DE3306331C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von Substrat-Material - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum chemischen Ätzen von Scheiben, insbesondere Halbleiter-Wafer-Material, in einer Ätzlösung zur Entfernung von Oberflächenspannungen, die durch mechanische Bearbeitungsschritte, wie insbesondere Läppen und Polieren, aufgeprägt sind. Die Vorrichtung besteht aus einer in der Ätzlösung um eine Achse drehbar gelagerte Scheibe, die zumindest auf einer ihrer beiden Hauptoberflächen mit zumindest einem nutartigen Flüssigkeitsströmungskanal versehen ist. Außerdem weist die Vorrichtung Halterungen für die Wafer auf, die die Wafer in unmittelbarer aber berührungsfreier flächiger Gegenüberstellung zu den beiden Hauptoberflächen der drehbaren Scheibe halten können. Während des Betriebs der Vorrichtung werden sowohl die drehbare Scheibe als auch die Wafer jeweils um ihre eigene Achse gedreht, während gleichzeitig die Wafer radial zur sich drehenden Scheibe translatorisch hin- und hergeführt werden. Durch diese Ausbildung der drehbaren Scheibe und der Bewegungskoordination wird ein hohes Maß der Homogenität des Ätzvorganges auf der Waferoberfläche erhalten.

Description

a) das Substrat an einer Halterung so befestigt wird, daß nur die der Scheibe zugewandte Oberfläche des Substrats frei der Atzlösung ausgesetzt ist und dabei das Substrat einer Haupto&erfläche der Scheibe gegenüberliegt, die mit zumindest einem Flüssigkeitsströmungskanal versehen ist,

b) die einander zugewandten Oberflächen des Substrats und der drehbaren Scheibe exakt parallel angeordnet werden, so daß diese Oberflächen durchgehend einen konstanten Abstand zueinander aufweisen,

c) das Substrat und die drehhbare Scheibe unabhängig voneinander durch voneinander getrennte Antriebsmittel jeweils um ihre Achse gedreht werden, so daß sie sich relativ zueinander drehen, und

d) die Hin- und Herbewegung in radialer Richtung der drehbaren Scheibe nu von dem Substrat ausgeführt wird, so daß sich hierdurch eine zusätzliche Relativbewegungskomponente zwischen dem Substrat und der drehbaren Scheibe ergibt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die drehbare Scheibe auf jeder ihrer beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit mindestens einem Flüssigkeitsströmungskanal versehen ist und daß jeder dieser beiden Hauptoberflächen zugeordnet eine Halterung für das Substrat vorgesehen ist, wobei das auf einer der beiden Halterungen gehalterte Substrat nach dem Ätzen einer seiner beiden Oberflächen auf die zweite Halterung in der Weise übergeben wird, daß bei der Halterung auf der zweiten Halterung die jeweils andere Oberfläche des Substrats der Ätzlösung ausgesetzt ist, und anschließend in der Ätzlösung geätzt wird.

3. Vorrichtung zum chemischen Ätzen der Oberfläche eines Substrat-Materials in einer in einem Tank vorgelegten Ätzlösung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer in der Ätzlösung um eine Achse drehbaren Scheibe und Antriebsmitteln zum Drehen der Scheibe um diese Achse, Halterungen zum Haltern eines Substrats in flächiger Gegenüberstellung zur Oberfläche der drehbaren Scheibe in der Weise, daß die der Oberfläche der drehbaren Scheibe zugewandte Oberfläche des Substrats im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der drehbaren Scheibe ist, mit der Oberfläche der drehhbaren Scheibe einen Spalt bildet und so der Ätzlösung frei ausgesetzt ist, ferner mit Antriebsmitteln zum Drehen des Substrats um seine Achse und mit Mitteln zum Hin- und Herbewegen des Substrats in radialer Richtung der drehbaren Scheibe während der Drehung des Substrats und der drehbaren Scheibe, dadurch gekennzeichnet daß die drehbare Scheibe mindestens einen Flüssigkeitsströmungskanal auf mindestens einer ihrer beiden Hauptoberflächen aufweist die einander zugewandten Oberflächen des Substrats und der drehbaren Scheibe exakt parallel angeordnet sind, so dM3 diese

