DE19838612A1 - Ätzdose - Google Patents

Abstract

Es wird eine Ätzdose zum Ätzen einer Halbleiterplatte (100) vorgeschlagen, bei der die Dichtungsringe (11, 21), zwischen denen die Halbleiterplatte in der Ätzdose gehalten wird, parallele Flächen zur Lagerung und Abdichtung der Halbleiterplatten aufweisen. Vorzugsweise bestehen diese Dichtungsringe aus Polytetrafluorethylen, wobei gerecktes Polytetrafluorethylen besonders bevorzugt wird. Die Dichtungsringe werden aus Folienmaterial herausgetrennt und zwar mit einer solchen Kontur, daß sie in die Ätzdose unmittelbar eingesetzt werden können. Die Dichtungsringe können integral mit weiteren Elementen der Ätzdose, wie einem Zentrierring (50), einem Zentrierstück (60) und einer äußeren Ringdichtung (40) ausgebildet sein. Dazu kann einer der Dichtungsringe in den Bereichen, auf denen die Halbleiterplatte gelagert wird, gering vorverdichtet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ätzdose. Ätzdosen werden zum Ätzen von Halbleiterscheiben, sogenannten Wafern, verwendet, die für unterschied­ lichste Anwendungen eingesetzt werden können. Eine beispielhafte An­ wendung liegt in der Rauchgeschwindigkeitsmessung der Gaseintritts­ geschwindigkeit in Zylindern von Verbrennungskolbenmotoren. Die für solche Messungen notwendigen Sensoren werden aus einer Halbleiter­ scheibe, die aus einer beidseitig beschichteten, dünnen Siliziumplatte besteht, im Ätzverfahren hergestellt. Eine Seite der Siliziumplatte weist beschichtungsfreie Bereiche auf, aus denen das Silizium mittels einer Ätzlauge herausgeätzt werden kann. In Abhängigkeit von der Ätzdauer, Ätzlauge und Ätzlaugentemperatur bleibt nach dem Ätzvorgang in den beschichtungsfreien Bereichen der Siliziumplatte eine definierte, sehr dünne Restdicke bestehen. Die so behandelte Ätzplatte wird anschließend entsprechend der Anzahl der geätzten Bereiche aufgeteilt, und diese Einzelteile werden für die zuvor genannten Sensoren verwendet.

Für den Ätzvorgang wird die Siliziumplatte in die Ätzdose eingespannt und in ein zur Zeit üblicherweise 80°C warmes Ätzmedium eingetaucht. Die Ätzdose ist so ausgebildet, daß das Ätzmedium ausschließlich die Waferseite mit den beschichtungsfreien Bereichen erreicht. Die Rück­ seite und im Regelfall auch die Seitenkanten des Wafers müssen vor jeglichem Kontakt mit dem Ätzmedium bewahrt werden.

Aus den vorgenannten Gründen sehen herkömmliche Ätzdosen vor, daß die Ätzplatte zwischen zwei Gehäusehälften eingespannt wird, wobei die erste Gehäusehälfte eine Öffnung für den Zutritt von Ätzmedium zu der Oberfläche der Ätzplatte mit den beschichtungsfreien Bereichen (im folgenden "Ätzplattenvorderseite") aufweist und die gegenüberliegende, vollständig beschichtete Oberfläche der Ätzplatte (im folgenden "Ätzplat­ tenrückseite") von der zweiten Gehäusehälfte vollständig bedeckt wird. Ein direktes Verspannen der Ätzplatte zwischen den beiden unflexiblen Gehäusehälften ist jedoch aus zwei Gründen nicht möglich: erstens darf die Ätzplatte nicht mit dem Gehäuse in Berührungskontakt kommen und zweitens würde die Ätzplatte aufgrund örtlicher Spannungsspitzen sofort zerbrechen. Aus diesem Grunde sind sowohl zwischen der ersten Ge­ häusehälfte und der Ätzplattenvorderseite als auch zwischen der zweiten Gehäusehälfte und der Ätzplattenrückseite Dichtungsringe aus Elastomer, beispielsweise O-Ringe aus Ethylenpropylendienterpolymer (EPDM), vorgesehen. Toleranzen und Unebenheiten werden durch das elastische O-Ring-Material ausgeglichen und Spannungsspitzen weitgehend ver­ mieden. Gleichzeitig wird ein Abstand zwischen der Ätzplatte und dem Gehäuse hergestellt.

