DE2708322C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem Halbleitermaterial - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem HalbleitermaterialInfo
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Abstract
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen grossflaechiger, extrem duenner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, durch ein das entsprechende Halbleitermaterial chemisch abtragende Loesungsmittel, bei dem die Halbleiterkristallscheibe in eine Halterung aus chemisch resistentem Material eingespannt einseitig abgeaetzt wird. Solche Folien koennen nicht nur als Masken fuer Roentgenlithographie oder als Praeparate fuer die Elektronenmikroskopie fuer kristallographische Untersuchungen, sondern auch fuer die Anwendung fuer integrierte Schaltkreise auf isolierenden Substraten oder auch als Strahlungsdetektoren Verwendung finden. Durch die Vorrichtung nach der Lehre der Erfindung ist die Moeglichkeit gegeben, gleichzeitig mehrere Siliciumscheiben zu behandeln, welche auch einzeln der Aetzapparatur entnommen werden koennen, ohne dass dabei die Vorrichtung abgeschaltet werden muss oder die Aetzung der anderen Kristallscheiben unterbrochen wird. Dadurch ist eine kontinuierliche, wartungsfreie Arbeitsweise moeglich. ...U.S.W
Description
3
heblich größere Durchmesser dunner Folien als bisher Fi g. 3. Zur Kontrolle des Ätzabtrags berindet sich au-
von noch gleichmäßigerer Dicke im Bereich von ßerhalb des Ätzbehälters 1 hinter der Ätzhalterung
2—5 μπι und hervorragender Oberflächenqualität her- eine aus einer Mikroskop-Lampe bestehende Lichtquel-
zustellen. Ie 20, welche durch Strahlung in Pfeilrichtung 21 im
Die Anwendung des Verfahrens ist nicht allein auf das 5 orangen-hellorangen Durchlicht das Ätzende bei
Dünnätzen von Siliciumkristallscheiben beschränkt, ca. 5 um anzeigt Dabei hat sich bei einer Ätztemperatur
sondern läßt sich auch unter Verwendung entsprechen- von ca. 200C (Raumtemperatur) eine Atzzeit von 20 Mider
Ätzflüssigkeiten für andere Halbleitermaterialien, nuten pro 100 um eingestellt Die Rotaäonsgeschwinz.
B. Galliumarsenid, mit einer aus Methane! und Brom digkeit wurde auf 50 UpM eingestellt; die Zahl der Hübestehenden.
Ätzlösung anwenden, ίο be betrug 20/min. Die entstandene Siliciumfolie wird
nehmen. Dabei wird in den F i g. 1 und 2 das in die Halte- ist die Möglichkeit gegeben, gleichzeitig mehrere SiIi-
rung eingespannte Ätzobjekt — im Ausführungsbei- ciumscheiben zu behändem, welche auch einzeln der
spiel ein Siliciumkristall — vor und nach der Dünnät- is Ätzapparatur entnommen werden können, ohne daß da-
zung im Schnittbild dargestellt; die F i g. 3 und 4 zeigen bei die Vorrichtung abgeschaltet wenden muß oder die
eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge- Ätzung der anderen Kristallscheiben unterbrochen
mäßen Verfahrens. wird. Dadurch ist eine kontinuierliche, wartungsfreie
Auf der Rückseite einer polierten Siliüumkristall- Arbeitsweise möglich. Der Endzustand ist durch die Bescheibe
4 von ungefähr 250 μπι Dicke und einem Durch- 20 obachtung im Durchlicht auf Toleranzen von 1 μπι Gemesser
von 50 mm wird durch planparalleles Feinschlei- nauigkeit sehr gut beobachtbar. Die Farben wechseln
fen eine glatte Oberfläche hergestellt Nachdem die ab 10 um von dunkelrot-hellrot-orange-hellorange bis
Scheibe 4 in konzentrierter Salpetersäure und einer Mi- gelb (ca. 2 μΐη).
schung aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid und Wasser
vom Schleifstaub gereinigt worden ist, wird sie mit der 25 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
geschliffenen Seite nach oben in einen Dreheinsatz 22
aus Polyvinylchlorid (PVC) eingespannt, der als Zahnrad
9 ausgeführt ist Nach Anbringen einer aus PVC bestehenden Überwurfmutter 5 entsteht dann das in Fig. 1
dargestellte Schnittbild.
F i g. 2 zeigt die Anordnung (4,5,22) nach dem Dünnätzen
der Siliciumscheibe 4 auf ca. 5 μπι (Endzustand).