ίο Oberflächen einen konstanten Abstand zueinander aufweisen, die Antriebsmittel zum Drehen der drehbaren Scheibe und des Substrats voneinander getrennt sind, so daß die Drehbewegungen des Substrats und der drehbaren Scheibe unabhängig voneinander erfolgen und die Mittel zum Hin- und Herbewegen des Substrats so ausgelegt sind, daß nur das Substrat und nicht auch die drehbare Scheibe bewegt wird, so daß sich eine translatorische Relativbewegung von Substrat und Scheibe ergibt während gleichzeitig die drehbare Scheibe und das Substrat in eine Drehbewegung versetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Flüssigkeitsströmungskanäle jeweils als Nut ausgebildet sind, die radial verlaufend in die Oberfläche der drehbaren Scheibe eingeformt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsströmungskanäle in Form einer Spiralnut ausgebildet sind, die in der Oberfläche der drehbaren Scheibe um deren Zentrum herum eirsgeformt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die drehbare Scheibe auf beiden ihrer einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit jeweils mindestens einem Flüssigkeitsströmungskanal versehen ist und daß auf jeder der beiden Seiten der drehbaren Scheibe eine Halterung für das Substrat angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Substrat durch einen vakuumbeaufschlagten Saugkopf gehaltert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die drehbare Scheibe um eine senkrechte Achse drehbar ist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die drehbare Scheibe auf einer horizontal gelagerten Welle gehaltert ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemischen Ätzen der Oberfläche eines Substrat-Materials der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus »IBM Techn. Disci. Bull.«. Bd. 21, Nr. 7, Dezember 1978, Seite 2849, bekannt.
Speziell handelt es sich dabei um ein Verfahren und

eine Vorrichtung zum chemischen Ätzen von Substrat-Material in einer Ätzlösung, mit denen insbesondere Halbleiter-Substrate, vor allem Silicium-Substrate, durch chemisches Ätzen in einer Ätzlösung mit hochgradig planen ebenen Oberflächen mit außerordentlich guter Flächenparallelität der beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Substrats hergestellt werden.

Es ist bekannt, daß Substrate, insbesondere Silicium-

Substrate, aus denen die verschiedensten elektronischen Bauelemente hergestellt werden, durch Schneiden und Schleifen eines stabförmigen Einkristalls, im Fall von Silicium aus hochreinem Silicium, hergestellt werden. Das Schneiden erfolgt dabei so, daß dünne Siliciumscheibchen, nämlich die Substrate bzw. ihre Vorformen, entstehen. Anschließend werden die geschnittenen Substrate geläppt und spiegelpoliert. Es ist ersichtlicherweise unvermeidbar, daß die so hergestellten und polierten Oberflächen dv^ Silicium-Substrats mehr oder minder großen mechanischen Verspannungen unterworfen sind, die durch die mechanischen Bearbeitungsschritte erzeugt werden. Es ist daher gebräuchliche Praxis, die solcherart verspannten Oberflächenschichten des Silicium-Substrats durch chemisches Ätzen der Oberfläche in einer Ätzlösung zu entfernen, bevor das Silicium-Substrat der Weiterverarbeitung zum elektronischen Bauelement unterzogen wird.