Das Einspannen der Ätzplatte zwischen den beiden Gehäusehälften bzw. zwischen den beiden O-Ringen erfolgt bei einer Vorwärmtemperatur, die der Ätzbadtemperatur entspricht, also etwa 80°C beträgt, um zu verhin­ dern, daß nach dem Eintauchen der Ätzdose in das Ätzbad eine zeitlich ungleichmäßige Ausdehnung von in den Dichtungsringen eingeschlosse­ nen Luftvolumina zu örtlichen Spannungsspitzen führen kann. Denn dies hätte wiederum den Bruch der sehr empfindlichen Ätzplatten zur Folge.

Um ein Vordringen des Ätzmediums zwischen den beiden Gehäuse­ hälften hindurch zu den seitlich über die O-Ringe hinausragenden Kantenbereichen der Ätzplatte zu verhindern, ist zwischen den beiden Gehäuseteilen eine weitere, äußere O-Ring-Dichtung vorgesehen, die die Ätzplatte vollständig umschließt. Ansonsten bestünde die Gefahr, daß seitlich zwischen den Gehäusehälften eindringendes Ätzmedium zu einer von den Kantenbereichen der Ätzplatte ausgehenden Ätzunterwanderung führen könnte.

Die beiden Gehäusehälften mit den ersten und zweiten O-Ring-Dichtun­ gen, der dazwischen angeordneten Ätzplatte und der äußeren O-Ring- Dichtung werden verschraubt oder verklemmt, so daß die O-Ring-Dich­ tungen ihre Dichtwirkung entfalten können, wobei die äußere O-Ring- Dichtung ein seitliches Eindringen der Ätzlauge verhindert, die O-Ring- Dichtung auf der Ätzplattenvorderseite ein Vordringen der Ätzlauge von der Ätzplattenvorderseite zur Ätzplattenrückseite verhindert und die O- Ring-Dichtung auf der Ätzplattenrückseite in Verbindung mit der O- Ring-Dichtung auf der Ätzplattenvorderseite eine sanfte Lagerung des Wafers und einen Abstand des Wafers zum Gehäuse gewahrleisten. Der O-Ring-Dichtung auf der Ätzplattenrückseite kommt somit keine Dich­ tungswirkung zu, soweit die äußere O-Ring-Dichtung wirksam abdichtet, sondern sie bildet im wesentlichen ein Widerlager zur O-Ring-Dichtung auf der Ätzplattenvorderseite.

Zwischen dem äußeren O-Ring und der Ätzplattenaußenkante ist üb­ licherweise im Gehäuse zusätzlich noch ein schmaler Zentrierring aus einem Polymermaterial vorgesehen, der einerseits für eine zentrale Lage der Ätzplatte im Gehäuse sorgt und andererseits verhindert, daß die Ätzplatte im Kantenbereich mit dem Gehäuse in Berührung kommt.

Schließlich ist üblicherweise noch ein besonderes Zentrierstück im Ge­ häuse vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Ätzplatte in dem Gehäuse in definierter Weise entsprechend ihrer orthogonalen Siliziumstrukturen ausgerichtet ist. Die Form des Zentrierstucks korrespondiert zu diesem Zweck mit einer Ausnehmung der im übrigen üblicherweise kreisrunden, scheibenförmigen Ätzplatte. Die Dichtungsringe zur Lagerung des Wafers werden auf der Ätzplattenvorderseite und -rückseite im Bereich des Zentrierstücks durch geeignete Maßnahmen entlang der Ausnehmung angeordnet. Das gestaltet sich bei der Verwendung von O-Ringen häufig schwierig.

Das Zentrierstück und der Zentrierring dienen somit beide als Zentrie­ rung, nämlich einerseits zum eigentlichen Zentrieren und andererseits zur korrekten Ausrichtung der Ätzplatte.

Die vorbeschriebenen Ätzdosen haben sich für besondere Anwendungs­ fälle als ungeeignet erwiesen. Insbesondere die fertiggeätzten Ätzplatten können so empfindlich sein, daß schon geringe ungleichmäßige Belastun­ gen zum Bruch der Ätzplatte führen. Solche Belastungen können von Anfang an bestehen und sich erst im Laufe des Ätzvorgangs auswirken, oder sie treten beim Entformen der Ätzplatte aus der Ätzdose auf, wenn zum Beispiel die Ätzplatte an den O-Ring-Dichtungen haftenbleibt. Je höher die Ätzbadtemperatur ist, desto größer ist die Gefahr des Haften­ bleibens. Aus diesem Grunde ist die Ätzbadtemperatur auf 80°C be­ schränkt, obgleich durch eine erhöhte Ätzbadtemperatur das Ätzverfah­ ren beschleunigt werden könnte.