Dabei wird die in F i g. 3 im Prinzip dargestellte Vorrichtung
benutzt Der Atzbehälter 1 besteht aus einer PVC-Wanne, welche mit einem Gemisch 2 aus 65%iger
Salpetersäure, 100%iger Essigsäure und40%iger Flußsäure
im Verhältnis 5 :1 :1 bis zu V3 Höhe gefüllt isu Bis
in die Höhe des Flüssigkeitsspiegels (2) ist in der rechten Hälfte der Wanne 1 eine als Kaskade ausgebildete
Trennwand 3 angebracht, über welche der Austausch der Ätzflüssigkeit 2 erfolgt. Die als Ätzobjekt dienenden
Siliciumkristailscheiben 4 werden, nachdem sie über Überwurfmuttern 5 aus PVC in dem Durchmesser der
Scheiben angepaßten Dreheinsätzen 22 aus transparentem PVC eingespannt sind, über Halterungen 6 mittels
Führungseinrichtungen 14 in senkrechter Position, d. h.
mit der geschliffenen Räche lotrecht, im Ätzbad 2 gehalten. Über eine Antriebsachse 7 und ein Antriebsritzel
8 wird die Kristallscheibe 4 in dem Dreheinsatz 22 entlang des als Zahnkranz ausgebildeten Randes 9 in Rotation
um die horizontal liegende Mittelachse der Scheibe 4 versetzt. Gleichzeitig wird auch in bestimmten Zeitabständen
die Ätzhalterung 6 mil der Siliciumscheibe 4 durch eine mit der Ätzhalterung 6 gekoppelte Nockenwelle
JO über die Nocken 11 in Auf- und Abwärtsbewegungen
(siehe Doppelpfeil 13) gebracht Mit dem Bezugszeichen 12 ist das Widerlager für die Nockenwelle
10 bezeichnet Für die Ausführung der Auf- und Abwärtsbewegungen des Ätzhalters 6 sind Nuten 15 angebracht,
eo
Über eine Pumpe 16 wird die Ätzflüssigkeit 2 über die
Kaskade 3 laufend aus dem Ätzbehälter 1 abgepumpt (siehe Pfeil 18) und, nachdem sie eine Filteranlage 17,
welche mit 10 μηι Tetrafluoräthylenfiltern bestückt ist,
passiert hat, wieder in den Ätzbehälter zurückgepumpt (siehe Pfeil 19).
F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht der F i g. 3 in Pfeilrichtung IV. Dabei gelten die gleichen Bezugszeichen wie in
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen großflächiger, ex- dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
trem dünner Folien aus einkristallinem oder polykri- 5 Ein solches Verfahren ist aus dem »Journal Physics E;
stallinem Halbleitermaterial, insbesondere aus Silici- Scientific Instruments« 1975, Vol. 8, Seiten 197 bis 199,
um, bei dem eine Halbleiterkristallscheibe in eine bekannt Dabei werden Siliciumkristallfolien für eiek-Halterung
aus chemisch resistentem Material einge- tronenmikroskopische Untersuchungen hergestellt,
spannt und unter Rotation mit einem Lösungsmittel welche bei einem Kristallscheibendurchmesser von
einseitig abgeätzt wird, dadurch gekenn- to 30mm eine Foliendicke bis herab zu 5μπι aufweisen
zeichnet, daß die polierten und oberflächenge- können. Das bekannte Dünnätzverfahren erfolgt in eireinigien
Halbleiterkristallscheiben auf ihrer für den nem Ätzbad, wobei die Probe mit einer Ausgangsstärke
chemischen Abtrag vorgesehenen Seite planparallel von 200—250 μπι in eine aus chemisch resistentem Mefeingeschliffen
werden, daß dann die Kristallschei- terial bestehende Halterung eingespannt und um ihr«;
ben in die Halterungen eingespannt um ihre hori- is vertikal liegende Mittelachse in Umdrehungen versetzt
zontal liegende Mittelachse in dem Ätzbad in Rota- wird. Als Ätzlösung wird eine aus Harnstoff, 40%iger
tion versetzt werden, und daß dabei das Ätzbad lau- Flußsäure, 100%iger Salpetersäure und 100%iger Esfend
mit einer umgepumpten und filtrierten Ätzlö- sigsäure 1:1 mit Wasser verdünnt, bestehende Misung
beschickt wird. schung verwendet Ein Nachteil, der diesem Verfahren
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 anhaftet, ist die Entstehung von Gasblasen als Reakzeichnet,
daß zusätzlich zur Rotation auf die Kri- tionsprodukte auf der abzutragenden Oberfläche, welstalischeiben
mittels eines Exzenters eine insbeson- ehe die Gleichmäßigkeit des Abtrags erheblich stören
dere ungleichmäßige Auf- und Abwärtsbewegung und damit die Qualität der Kristalloberfläche sehr beausgeübt
wird. einträchtigten. Außerdem erreicht der Durchmesser der
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge- 25 verwendeten Folien bei 30 mm 0 einen Grenzwert;
kennzeichnet, daß die Rotation in Abhängigkeit vom größere Kristallscheiben konnten mit dem bekannten
Durchmesser der Scheibe auf 50—150 UpM einge- Verfahren nicht geätzt werden, weil ein gleichmäßiger
stellt wird, wobei mit wachsendem Durchmesser die Abtrag nicht mehr zu erzielen ist
Rotationsgeschwindigkeit vermindert wird. Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfin-
Rotationsgeschwindigkeit vermindert wird. Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfin-
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- 30 dung, diese Nachteile zu vermeiden und vor allen Dinkennzeichnet,
daß die Exzenterbewegung auf gen auch Halbleiterkristallscheiben von 50 mm 0 und
10—30 Hübe/min eingestellt wird. darüber für ein Dünnätzverfahren zugänglich zu ma-
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge- chen. Solche Folien könnten dann nicht nur als Masken
kennzeichnet, daß man zur Herstellung einer Silici- für Röntgenlithographie oder als Präparate für die Elekumfolie
mit einer Dicke von kleiner 5 μπι und einem 35 tronenmikroskopie für kristallographische Untersu-Durchmesser
von 50 mm von einer Siliciumscheibe chungen, sondern auch für die Anwendung für integriervon
250 μπι Dicke ausgeht, als Ätzbad ein Gemisch te Schaltkreise auf isolierenden Substraten oder auch
aus 65%iger Salpetersäure, lOO°/oiger Essigsäure als Strahlungsdetektoren Verwendung finden.