Wesentlich ist dabei selbstverständlich, daß die Ätzreaktion im Ätzmittel homogen über die gesamte Oberfläche des Substrats fortschreitet und lokale Oxidationsreaktionen ausgeschlossen sind. Essentiell ist weiterbin, daß der Ätzvorgang auf der gesamten Oberfläche schlagartig zum selben Zeitpunkt beendet wird, so daß die Uniformität der freigelegten Oberfläche homogen über die gesamte Oberfläche des Substrats ohne lokale Ausnahmen gewährleistet ist Nur so werden hochgradig plane Oberflächen mit guter Parallelität der beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Substrats im fertigen Substrat gewährleistet

Ein solchermaßen gleichmäßiges Fortschreiten der Ätzreaktion auf der Substratoberfläche wird erhalten, wenn das in der Ätzlösung auf der Substratoberfläche durch die Ätzreaktion gebildete Oxidationsprodukt rasch aus der Oberflächenregion herausdiffundiert und die bei der Reaktion freigesetzte Reaktionswärme rasch üisiipieri, so daß stets frische Atzlösung mit frischer freigelegter Substratoberfläche im turbulenten Fluß in Berührung gelangt und so das mittlere Berührungszeitintervall eines Volumenteils der Ätzlösung mit der Substratoberfläche auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Zur Gewährleistung der vorstehend dargelegten Idealbedingungen der Berührung zwischen det' Substratoberfläche und der Ätzlösung sind im Stand der Technik bereits die verschiedensten Vorrichtungen bekanntgeworden, die sämtlich dem Ätzen von Substrat-Material dienen. So ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, bei der mehrere Substrate horizontal oder vertikal eingespannt in einem Gehäuse parallel zueinander und mit engen und gleichmäßigen Abständen untereinander gehaltert werden, wobei der Fluß der Ätzlösung im Spalt zwischen den parallelen Substraten dadurch beschleunigt wird, daß die Substrate um ihre eigene Achse oder gemeinsam um eine äußere Achse gedreht werden oder daß die Beschleunigung des Ätzlösungsstroms durch den Turbulenzeffekt aufsteigender Blasen bewirkt wird.

Diese bekannten und gebräuchlichen Vorrichtungen weisen jedoch noch keine zufriedenstellende Homogenität der Ätzreaktion auf. da zwischen den einander gegenüberstehenden Substraten Lokalreaktionen der Ätzlösung, die zwischen den beiden Oberflächen hängenbleibt, eintreten, wodurch eine Akkumulation des Reaktionsproduktes unvermeidbar ist und zusätzlich lokale Temperaturerhöhungen in der Ätzlösung unvermeidbar sind. Mit zunehmendem Durchmesser der Substrate nimmt die Ter.denz zum Auftreten solcher inhomogener Oxidationsreaktionen zu. Diese Problematik wird um so gravierender, als die Halbleitertechnologie zunehmend größere Substratoberflächen benötigt

Zur Herstellung absolut homogen geätzter großer Substratoberflächen stehen bislang keine Verfahren und keine Vorrichtung zur Verfügung. Angesichts dieses Standes der Technik üegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen das Substrat-Materia! mit hoher Wirksamkeit und Zuverlässigkeit abschließend so bearbeitet wird, daß hochgradig plane und außerordentlich gut flächenparallele Oberflächen erhalten werden, weil bei deren Herstellung keine inhomogenen Reaktionsverläufe mehr vorkommen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens bzw. der Vorrichtung zu seiner Durchführung erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 3 gelöst

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeisp.ielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstel' -g und im Querschnitt ein Substrat und eine drehbare Scheibe mit Kanälen für den Flüssigkeitsstrom,
F i g. 2 in schematischer perspektivischer Darstellung die Relativbewegungen, die das Substrat und die drehbare Scheibe relativ zueinander ausführen,

F i g. 3a bis 3d Beispiele für die Anordnung der Strömungskanäle für die Flüssigkeit die auf der Oberfläche der drehbaren Scheibe ausgebildet sind, Fig.4 im Vertikalschnitt eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung, und
F i g. 5 einen Schnitt nach V-V in F i g. 4. Wie bereits vorstehend erläutert, beruht das in der Vorrichtung verwirklichte Prinzip, das die unerwarteten

Verbesserungen bei der Ätzung von Substraten liefert, darauf daß das unter Wahrung eines geringen Flächenabstandes in dichter Gegenüberstellung zur gedrehten Scheibe gehalterte und gedrehte Substrat relativ zu dieser Oberfläche der sich drehenden Scheibe, in de · Strömungskanäle für die Flüssigkeit ausgebildet sind, gleichzeitig translatorische Bewegungen in radialer Richtung bei-dglich der sich drehenden Scheibe ausführt.