Desweiteren hat sich das Vorwärmen der Dichtungen auf die Ätzbad­ temperatur, bevor die Ätzplatte zwischen den Gehäusehälften einge­ spannt wird, als aufwendig erwiesen. Außerdem ergeben sich immer wieder Probleme beim Einlegen der kreisrunden O-Ring-Dichtungen in dem Bereich der Ätzplattenausnehmung. Insgesamt wäre es auch wün­ schenswert, wenn die Ätzdose sowohl konstruktiv als auch bezüglich der Montage weniger aufwendig wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, eine Ätzdose vorzuschlagen, bei der die Bruchgefahr von Ätzplatten verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ätzdose mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß besteht zumindest der zwischen der Ätzplattenvorder­ seite und dem Gehäuse angeordnete Dichtungsring aus einem mikro­ porösen Fluorpolymer. Fluorpolymere haben die Eigenschaft geringer Adhäsivität, da sie nur in geringem Maße chemische Verbindungen eingehen, wodurch ein Haften der Ätzplatte an den Dichtungsringen weitgehend verhindert werden kann und zwar auch bei weitaus höheren Temperaturen als 80°C. Polytetrafluorethylen ist beispielsweise bis ca. 270°C temperaturbeständig. Die erfindungsgemaße Ätzplatte ist daher auch bei höheren Ätzbadtemperaturen einsetzbar und läßt sich wegen der Antihaft-Eigenschaften auch mehrfach verwenden.

Das mikroporöse Fluorpolymer ist für Gase durchlässig, für das Ätz­ medium dagegen zumindest im verspannten Zustand der Ätzdose un­ durchlässig. Unter "mikroporös" ist dabei ein Material zu verstehen, das sehr kleine, mikroskopische Hohlräume in der gesamten inneren Struktur aufweist, die untereinander so verbunden sind, daß sie einen durchgängi­ gen Luftpfad von einer Oberfläche zur anderen bilden. Die Verwendung solcher mikroporösen Dichtungsmaterialien hat den Vorteil, daß ein Vorwärmen der Dichtungsringe vor dem Verspannen einer Ätzplatte zwischen den Dichtungsringen nicht mehr nötig ist. Denn anders als bei üblichen Dichtungsmaterialien führt eine Ausdehnung der Luftvolumina innerhalb des Dichtungsmaterials aufgrund der hohen Ätzbadtemperatur nicht zu lokalen Spannungsspitzen, sondern die sich ausdehnende Luft kann aus den Poren der Dichtung entweichen. Vorzugsweise wird daher expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE) als Material für die Ring­ dichtungen verwendet.

Als besonders geeignet hat sich multiaxial expandiertes Polytetrafluor­ ethylen als Material für die Dichtungsringe erwiesen, da es besonders weich ist, so daß jegliche Fertigungstoleranzen problemlos ausgeglichen werden können. Das ePTFE hat eine Dichte von etwa 0,6 g/cm³ und ist auf circa 2,2 g/cm³ verdichtbar, wobei die Verdichtung lediglich zur Reduzierung der Materialstärke führt, ohne daß das Material in der Breitenabmessung zunimmt. Mikroporöses expandiertes Polytetrafluor­ ethylen ist in den US-Patentschriften 3,953,566 und 4,187,390 grund­ sätzlich beschrieben. Eine weitere wesentliche Eigenschaft von multiaxial expandiertem PTFE besteht darin, daß es nach einer Verdichtung nur zu ca. 10% zurückfedert, während die üblicherweise verwendeten O-Ringe aus EPDM zu 100% zurückfedern. Da das herkömmliche O-Ringma­ terial härter ist als ePTFE, bedarf es zum Ausgleich von Unebenheiten und Toleranzen eines vergleichsweise hohen Drucks, um die Gehäuse­ teile in abdichtender Weise zu verspannen. Entsprechend hoch sind bei herkömmlichen Ätzdosen die auf die von den Dichtungsringen auf die Ätzplatte ausgeübten Rückfederungskräfte. Im Vergleich dazu sind die von dem multiaxial expandierten Dichtungsmaterial ausgeübten Rück­ federungskräfte geringer und reichen für eine Restflächenpressung vollkommen aus.

Der Dichtungsring auf der Ätzplattenrückseite, der im wesentlichen als Widerlager wirkt, kann auch aus einem Elastomer, z. B. EPDM be­ stehen, um so eine höhere Elastizität zu erzeugen, während der Dich­ tungsring auf der Ätzplattenvorderseite vorzugsweise aus dem beschrie­ benen ePTFE besteht. In diesem Falle wird auch von einer "Mischbe­ dichtung" gesprochen.