und 4O°/oiger Flußsäure im Verhältnis 5:1:1 ein- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Versetzt
die Ätzzeit auf ungefähr 50 min, die Rotations- 40 fahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichgeschwindigkeit
der Scheibe auf 50 UpM und die nenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst
Zahl der Hübe auf 20 Hübe/min einstellt. Dabei ist in einer Weiterbildung des Erfindungsge-
Zahl der Hübe auf 20 Hübe/min einstellt. Dabei ist in einer Weiterbildung des Erfindungsge-
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dankens vorgesehen, daß zusätzlich zur Rotation auf die
nach Anspruch 1 bis 5 mit einem Behälter und Dreh- Kristallscheiben mittels einer Exzenterwelle eine insbeeinsätzen
aus einem transparenten Kunststoff, vor- 45 sondere ungleichmäßige Auf- und Abwärtsbewegung
zugsweise aus Polyvinylchlorid (PVC), wobei die ausgeübt wird.
Dreheinsätze mit Ritzel gekoppelt und mit Über- Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die
wurfmuttern versehen sind, dadurch gekennzeich- Rotation in Abhängigkeit vom Scheibendurchmesser
net, daß eine Trennwand (3) vorgesehen ist, daß die auf 50 bis 150 UpM eingestellt wird, wobei mit wachsen-Dreheinsätze
(22) durch Halterungen (6) in Füh- 50 dem Durchmesser die Rotationsgeschwindigkeit verrungseinrichtungen
senkrecht gelagert sind, und daß mindert wird, d.h., bei Kristallscheiben mit einem
eine mit den Halterungen (6) verbundene, von außen Durchmesser von 50 mm wird die Rotationsgeschwinantreibbare
Nockenwelle (10), eine Pumpeinrich- digkeit langsamer eingestellt als bei einer Scheibe mit
tung (16) und eine Filtereinrichtung (17) für das Lö- 30 mm Durchmesser,
sungsmittel vorgesehen sind. 55 Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbei-
sungsmittel vorgesehen sind. 55 Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbei-
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- spiel nach der Lehre der Erfindung wird die Exzenterbezeichnet,
daß außerhalb des Behälters eine Mikro- wegung auf 10—30 Hübe/min eingestellt und das Ätzskoplampe
(20) so angeordnet ist daß ihre Strahlung bad während des Ätzabtrags laufend umgepumpt, woauf
die Rückseite des Dreheinsatzes trifft. bei eine Filterung über Tetrafluoräthylenfilter erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch 60 Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung hat gegekennzeichnet
daß die Filter aus Tetrafluoräthylen genüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, daß
bestehen. durch die senkrechte Position der Kristallscheibe im
Ätzbad und durch die gleichzeitige Rotation und Auf-
und Abwärtsbewegung durch die Exzenterwelle ein
65 Festhaften von Gasblasen am Ätzobjekt weitgehend verhindert wird, was durch das Umpumpen und Filtrie-
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfah- ren der Ätzflüssigkeit während des Betriebes noch weiren
zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien ter verbessert wird. Auf diese Weise ist es möglich, er-
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772708322 DE2708322C2 (de) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem Halbleitermaterial |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19772708322 DE2708322C2 (de) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem Halbleitermaterial |
Publications (2)
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|---|---|
| DE2708322A1 DE2708322A1 (de) | 1978-08-31 |
| DE2708322C2 true DE2708322C2 (de) | 1986-02-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19772708322 Expired DE2708322C2 (de) | 1977-02-25 | 1977-02-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen großflächiger, extrem dünner Folien aus einkristallinem oder polykristallinem Halbleitermaterial |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO1999005344A1 (de) * | 1997-07-28 | 1999-02-04 | Nft Nanofiltertechnik Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung | Verfahren zur herstellung eines filters |
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1977
- 1977-02-25 DE DE19772708322 patent/DE2708322C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2708322A1 (de) | 1978-08-31 |
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