Anhand der Figuren ist die Vorrichtung im folgenden im einzelnen beschrieben.

In der F i g. 1 ist schematisch der Vorgang zur Erzielung der angestrebten Homogenität der Ätzreaktion auf der Oberfläche des Substrats dargestellt. Das Substrat ist dabei dicht über der Oberfläche einer drehbaren Scheibe, die mit Flüssigkeitsströmungskanälen versehen ist, gehaltert. Dabei wird das Substrat 1 an einer seiner beiden Haupioberßächen durch einen Saugkopf 2 gehalten, so daß die gegenüberliegende Oberfläche des Substrats 1 vollkommen freiliegt Die freie Oberfläche d".s Substrats 1 liegt dicht, jedoch nicht direkt berührend, der Oberfläche einer rotierbaren Scheibe 3 gegenüber, auf der nutai .ig Strömungskanäle 4 für eine Flüssigkeit ausgebildet sind, und zwar in regelmäßigen Abständen voneinander. Sowohl das Substrat 1 als auch die drehbare Scheibe 3 werden beide in der Ätzlösung gedreht, um eine standige Relativbewegung der beiden Konstruktionselemente gegeneinander zu gewährleisten. Durch die Flüssigkeitsströmungskanäle 4 auf der Oberfläche der drehbaren Scheibe 3 wird die Ätzlösung zwischen dem Substrat 1 und der drehbaren Scheibe 3 einer Zwangskonvektion unterworfen und gleichzeitig in Berührung mit der Oberfläche des Substrats I gebracht, und zwar in turbulentem Fluß, so daß der Austausch der erschöpften Ätzlösung auf der Substratober-

fläche bei erhöhter Temperatur wirksam erfolgt, indem frische Anteile der Ätzlösung in den Flüssigkeitsströmungskanälen 4 der sich drehenden Scheibe 3 zugeführt werden. So kann im Ergebnis eine lokale Temperaturerhöhung der Ätzlösung auf der zu behandelnden Sub- s stratoberfläche und eine unerwünschte Lokalisierung der Ätzreaktion nur auf Teile der SuLjtratoberfläche wirksam unterdrückt werden. Frische Anteile der Ätzlösung werden kontinuierlich über die Flüssigkeitsströmungskanäle 4 der rotierenden Scheibe 3 über die gesamte Oberfläche des Substrats 1 gleichmäßig verteilt auf diese gesamte Oberfläche aufgebracht, wobei durch die Drehung der beiden einander gegenüberstehenden Oberflächen und die Relativbewegung der beiden Oberflächen gegeneinander gewährleistet ist, das eine unge- is wohnliche Homogenität hinsichtlich des Fortschreitens der Ätzreaktion gewährleistet ist, wodurch wiederum in höchstem Grad eine gute Ebenheit und ein hohes Maß an Parallelität der Oberflächen des Substrat? 1 erhalten wird.

Zur Gewährleistung der vorstehend dargelegten Idealbedingungen der Berührung zwischen der Substrat-Oberfläche und der Ätzlösung sind im Stand der Technik bereits die verschiedensten Vorrichtungen bekanntgeworden. So beschreibt beispielsweise das »IBM Technical Disclosure Bulletin«. Bd. 21, Nr. 7, Dezember 1978, Seite 2849, eine Vorrichtung, bei der mehrere Substrate in einem Gehäuse im wesentlichen parallel zueinander zwischen Teflonscheiben gehaltert sind, wobei je zwei benachbarte Teflonscheiben ein Abteil bilden, in das tin Substrat-Plättchen einsetzbar ist; das Gehäuse kann um eine Achse gedreht und gleichzeitig in horizontaler Richtung in der Ätzlösung bewegt werden. Ebenfalls sind ähnliche Vorrichtungen bekannt, bei denen mehrere Substrate horizontal oder vertikal eingespannt in ein Gehäuse parallel zueinander und mit engen und gleichmäßigen Abständen untereinnder gehaltert werden und der Ruß der Ätzlösung im Spalt zwischen den parallelen Substraten dadurch beschleunigt wird, daß die Substrate um ihre eigene Achse oder gemeinsam um eine äußere Achse gedreht und gegebenenfalls in horizontaler oder vertikaler Richtung bewegt werden oder daß die Beschleunigung des Ätzlösungsstroms durch den Turbulenzeffekt aufsteigender Blasen bewirkt wird.