Anstelle der handelsüblichen O-Ring-Dichtungen mit kreisförmigem Querschnitt werden vorzugsweise Dichtungsringe zur Lagerung und Abdichtung der Ätzplattenoberflächen verwendet werden, die zumindest auf der Seite, mit der sie an den Ätzplattenoberflächen anliegen, im unbelasteten Zustand eben sind. Dazu werden die Dichtungsringe aus einem porösen Fluorpolymerplattenmaterial herausgeschnitten. Es hat sich herausgestellt, daß die Bruchgefahr von Wafern durch diese Maß­ nahme verringert werden kann. Es wird vermutet, daß die bei bekannten Ätzdosen festzustellende Bruchgefahr durch eine linienartige Belastung der Ätzplattenoberflächen zurückzuführen ist, wobei die Linienbelastung auf der Ätzplattenvorderseite häufig nicht kongruent zu der Linienbe­ lastung auf der Ätzplattenrückseite ist. Bereits ein geringer Versatz der beiden Druckbelastungslinien kann in den empfindlichen Ätzplatten Spannungsspitzen hervorrufen, die zum Bruch führen können. Werden jedoch Dichtungsringe mit ebenen Kontaktflächen verwendet, so wird auf beiden Seiten der Ätzplatte eine Flächenbelastung erzeugt, wobei davon ausgegangen werden kann, daß selbst bei nicht absolut kongruen­ ten Flächenbelastungen dennoch zumindest eine weitgehende Über­ lappung der vorderseitigen Flächenbelastung zur rückseitigen Flächen­ belastung gegeben ist. Spannungsspitzen in der Ätzplatte werden dadurch wesentlich gemindert.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtungsringe nicht wie die üblichen O-Ring-Dichtungen Kreisform besitzen, sondern eine vorgegebene Form mit einer von der Kreisform abweichenden Innenkontur haben, die in etwa der Kontur der Ätzplatte nachgebildet ist. Solche Formen lassen sich durch Heraustrennen der Dichtungsringe aus Plattenmaterial leicht herstellen. Die besondere Form erleichtert es, die Dichtungsringe im Bereich des Zentrierstücks bzw. der entsprechenden Aussparung der Ätzplatte anzuordnen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Dichtungsringe und entweder das Zentrierstück oder der Zentrierring oder sowohl Zentrierstück als auch Zentrierring als ein einziges integra­ les Bauteil ausgebildet sind. Zu diesem Zweck weist zumindest einer der beiden Dichtungsringe radial außerhalb seiner zur Lagerung der Ätz­ platte vorgesehenen Dichtfläche einen Bereich größerer Dicke auf. Dieser Bereich größerer Dicke kann entweder das Zentrierstück oder den Zentrierring oder beides ersetzen. Ein solches integrales Bauteil kann zum Beispiel durch geringe Vorverdichtung der zur Lagerung der Ätz­ platte vorgesehenen Dichtfläche erzeugt werden. Es muß dabei jedoch sichergestellt sein, daß eine weitere, ausreichende Verdichtung des gering vorverdichteten Bereichs möglich bleibt, um die erforderliche Abdichtungswirkung zwischen Ätzplatte und Gehäuse noch erreichen zu können. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß sowohl Zentrierstück und Zentrierring als auch die äußere Ringdichtung integral mit einem Dichtungsring ausgebildet sind.

Aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen werden weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung erkennbar werden. Es bedeu­ ten:

Fig. 1a zeigt die auf eine Ätzplatte einwirkende Kräfteverteilung bei Verwendung einer Ätzdose mit herkömmlichen O-Ringen.

Fig. 1b zeigt die auf eine Ätzplatte einwirkende Kräfteverteilung bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Ätzdose mit Ringdichtungen rechteckigen Querschnitts.

Fig. 2 zeigt ein erstes Gehäuseteil 10 in der Ansicht von unten sowie zwei Klemmelemente 30.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ätzdose mit darin eingespannter Ätzplatte 100.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Dichtungsrings 11.

Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung der Fig. 3.

In Fig. 1a ist die Kräfteverteilung dargestellt, wie sie bei Ätzdosen herkömmlicher Art unter Verwendung von O-Ring-Dichtungen mit kreis­ förmigem Querschnitt auftritt. Die Kräfte sind durch Pfeile angedeutet, wobei die zugehörigen Wirkungslinien gestrichelt dargestellt sind. Wie zu erkennen ist, bedeutet ein leichter Versatz der ersten O-Ring-Dich­ tung 11 auf der Ätzplattenvorderseite gegenüber der zweiten O-Ring- Dichtung 21 auf der Ätzplattenrückseite, daß die Wirkungslinien der jeweiligen Kräftepaare auseinanderfallen. Ein Auseinanderfallen der Wirkungslinien kann auch durch unterschiedliche Toleranzen bei der Herstellung der O-Ringe verursacht werden. Dadurch werden Momente bezüglich der Dichtebene 1 erzeugt, die sich auf empfindliche Ätzplatten 100 zerstörend auswirken können.

