflächen der Mischerscheiben korrespondieren. Dabei weisen die Mischerscheiben die Form eines unregelmäßigen Vielecks auf, die Mischerscheiben können aber auch eine Fläche aufweisen, deren Umfangslinie die Form einer in sich geschlossenen stetigen Kurve aufweist. Die Erfindung kann auch

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Ausführungsbeispiel

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles an

Hand der Zeichnungen. ^/

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Rotationsätzkorbes ·*

Fig. 2: den Rotationsätzkorb im Querschnitt.

Es wird zunächst auf Figur 1 Bezug genommen. . V₁ ,- ..,,'.

Ein zylinderförmiger Rotationsätzkorb 1 ist um seine Körperachse A-A mittels eines, auf der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten, Antriebes drehbar. Der Rotationsätzkorb 1 besteht aus zwei kreisförmigen Stirnflächekörpern 2 und 3, die durch zylinderförmige Stege 4 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei sind die Stege 4, gemäß Fig. 2, im gleichen Abstand r von derKörperachse A-A des Rotationsätzkorbes 1 und im gleichen Abstand voneinander entlang der dabei gebildeten Kreislinie K, angeordnet. Im Inneren des durch die Stege 4 und den Stirnflächenkörpern 2 und 3 begrenzten Rotationsätzkorbes 1 befinden sich kreisförmige Körper 5, die parallel zu den Stirnflächenkörpern 2 und 3 angeordnet sind, von den Stegen 4 durchdrungen und mit diesen kraft- oder formschlüssig verbunden sind. Der Rotationsätzkorb 1 ist dadurch in einzelne Kammern 6 unterteilt. In jeder der Kammern 6 befindet sich ein zu bearbeitendes scheibenförmiges Objekt 7 zwischen zwei Mischerscheiben 8 und 9.

Die Kammer 6 ist derart gestaltet, daß das zu bearbeitende Objekt 7 und die Mischerscheiben 8 und 9 senkrecht stehen.

Die Summe aus der Dicke der Mischerscheiben 8 und 9 und dem zu bearbeitenden scheibenförmigen Objekt 7 ist nur geringfügig

kleiner als die Breite B der Kammer 6.

Beim Ätzvörgang wird der aus ätzmittelbeständigem Material bestehende Rotationsätzkorb 1 in ein Ätzmittel eingebracht und um seine Körperachse A-A mittels eines geeigneten Antriebes in eine Drehbewegung versetzt. Die Rotationsachse ist dabei mit der Körperachse A-A identisch und befindet sich in einer horizontalen Lage. Da der Rotationsätzkorb einen 10% bis 25% größeren Durchmesser d aufweist als die zu bearbeitenden scheibenförmigen Objekte 7, sind die Rotationsachse A-A des Rotationsätzkorbes 1 und die Mittelpunktachse des zu bearbeitenden scheibenförmigen Objektes 7 parallel verschoben.

Bei der Rotation des Ätzkorbe"s 1 mit einer Geschwindigkeit von 2-1 OOU/min, kippen die Mischerscheiben 8 und 9 und das zwischen ihnen befindliche scheibenförmige Objekt 7 Von Steg 4 zu Steg 4 ab. Die gegenüber der Oberflächengröße.des zu bearbeitenden Objektes 7, in ihrer Oberflächengröße um 25% kleineren Mischerscheiben 8 und 9, zwischen denen das zu bearbeitende scheibenförmige Objekt 7 angeordnet ist, bewirken, daß an der Phasengrenze fest-flüssig, d.h., an der Oberfläche des scheibenförmigen Objektes 7 die Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz des Ätzmittels zwischen dem Scheibenrandbereich und der Scheibenmitte des Objektes 7 weitestgehend verringert wird. An der Phasengrenze fest-flüssig treten dabei teilweise stochastische bestimmte Strömungsverhältnisse des Ätzmittels auf, die im wesentlichen konstante Abträge auf der Scheibenoberfläche bewirken. Neben der Wirkung des Ausgleichs der Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz des Ätzmittels an der Oberfläche des zu bearbeitenden Objektes 7 wird durch die Rotation der Mischerscheiben 8 und 9 der Sauerstoffaustausch innerhalb des Ätzmittels beschleunigt. Dies führt zu einer Beschleunigung des Ätzprozesses. Um den Rotationsätzkorb 1 in geeigneter Weise mit zu bearbeitenden Objekten 7 und Mischerscheiben 8 und 9 bestücken zu können, bzw. die bearbeiteten Objekte 7 entnehmen zu können, ist der Korb 1 in zwei Halbschalen zu zerlegen, die während des Ätzvorganges fest miteinander

verbunden sind. Die Kammerbegmente 5 können auch durch abkippende Mischerscheiben 8 und 9 selbst gebildet werden.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Vorrichtung zum Ätzen von scheibenförmigen Objekten mit einem um seine Körperachse drehbaren zylinderförmigen Rotationsätzkorb, der senkrecht zu seiner Körperachse angeordnete zu ätende scheibenförmige Objekte enthält und in horizontaler Lage in einem Ätzmittel um seine Körperachse rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsätzkorb senkrecht zu seiner Körperachse Kammern aufweist, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des in der Kammer angeordneten scheibenförmigen Objektes und daß in jeder Kammer senkrecht zu ihrer Körperachse zwei Mischerscheiben angeordnet sind, deren Oberflächengröße kleiner ³M der Oberflächengröße des zu bearbeitenden, in der Kammer angeordneten scheibenförmigen Objektes beträgt, welches sich zwischen den Mischerscheiben befindet und deren zu ätzende Oberflächen mit je einer der Oberflächen der Mischerscheiben korrespondieren. , >
2. Vorrichtung nach Punkt i, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperachse des Rotätionsätzkorbes von der horizontalen Lage im Ätzmittel abweicht.
3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Mischerscheiben die Form eines unregelmäßigen Vielecks aufweist. ' '
4. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslinie der Fläche der Mischerscheibe die Form einer in sich geschlossenen stetigen Kurve aufweist. .