In der F i g. 2 sind die Relativbewegungen des Substrats I und der drehbaren Scheibe 3 mit den Flüssigkeitsströmungskanälen 4 auf ihrer Oberfläche relativ zueinander schematisch dargestellt, und zwar in perspektivischer Ansicht In der Darstellung der F i g. 2 sind aus Gründen der überschaubareren Wiedergabe nur zwei radiale Flüs-jgkeitskanäle 4 gezeigt.

Dabei ist jedoch zu beachten, daß die drehbare Scheibe 3 zahlreiche gleichartig ausgebildete Flüssigkeitskanäle aufweist, die radial über die gesamte Oberfläche gleichmäßig mit gleichem Winkelabstand voneinander verteilt angeordnet sind. Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß das Substrat 1 durch den in der F i g. 2 nicht dargestellten Unterdruckkopf im wesentlichen senkrecht gehalten wird und in Richtung des in der F i g. 2 gezeigten Doppelpfeils A auf- und abbewegt wird, d. h. in radialer Richtung relativ zur drehbaren Scheibe auf- und abbev/egt wird, während gleichzeitig ein nur schmaler Spalt zwischen dem Substrat 1 und der drehbaren Scheibe 3 aufrechterhalten wird. Gleichzeitig mit dieser Auf- und Abbewegung wird das Substrat um seine eigene Achse in Richtung des in der F i g. 2 gezeigten Pfeils B gedreht Andererseits ist die drehbare Scheibe 3 mit Strömungskanälen 4 für die Flüssigkeit versehen und wird um ihre eigene Achse im Sinne des Pfeils C(F i g. 2) so gedreht, daß die Geschwindigkeitsdifferenz der Relativbewegungen des Substrats 1 und der sich drehenden Scheibe

3 in weiten Grenzen von Abschnitt zu Abschnitt variiert und entsprechend auch der mittlere Berührungspfad eines Volumenteils der Ätzlösung zwischen dem Substrat 1 und der Scheibe 3, bezogen auf die Oberflächeneinheit auf dem Substrat 1, außerordentlich klein ist, wodurch ein hohes Maß der Homogenität des Fortschreitens der Ätzreaktion über die gesamte Oberfläche des Substrats 1 garantiert ist.

Im einzelnen sind die Anordnung und die Ausbildung der Strömungskanäle 4 für die Flüssigkeit auf der Oberfläche der drehbaren Scheibe 3 nicht spezifisch kritisch. Verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnung dieser Kanäle sind in den F i g. 3a bis 3d gezeigt, ohne daß damit die möglichen Konfigurationen erschöpft sind.

Bei der in der F i g. 3a gezeigten Anordnung verläuft jeder der Strömungskanäle 4 für die Flüssigkeit in streng radialer Richtung und erstreckt sich auf der Scheibe 3 von deren zentraler öffnung bis zum Außenrand der Scheibe 3. Bei dem in F i g. 3b gezeigten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich kürzere Kanäle ausgebildet, die sich vom Rand der Scheibe 3 in Richtung zu deren Mittelpunkt hin, jedoch nicht bis zur Mittelöffnung der Scheibe erstrecken. Diese kurzen Strömungskanäle "ind jeweils als alternierend zwischen Kanälen der in Fig.3a gezeigten Art ausgebildet, die bis zur zentralen öffnung der sich drehenden Scheibe 3 durchgehen. Die in den F i g. 3c und 3d gezeigten Strömungskanäle für die Flüssigkeit sind wirbelartig oder spiralförmig um das Zentrum der Scheibe 3 herum ausgebildet. Entscheidend bei allen möglichen Anordnungen der für die Flüssigkeit in der Oberfläche der Scheibe 3 ausgebildeten Strömungskanüle 4 ist dabei lediglich, daß die Kanäle 4 in regelmäßigen Intervallen bzw. mit gleichmäßiger Steigung oder Aufeinanderfolge ausgebildet sind. Dabei ist die Tiefe der nutartigen Strömungskanäle