Fig. 1b zeigt die Ringdichtungen 11, 21 mit ihren parallelen Dicht­ flächen 12, 22. Im Vergleich zu den im Stand der Technik verwende­ ten O-Ring-Dichtungen wird hier statt einer Linienkraft eine Flächen­ kraft auf die Ätzplatte ausgeübt, so daß etwaige Spannungsspitzen redu­ ziert werden. Hinzu kommt, daß sich die Flächenkräfte selbst bei nicht kongruenter Lage der Dichtungsringe 11, 21 zumindest in Teilbereichen, die mit Doppelpfeilen gekennzeichnet sind, überlappen. Auch dies wirkt sich im Endeffekt positiv auf etwaige ungleiche Kraftverteilungen aus. Es ist jedoch angestrebt, daß der erste Dichtungsring 11 und der zweite Dichtungsring 21 bezüglich der Dichtungsebene 1 vollkommen kongru­ ent sind, um eine ungleiche Kräfteverteilung möglichst zu vermeiden.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Ätzdose mit eingespannter Ätz­ platte 100 im Querschnitt dargestellt. Die Ätzdose besteht aus einem ersten, oberen Gehäuseteil 10 und einem zweiten, unteren Gehäuseteil 20. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 10, 20 ist eine Ätzplatte 100 angeordnet. Die Ätzplatte 100 ist zwischen einem ersten, oberen Dich­ tungsring 11 und einem zweiten, unteren Dichtungsring 21 gelagert. Während das erste, obere Gehäuseteil 10 eine Durchtrittsöffnung 19 aufweist, ist das zweite, untere Gehäuseteil 20 vollflächig geschlossen. Die oberen und unteren Gehäuseteile 10, 20 werden mittels halbring­ förmigen Klemmleisten 30 gegeneinander verspannt, wobei die vertikal wirkende Spannkraft von den Klemmringen 30 über die Gehäuseteile 10, 20 und die Ringdichtungen 11, 21 von beiden Seiten auf die Ätzplatte 100 ausgeübt wird.

Die bisher beschriebenen Bauelemente haben folgende Funktion: wenn die mittels den Klemmleisten 30 verspannte Ätzdose in ein Ätzbad ge­ hängt wird, kann das Ätzmedium durch die Durchtrittsöffnung 19 in dem ersten oberen Gehäuseteil 10 die Ätzplattenvorderseite angreifen und an solchen Stellen, an denen die Ätzplatte nicht beschichtet ist, den Siliziumkörper der Ätzplatte nach und nach wegätzen. Der erste, obere Dichtungsring 11 verhindert ein Vordringen der Ätzflüssigkeit zur Ätz­ plattenrückseite. Gleichzeitig wirkt der erste, oberste Dichtungsring 11 als ein weiches, oberes Lager für die empfindliche Ätzplatte. Der zwei­ te, untere Dichtungsring 21, der direkt gegenüber dem ersten, oberen Dichtungsring 11 bezüglich der Ätzplatte 100 angeordnet ist, dient im wesentlichen als weiches Widerlager. Sofern ein Eindringen der Ätzflüs­ sigkeit zwischen den beiden Gehäuseteilen 10, 20 hindurch zuverlässig ausgeschlossen ist, zum Beispiel durch das Vorsehen eines äußeren Dichtungsrings 40, hat der zweite, untere Dichtungsring 21 keine dich­ tende Funktion. Er muß lediglich elastisch sein, um als Widerlager für den oberen, ersten Dichtungsring 11 wirken zu können. Vorzugsweise werden jedoch identische erste, obere und zweite, untere Dichtungsringe 11, 21 eingesetzt, selbst wenn der zweite Dichtungsring 21 keine dich­ tende Funktion hat.

Der Begriff "Ring" oder "Dichtungsring" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist nicht im Sinne einer kreisrunden Form zu verstehen, sondern lediglich dahingehend, daß das entsprechende Element "in sich geschlossen" ist. Der Ring kann daher auch Einbuchtungen oder Aus­ stülpungen aufweisen oder beispielsweise dreieckig sein. Wichtig für den Dichtungsring 11 ist allein seine rundherum abdichtende Funktion.

Für den oberen, ersten Dichtungsring 11 und den unteren, zweiten Dich­ tungsring bzw. Widerlager 21 sind Nuten 13 bzw. 23 in den ent­ sprechenden Gehäuseteilen 10, 20 vorgesehen. Desweiteren ist in dem unteren Gehäuseteil 20 eine zusätzliche Nut für einen Zentrierring 50 vorgesehen, der ausnahmsweise nicht in sich geschlossen sein muß, da ihm lediglich die Funktion zukommt, jeglichen Kontakt zwischen der Außenkante der Ätzplatte 100 und den Gehäuseteilen 10 bzw. 20 zu verhindern. Der Zentrierring 50 wird dementsprechend durch einen einfachen Streifen vorbestimmter Länge aus polymerem Material gebil­ det, der in die in der unteren Gehäusehälfte 20 vorgesehene Nut einge­ legt wird. Die Nut 13 der oberen Gehäusehälfte ist dementsprechend so breit ausgelegt, daß der Zentrierring 50 von ihr mitaufgenommen werden kann. Das Vorsehen einer eigenen Nut für den Zentrierring 50 auch in der oberen Gehäusehälfte 10 würde Schwierigkeiten beim Zu­ sammensetzen der beiden Gehäuseteile 10, 20 mit sich bringen.

Eine weitere Nut 41 ist in dem ersten, oberen Gehäuseteil 10 zur Auf­ nahme einer äußeren Ringdichtung 40 vorgesehen. Die Nut 41 mit der Ringdichtung 40 könnten aber genauso gut in dem zweiten, unteren Gehäuseteil 20 angeordnet sein. Die Dichtung 40 hat die Aufgabe, ein Eindringen des Ätzmediums zwischen den beiden Gehäuseteilen 10, 20 zu verhindern. Dies ist selbst in dem Falle, daß das Widerlager 21 selbst als Dichtungsring ausgebildet ist, sinnvoll, um nämlich eine Ätzunter­ wanderung von der Außenkante der Ätzplatte 100 her zu verhindern.

Schließlich ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 10, 20 ein Zen­ trierstück 60 angeordnet. Das Zentrierstück 60 kann in einem der beiden Gehäuseteile durch Stecken, Schrauben oder Kleben fixiert sein. Das Zentrierstück 60 dient der Ausrichtung der Ätzplatte entsprechend ihrer orthogonal ausgerichteten Siliziumstrukturen. Zu diesem Zweck ist die Siliziumplatte nicht kreisrund ausgebildet sondern weist eine Aussparung auf, die zum Beispiel durch Fehlen eines Kreissegments realisiert sein kann. Das Zentrierstück 60 ist entsprechend dieser Aussparung geformt. In Fig. 2 ist ein Bereich 61 des ersten, oberen Gehäuseteils 10 gekenn­ zeichnet, in dem das Zentrierstück 60 fixiert sein kann. Die zentrale Lage der Ätzplatte 100 wird somit durch den Zentrierring 50 gewähr­ leistet, während eine Ausrichtung der Ätzplatte entsprechend ihrer orthogonalen Siliziumstrukturen durch das Zentrierstück 60 bewirkt wird. In Fig. 3 ist dementsprechend zu erkennen, daß die Ätzplatte 100 linker Hand an den Zentrierring 50 angrenzt und rechter Hand an das Zentrierstück 60.

Die beiden Gehäuseteile 10, 20 können beispielsweise mit den in Fig. 2 und 3 dargestellten halbkreisförmigen Klemmringen 30 gegen­ einander verspannt werden, wobei die Klemmringe seitlich auf den Rand der Gehäuseteile 10, 20 aufgeschoben werden, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet. Die Gehäuseteile 10, 20 können aber auch entweder nur oder zusätzlich verschraubt werden, wozu in den Gehäuseteilen 10, 20 Durchgangsbohrung 70 für eine Verschraubung vorgesehen ist.

Wie eingangs erwähnt, bestehen der erste Dichtungsring 11 und der zweite Dichtungsring 21 sowie vorzugsweise auch die äußere Ringdich­ tung 40 aus einem mikroporösen Fluorpolymer, vorzugsweise einem ePTFE-Material, worunter auch Mischungen mit anderen Materialien oder Zusätzen zu verstehen sind. ePTFE-Material ist antiadhäsiv und porös. Ein Vorwärmen der Dichtungsringe 11, 21 vor dem Einspannen der Ätzplatte 100 ist aufgrund der Porosität entbehrlich. Außerdem hat expandiertes PTFE günstigere Anpassungseigenschaften, indem es weich ist und hoch verdichtbar ist, also zum Ausgleich von Toleranzen be­ sonders geeignet ist, und sich nach einer Verdichtung mit relativ geringer Kraft zurückverformt. Das heißt, expandiertes PTFE ist teil­ weise elastisch. Die geringe Rückstellkraft reicht aber aus, um die er­ forderliche Restflächenpressung zwischen Dichtung und Gehäuseteilen bzw. Dichtung und Ätzplattenoberfläche zu gewährleisten. Besonders geeignet ist in diesem Zusammenhang multiaxial expandiertes PTFE, das zu ca. 10% elastisch zurückfedert und besonders weich ist.