4 im einzelnen nicht spezifisch kritisch.

Weiterhin können ähnliche Wirkungen wie mit den Strömungskanälen 4 dadurch erzielt werden, daß statt der oder zusätzlich zu den nutartigen Strömungskanälen 4 in der drehbaren Scheibe 3 zahlreiche öffnungen oder Ausnehmungen geeigneter Öffnungsfiäche und Tiefe ausgebildet sind. Dabei sind die Anzahl, Größe und Form der Strömungskanäle 4 für die Flüssigkeit und/oder der öffnungen oder Ausnehmungen in der drehbaren Scheibe 3 im Hinblick darauf festzulegen, wie groß die Vorrichtung ausgelegt ist, welche Abmessungen das Substrat hat, welcher Art die Ätzlösung l*t und anderer entsprechender Parameter, die in die Ätzcharakteristik eingehen. Vorzugsweise ist die drehbare Scheibe 3 auf ihren beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit solchen Flüssigkeitsströmungskanäien 4 ausgebildet, so daß eine einzige drehbare Scheibe gleichzeitig der Behandlung und chemischen Ätzung von zwei Substraten auf den beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen der Scheibe in der Ätzlösung dienen kann. Dabei kann eine solche Vorrichtung selbstverständlich zwei und auch mehr solcher drehbarer Scheiben in dem Tank aufweisen, der die Ätzlösung enthält, so daß eine große Anzahl von Substraten gleichzeitig geätzt werden kann.

In den F i g. 4 und 5 sind in schematischer Darstellung und in senkrecht zueinander stehenden Schnitten verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung dargestellt wobei der in F i g. 4 gezeigte

Schnitt in der Drehachse der drehbaren Scheibe 3 verläuft, während der in F i g. 5 gezeigte Schnitt senkrecht zu dieser Drehachse der rotierenden Scheibe 3 gelegt ist. Die in diesen Figuren gezeigte drehbare Scheibe 3 weist auf ihren beiden einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen Flüssigkeitsströmungskanäle 4 auf. Die drehbare Scheibe 3 ist im wesentlichen senkrecht stehe;>j im Tank 5, der die Ätzlösung enthält, gelagert, und zwar mittels einer Welle 6, dl·; ihrerseits an zwei einander gegenüberliegenden Behiälterwänden des Ätzlanks 5 in Lagern 7 drehbar gelagert ist. Die Welle 6 wird mittels einer Magnetkupplung 8 gedreht, um eine gleichmäßige Rotation der Scheibe 3 zu gewährleisten.

In dichter flächiger Gegenüberstellung zu jeder der beiden Hauptoberflächen der drehbaren Scheibe 3, die mit den Flüssigkeitsströmungskanälen 4 versehen sind, sind Substrate 11 und 12 auf jeweils einem Vakuumkopf

21 bzw. 22 in der Weise gehaltert, daß zwischen der freien Oberfläche der Siihstmte 11 bzw. 12 und einer der beiden Oberflächen der drehbaren Scheibe 3 ein schmaler Luftspalt bleibt. Jeder der beiden Vakuumköpfe 21,