Der zweite Dichtungsring 21, der insbesondere auch als Widerlager für den ersten Dichtungsring 11 wirkt, kann alternativ auch aus einem Elastomer bestehen, z. B. aus Ethylenpropylendienterpolymer (EPDM), um so eine höhere Elastizität zu erzielen. Jedoch ist der erste Dichtungs­ ring 11 weiterhin vorzugsweise aus ePTFE herzustellen. Dies führt zu einer Mischbedichtung. EPDM ist beispielsweise über die Fa. Busak & Shamban erhältlich.

Die Dichtungsringe 11 bzw. 21 werden vorzugsweise aus einem Platten­ material, das heißt aus Vollmaterial herausgetrennt. Solches Platten­ material aus expandiertem PTFE ist beispielsweise bei der Firma W.L. Gore & Associates GmbH, Putzbrunn, Deutschland unter dem Namen Gore-Tex GR erhältlich. Das Heraustrennen der Dichtungsringe 11 bzw. 21 erfolgt vorzugsweise durch Wasserstrahlschneiden mittels einer Wasserstrahlmaschine der Fa. Flow, kann aber auch durch Laserstrahl­ schneiden mittels einer Laserstrahlmaschine der Fa. United Laser Systems oder notfalls durch Ausstanzen erfolgen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Ringdichtungen 11, 21 aus Strangmaterial hergestellt werden, das zu einem Ring geschlossen wird. Problematisch ist in solchen Fällen aber die Schließstelle, da sie je nach Verbindungs­ art nicht genauso flexibel ist wie das übrige Dichtungsmaterial. Auch die Dichtigkeit an der Schließstelle ist nicht leicht zu gewährleisten.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der erste, obere Dichtungsring oder der zweite, untere Dichtungsring bzw. Wider­ lager 21 integral nur mit dem Zentrierstück 60 oder integral sowohl mit dem Zentrierstück 60 als auch dem Zentrierring 50 ausgebildet sind. Alternativ kann auch noch die äußere Ringdichtung 40 mit in das Inte­ gralbauteil integriert sein. In Fig. 4 ist ein erster Dichtungsring 11 dargestellt, der integral mit dem Zentrierstück 60, dem Dichtungsring 50 und der äußeren Ringdichtung 40 ausgebildet ist. Dementsprechend müssen selbstverständlich auch die Nut 13 und die Nut 41 als eine inein­ ander übergehende Nut ausgebildet sein. Man sieht bei dem in Fig. 4 dargestellten Dichtungsring 11 einen verdickten äußeren Bereich 25, der einerseits den Zentrierring 50 ersetzt (linke Seite der Darstellung), andererseits das Zentrierstück 60 (rechte Seite der Darstellung) und schließlich auch die Ringdichtung 40 (jeweils ganz außen) ersetzt. Auf­ grund der Funktion des Zentrierrings 50 ist es nicht notwendig, daß der Bereich 25 durchgängig verdickt ist.

Ein Zentrierring, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, kann zum Beispiel aus einer multiaxial expandierten PTFE-Folie hergestellt werden, die in den dickeren Bereichen 25 unverdichtet ist und an den Stellen 12, die zur Lagerung bzw. Abdichtung der Ätzplatte dienen, in geringem Maße vorverdichtet ist. Eine weitere Verdichtung des Materials im Bereich der Fläche 12 muß jedoch gewährleistet bleiben, damit die Dichtfunktion noch gewährleistet ist. Gerade dazu eignet sich aber multiaxial expan­ diertes PTFE, da eine Verdichtung von 0,6 g/cm³ auf 2,2 g/cm³ möglich ist, wobei im Normalfall eine Verdichtung von 0,6 g/cm² auf 0,82 g/cm² ausreichend ist. Es besteht somit noch genug Verdichtungsspielraum für die vorgeschlagene integrale Ausführungsform des Dichtungsrings 11.

Die in Fig. 3 dargestellten Dichtungsringe 11, 21 können zum Beispiel einen Innendurchmesser von 135 mm und einen Außendurchmesser von 142 mm, das heißt eine Breite von 3,5 mm aufweisen.

Als Ätzmedium kann eine 30 - 40%ige Kaliumlauge (KOH) verwendet werden, das die genannten Dichtungsmaterialien nicht angreift.