22 ist über Schläuche 9 an eine in den Figuren nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen und an Armen 10 gehaltert. Die Vakuumköpfe 21,22 sind drehbar und werden von jeweils zugeordneten Motoren 13 über Triebe, hier Treibriemen 14, 14 angetrieben. Statt der Riemenräder und der Treibriemen 14, 14 kann selbstverständlich ein Zahngetriebe vorgesehen sein. Die Haltearme 10, 10 sind alternierend abwärts und aufwärts verschiebbar, beispielsweise durch eine Kolben-Zylinder-' 'orrichtung, durch Nockenscheiben, Kurbelwellen oder andere Antriebselemente, die in den Figuren nicht dargestellt sind, und zwar sind die Arme 10, 10 in der Weise antreibbar, daß die Wafer 11, 12, die auf den Vakuumköpfen 21, 22 gehaltert sind, ebenfalls relativ zur sich drehenden Scheibe 3 in radialer Richtung aufwärts und abwärts bewegt werden. Der Tank 5 wird in der in F i g. 5 erkennbaren Weise über einen Zulaufstutzen 23 mit der Ätzlösung beschickt, wobei gleichzeitig verbrauchte Ätzlösung aus dem Tank 4 über ein Wehr 24 überströmt und über eine Ablaufleitung 25 abgezogen wird.

Wie oben beschrieben, wird das !Substrat in der Vorrichtung durch einen Vakuumkopf in senkrechter Position chemisch in einem Behälter geätzt, der mit Ätzlösung gefüllt ist. Dabei ist die Oberfläche des Substrats dicht gegenüber der Oberfläche einer sich drehenden Scheibe angeordnet, wobei die Substratoberfläche und die Oberfläche der sich drehenden Scheibe gegeneinander eine Relativbewegung ausführen, und zwar dadurch, daß sowohl das Substrat als auch die Scheibe um ihre jeweils eigene Achse gedreht werden und das Substrat zusätzlich einer linearen Hin- und Herbewegung radial zur Scheibe unterworfen wird. Nach Abschluß des chemischen Ätzvorgangs im Ätzbehälter 5 wird das Substrat in den Spültank 16 überführt und zwar während das Substrat noch auf dem Vakuumkopf gehalten ist, um ein unverzügliches Freispülen der Oberfläche des Substrats von der Ätzlösung zu bewirken.

Durch diese Anordnung und durch diese Möglichkeit der Überführung des Substrats vom Ätzbad in das Waschbad und zurück in das Ätzbad kann ein Ätzen des Substrats auf dessen beiden Hauptoberflächen bequem in der nachfolgend beschriebenen Weise durchgeführt werden. Nach Abschluß des Ätzens einer seiner beiden Hauptoberflächen wird das Substrat 11 aus dem die Ätzlösung enthaltenden Tank 5 in das Spülbad 16 überführt während er ununterbrochen am Vakuumkopf 21 gehaltert bleibt. Im Waschbad 16 wird das Substrat gründlich gespült und gereinigt. Anschließend wird der zweite Vakuumkopf 22 auf die freiliegende Oberfläche des Substrats 11 aufgesetzt und die Halterung des Substrats 11 am Vakuumkopf 21 gelöst. Dadurch wird das Substrat 11 nunmehr als Substrat 12 auf den Vakuumkopf 22 übergeben. Das Substrat wird dann als Substrat 12 in Gegenüberstellung zur zweiten Seite der drehbaren Scheibe 3 gebracht, so daß nun auch die im ersten

Ätzdurchgang nicht geätzte zweite Oberfläche des Substrats in eine dichte Gegenüberstellung zur drehbaren Scheibe 3 gebracht wird und so in der gleichen Weise geätzt wird, wie zuvor die gegenüberliegende, jetzt am VakuL'mkopf 22 anliegende Oberfläche. Nach Abschluß auch dieses zweiten Ätzvorgangs wird das Substrat 12, ursprünglich Substrat 11, nach wie vor am Vakuumkopf 22 gehaltert, in das Spülbad 16 überführt und dort wiederum gründlich gewaschen und gespült. Auf diese Weise können beide Oberflächen des Substrats zunächst geätzt und dann gründlich gereinigt und gespült werden. Bei diesem Vorgang erfolgt eine Übergabe des zu bearbeitenden Substrats vom Vakuumkopf 21 auf den Vakuumkopf 22. Jede:· dieser Vakuumköpfe dient dabei der Halterung bzw. der Bearbeitung einer bestimmten Hauptoberfläche des Substrats.