Claims (26)

1. Ätzdose zum Ätzen von Halbleiterscheiben umfassend:

• - einen ersten Dichtungsring (11) aus einem mikroporösen Fluor­ polymer und ein Widerlager (21) zur Lagerung einer Halb­ leiterscheibe (100) in einer Dichtebene (1) zwischen dem Dichtungsring (11) und dem Widerlager (21),
• - ein erstes Gehäuseteil (10) zur Aufnahme des ersten Dichtungs­ rings (11), wobei das erste Gehäuseteil (10) innerhalb eines von dem Dichtungsring (11) umgrenzten Bereichs eine Durchtritts­ öffnung (19) für den Durchtritt eines Ätzmediums aufweist, und
• - ein zweites Gehäuseteil (20) zur Aufnahme des Widerlagers (21).

2. Ätzdose nach Anspruch 1, wobei der erste Dichtungsring (11) und das elastische Widerlager (21) einander gegenüber auf den jeweili­ gen Seiten der Dichtebene (1) angeordnet sind.

3. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer äußeren Ringdichtung (40), welche zwischen dem ersten Gehäuseteil (10) und dem zweiten Gehäuseteil (20) angeordnet ist.

4. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer einen Zentrierring (50) umfassenden Zentrierung (50, 60) zum Zentrieren einer in der Dichtebene (1) anzuordnenden Halbleiterscheibe.

5. Ätzdose nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer ein Zentrierstück (60) umfassenden Zentrierung (50, 60) zum Ausrichten einer in der Dichtebene (1) anzuordnenden Halbleiter­ scheibe.

6. Ätzdose nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Zentrierung (50, 60) radial außerhalb des ersten Dichtungsrings (11) und radial innerhalb der äußeren Ringdichtung (40) angeordnet ist.

7. Ätzdose nach Anspruch 1 mit einer Nut (23) in dem zweiten Ge­ häuseteil (20) zur Aufnahme des Widerlagers (21).

8. Ätzdose nach Anspruch 1 mit einer ersten Nut (13) in dem ersten Gehäuseteil (10) zur Aufnahme des ersten Dichtungsrings (11).

9. Ätzdose nach Anspruch 2 mit einer zweiten Nut (41) in dem ersten Gehäuseteil (10) zur Aufnahme der äußeren Ringdichtung (40).

10. Ätzdose nach Anspruch 4 oder 5 mit einer dritten Nut (13, 61) in dem ersten Gehäuseteil (10) zur Aufnahme der Zentrierung (50, 60).

11. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Ver­ spannungseinrichtung (30) zum Verspannen des ersten Gehäuseteils (10) und des zweiten Gehäuseteils (20) gegeneinander, um eine Halbleiterscheibe (100) zwischen dem ersten Dichtungsring (11) und dem Widerlager (21) festklemmen zu können.

12. Ätzdose nach Anspruch 1, wobei die Verspannungseinrichtung (30) mindestens ein am Randbereich der ersten und zweiten Gehäuseteile (10, 20) angreifender Klemmring ist.

13. Ätzdose nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Verspannungsein­ richtung (30) mindestens eine Schraube aufweist.

14. Ätzdose nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Dichtungsring (11), die Zentrierung (50, 60) und die äußere Ringdichtung (40) integral als vorgeprägte Formdichtung ausgebildet sind.

15. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikroporöse Fluorpolymer expandiertes Fluorpolymer ist.

16. Ätzdose nach Anspruch 15, wobei das Fluorpolymer expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE) ist.

17. Ätzdose nach Anspruch 16, wobei das Fluorpolymer multiaxial expandiertes Polytetrafluorethylen ist.

18. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerlager elastisch ist.

19. Ätzdose nach Anspruch 18, wobei das Widerlager (21) als ein zweiter Dichtungsring ausgebildet ist.

20. Ätzdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerlager (21) und der erste Dichtungsring (11) aus demselben Material bestehen.

21. Ätzdose nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Widerlager (21) aus einem Elastomer besteht.

22. Ätzdose nach Anspruch 21, wobei das Elastomer Ethylenpropylen­ dienterpolymer (EPDM) ist.

23. Ätzdose nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der Dichtungs­ ring (11) eine von einer Kreisform abweichende Innenkontur auf­ weist.

24. Ätzdose nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Dichtungs­ ring (11) und das Widerlager (21) im wesentlichen parallele Ober­ flächen (12, 22) haben.

25. Ätzdose nach Anspruch 24, wobei die parallelen Oberflächen (12, 22) einander zugewandt sind.

26. Ätzdose nach Anspruch 25, wobei der Dichtungsring (11) und das Widerlager (21) bezogen auf die Dichtebene (1) seitlich versetzt zueinander angeordnet sind (Fig. 1b).