Nach Übergabe eines Substrats 11 nach Abschluß des Ätzens einer der Oberflächen dieses Substrats auf den zweiten Vakuumkopf 12 wird der erste Vakuumkopf 21 dann zur Halterung eines zweiten Substrats benutzt, der dann ebenfalls in das Ätzbad 5 eingetaucht wird, in dem dann eine der beiden Hauptoberflächen des neuen Substrats geätzt wird. Nach Abschluß der Ätzung der einen Oberfläche des neuen Substrats wird dieser dann wie das vorangehende Substrat nach dem Spülen im Spülbad 16 wiederum auf den zweiten Vakuumhalterungskopf 22 übergeben. Auf diese Weise dient die koordinierte Führung der beiden Vakuumköpfe 21, 22 und einer drehbaren Scheibe 3 der zyklischen und kontinuierlichen Wiederholung der oben beschriebenen Zyklen des Ätzens des Substrats, so daß eine Vielzahl von Substraten auf diese Weise in quasi kontinuierlicher Bearbeitung einer Ätzbehandlung beider Hauptoberflächen unterzogen werden kann. Dies führt nicht nur zur Ausbildung hochplaner Oberflächen, sondern auch zur Ausbildung solcher hochplaner Oberflächen, die auf beiden Seiten des Substrats hochgradig parallel zueinander sind.

In den F i g. 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, bei dem die Substrate beim Ätzen zumindest im wesentlichen senkrecht gehalten werden. Dies ist jedoch nicht beschränkend zu verstehen. Es mag eine Reihe von Anwendungsfällen geben, in denen die Substrate vorteilhafterweise horizontal gehaltert und behandelt werden. Eine solche horizontale Halterung mag immerhin den wesentlichen Vorteil erbringen, daß die Substrate auf den Halterungen sich nicht gleitend verschieben können und dadurch die Gefahr wesentlich verringert ist, daß die Substrate durch ein Abgleiten vom Vakuumkopf in den Ätzlösungstank fallen.

Dabei sind diese Ausführungen dahingehend zu verstehen, daß als Mittelweg zwischen beiden Extremen selbstverständlich auch eine Anordnung vorgesehen werden kann, bei der sowohl die sich drehenden Scheiben als auch die Substrate auf ihren Halterungen weder senkrecht noch horizontal, sondern geneigt angeordnet sind.

Weiterhin ist aus der vorangehenden Beschreibung offensichtlich, daß die Vorrichtung, die im vorstehenden

im Zusammenhang mit dem chemischen Ätzen von Halbleitersubstraten beschrieben worden ist, auch der Behandlung beliebiger Teile im Flüssigkeitsbad dienen kann, beispielsweise dem Ätzen beliebiger flächiger Formstoffe praktisch beliebiger Provenienz und Konsi- 5 stenz. Speziell ist die Vorrichtung jedoch zum Ätzen von Halbleitersubstraten geeignet und entwickelt worden, und zwar «on Halbleitersubstrat praktisch beliebig großer Durchmesser, wie sie von der fortschreitenden Halbleitertechnologie mit zunehmenden Durch- io messern und mit stets zunehmenden Qualitätsanforderungen in immer größeren Stückzahlen angefordert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen is

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum chemischen Ätzen der Oberfläche eines Substrat-Materials in einer in einem Tank vorgelegten Ätzlösung, wobei ein plättchenförmiges Substrat und eine Scheibe in unmittelbarer dichter flächiger Gegenüberstellung so gehaltert werden, daß die der Scheibe zugewandte Oberfläche des Substrats im wesentlichen parallel zur Hauptebene der Scheibe angeordnet ist und wobei das Substrat und die Scheibe sowohl um eine Achse senkrecht zur Hauptebene der Scheibe als auch in radialer Richtung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß