DE3811068A1

DE3811068A1 - Verfahren zum einseitigen bearbeiten von flaechenhaft ausgedehnten koerpern, insbesondere von halbleiterscheiben und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3811068A1
Application number: DE19883811068
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Floedl; Gerhard Weiher
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-12
Anticipated expiration: 2008-04-01
Also published as: DE3811068C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einseitigen Bearbeiten von flächenhaft ausgedehnten Körpern, insbe sondere von Halbleiterscheiben, wonach der eine obere und untere Seitenfläche aufweisende Körper in ein flüs siges Medium getaucht ist sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die einseitige Bearbeitung von flächenhaft ausgedehnten Körpern, insbesondere von Halbleiterscheiben, durch ein flüssiges Medium erfordert aufwendige Maßnahmen, um die nicht zu bearbeitende Seitenfläche des Körpers zu schüt zen.

Beispielsweise ist zur einseitigen Naßätzung von Sili zium-Halbleiterscheiben eine Maskierung der nicht zu ätzenden Scheibenseite notwendig, indem dies in bekann ter Weise durch einen aufgeschleuderten oder aufgesprüh ten säurebeständigen Lack erzielt wird. Nach der Ätzung der Halbleiterscheibe in einem Ätzbad muß diese Abdec kung in einem weiteren Arbeitsgang entfernt werden.

Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen nicht nur in den zwei Arbeitsgängen des Maskierens und des Entfer nens dieser Maskierung, sondern auch in der Verwendung von umweltbelastenden zur Maskierung dienenden Lacken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges sowie umweltschonendes Verfahren zum einseitigen Bearbeiten von ausgedehnten Körpern, insbesondere von Halbleiterscheiben, durch ein flüssiges Medium anzugeben sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Verdrängung des flüssigen Mediums von der nicht zu bearbeitenden oberen Seitenfläche des Körpers ein gasförmiges Medium in ei nen sich über der nicht zu bearbeitenden oberen Seiten fläche des Körpers anschließenden engen Spalt derart über diese Seitenfläche geführt wird, daß die Strömungs richtung des gasförmigen Mediums in radialer Richtung vom Zentrum des Körpers nach außen auf dessen Rand hin erfolgt.

Durch dieses Verfahren wird in vorteilhafter Weise ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zum einseiti gen Bearbeiten von flächenhaft ausgedehnten Körpern durch ein flüssiges Medium durchführbar.

Dieses Verfahren wird bevorzugt mit einer erfindungsge mäßen Vorrichtung zum einseitigen Bearbeiten von flä chenhaft ausgedehnten Körpern, insbesondere von Halblei terscheiben, durch ein flüssiges Medium durchgeführt, indem ein scheibenförmiger Trägerkörper, dessen Unter seite kongruent zur nicht zu bearbeitenden Seitenfläche des Körpers ist, mit einer durchgehenden Zentrumsbohrung versehen ist, die auf der Unterseite des Trägerkörpers von einem O-Ring zur Abstandsfixierung des Körpers zum Trägerkörper derart umgeben ist, daß bei Anliegen des Körpers am O-Ring der Körper mittels Erzeugen eines Unterdrucks durch Absaugen der Luft aus dem durch den O-Ring gebildeten Raum durch die Zentrumsbohrung unter Ausbildung eines engen Spaltes zwischen dem Körper und dem Trägerkörper fixiert ist, daß der Trägerkörper ein Leitungssystem zur Einleitung des gasförmigen Mediums in den Spalt aufweist, indem erste Austrittsöffnungen und eine zweite Austrittsöffnung auf der Unterseite des Trägerkörpers angeordnet sind, wobei die ersten Aus trittsöffnungen kreisförmig um den O-Ring angeordnet sind und die zweite Austrittsöffnung spaltförmig ausge bildet ist und als vollständige Umrandung der Untersei te des Trägerkörpers eng benachbart zu deren äußeren Rand verläuft.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungs gemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Druckverteilung in dem Spaltzwischenraum der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Abhängigkeit des Ortes,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine Druckverteilung in dem Spaltzwischenraum der Vorrichtung gemäß Fig. 3 in Abhängigkeit des Ortes,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Träger körpers der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4, und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 3 und 4.

In den Figuren sind jeweils die entsprechenden Teile bzw. Größen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung be steht aus einem Trägerkörper 8, der den einseitig zu bearbeitenden Körper 1, beispielsweise eine Halbleiter scheibe, so aufnimmt und fixiert, daß sich zwischen der nicht zu bearbeitenden oberen Seitenfläche 2 des Kör pers 1 und der Unterseite 9 des Trägerkörpers 8 ein enger Spalt 6 ausbildet. Durch eine im Zentrum des Trä gerkörpers 8 angebrachte Bohrung 16 wird ein gasförmi ges Medium 5, beispielsweise Stickstoff, in den Spalt 6 eingeleitet. Diese Anordnung, bestehend aus dem Träger körper 8 mit dem Körper 1, ist zur Bearbeitung der unte ren Seitenfläche 3 des Körpers 1 nahezu vollständig in ein flüssiges Medium 4, beispielsweise eine Ätzflüs sigkeit, eingetaucht, das sich in einem Becken 7 befin det. Im eingetauchten Zustand wird nun die Zufuhr des gasförmigen Mediums 5 derart gesteuert, daß das flüs sige Medium von der nicht zu bearbeitenden Seitenfläche 2 des Körpers 1 verdrängt wird, daß sich also in den Spalt 6, zwischen der Unterseite 9 des Trägerkörpers 8 und der Oberseite des Körpers 1, ein Gaspolster ausbil det. Hierbei muß sich in diesem Spalt 6 eine solche Druckverteilung ausbilden, daß die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums 5 in radialer Richtung vom Zen trum des Körpers 1 nach außen auf dessen Rand hin er folgt. Ein entsprechendes Diagramm zur Druckverteilung in dem Spalt 6 ist in der Fig. 2 dargestellt, wonach der statische Druck innerhalb des Spaltes 6 in Abhängig keit des Durchmessers D aufgetragen ist. Der Nullpunkt des Koordinatensystems stimmt hierbei mit dem Mittel punkt des Körpers 1 überein. Die Druckverteilung über den Durchmesser D des Körpers 1 zeigt einen parabelför migen Verlauf, wobei der Druck im Mittelpunkt am größten ist und beidseitig bis zum jeweiligen Rand D/2 bzw. -D/2 auf einen Wert abnimmt, der größer als der hydro statische Druck P _h an dieser Stelle sein muß, um ein Eindringen der Flüssigkeit 4 in den Spaltzwischenraum 6 zu verhindern. Das Gas 5 steigt nach Passieren des Spaltrandes unter Blasenbildung zur Oberfläche des flüs sigen Mediums 4 auf. Da dieses Verfahren ein Eindringen der Flüssigkeit 4 in den Spaltzwischenraum 6 verhindert, wird nur die Unterseite 3 des Körpers 1 durch das flüs sige Medium 4 bearbeitet. Falls dieses flüssige Medium eine Ätzflüssigkeit ist, wird somit nur eine Seite, beispielsweise einer Halbleiterscheibe, geätzt.

Die Fig. 3 und 5 zeigen eine Ausführung der Vorrich tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach im Trägerkörper 8 sowohl ein Mittel zur Fixie rung des zu bearbeitenden Körpers 1 und zur Ausbildung des engen Spaltes 6 zwischen der nicht zu bearbeitenden oberen Seitenfläche 2 des Körpers 1 und der Unterseite 9 des Trägerkörpers 8 als auch ein Leitungssystem 12 zur Einleitung des gasförmigen Mediums 5 in den Spalt 6 vorgesehen ist. Das Mittel besteht in einem O-Ring 11, der besonders gut in der Fig. 3 sichtbar ist und des sen Mittelpunkt mit der durch den Trägerkörper 8 durch gehenden Zentrumsbohrung 10 zusammenfällt. Bei sattem Anliegen des Körpers 1 an diesem O-Ring 11 wird durch Absaugen der Luft aus der Zentrumsbohrung 10 ein Unter druck in dem durch den O-Ring gebildeten und abgedich teten Raum 15 erzeugt, wodurch der Körper 1 angesaugt wird und somit fest mit dem Trägerkörper 8 verbunden ist. Der O-Ring 11 weist ferner eine solche Dicke auf, daß hierdurch ein Spalt 6 mit einer Breite 1 ₂ von ca. 0,1 mm gebildet wird. Das Leitungssystem 12 ist so aus gebildet, daß die auf der Unterseite 9 des Trägerkör pers 8 angeordneten Austrittsöffnungen 13 und 14 - sie he insbesondere Fig. 5 - in einem horizontalen Lei tungssystem münden, das an einer Stelle eine Leitung zur Oberseite des Trägerkörpers 8 aufweist, der als Gaseinlaß 16 zur Zuführung des gasförmigen Mediums 5 Verwendung findet. Die Austrittsöffnungen 13 sind mit einem Durchmesser von ca. 1,5 mm ausgeführt und zu meh reren kreisförmig um den O-Ring 11 angeordnet, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist. Eine spaltförmige Austritts öffnung 14 umrundet die Unterseite 9 des Trägerkörpers 8 mit einem Abstand 1 ₁ von ca. 2 mm deren äußeren Rand, wobei die Spaltbreite dieser Austrittöffnung 14 in ei nem Bereich zwischen 0,1 bis 0,2 mm liegt. Das mit ei nem Druck von ca. 1,5 bar in den Spalt 6 durch die Aus trittsöffnungen 13 und 14 eingeleitete gasförmige Me dium 5 verhindert - insbesondere auch durch die vorhang artig wirkende Austrittsöffnung 14 - in hervorragender Weise das Eindringen des flüssigen Mediums 4 in diesen Spalt 6, wobei die Druckverteilung durch das Diagramm der Fig. 4 beschrieben wird. Im Bereich des O-Ringes 11, also zwischen dem Bereich d/2 und -d/2 besteht na türlich gegenüber dem Luftdruck P _o ein Unterdruck P _u von ca. 1 bar, während der Druck zwischen d/2 und D/2 bzw. -d/2 und -D/2 aufgrund der Austrittsöffnungen 13 und 14 auf einem nahezu konstanten Wert von ca. 1,5 bar gehalten wird, der größer ist als der bei einer in ein flüssiges Medium 4 gemäß Fig. 1 eingetauchten Vorrich tung sich aufbauende hydrostatische Druck P _h. Der Trä gerkörper 8 besteht beispielsweise aus Teflon und weist eine Dicke von ca. 12 mm auf, wobei die Stirnseiten 17 keilförmig ausgebildet sind. Dies wirkt dann vorteil haft, wenn diese Vorrichtung zum einseitigen Ätzen von Halbleiterscheiben in einer Ätzflüssigkeit verwendet wird, wodurch an den Rändern des Trägerkörpers 8 ent stehende Ätzspritzer vermieden werden. In diesem Anwen dungsfall besteht der O-Ring 11 aus einem säurebestän digen Material.

Die gemäß der Fig. 5 dargestellte Austrittsöffnung 14 steht senkrecht auf der Unterseite 9 des Trägerkörpers 8. Diese Austrittsöffnung 14 kann auch so ausgeführt sein, daß gemäß der Fig. 6 der in dieser Öffnung flie ßende Gasstrom einen spitzen Winkel zur Unterseite 9 bildet, um hierdurch eine laminare Strömung nach außen auf den Rand hin zu fördern.

Wie schon oben erwähnt wurde, kann diese erfindungsge mäße Vorrichtung mit Vorteil zum einseitigen Ätzen von Halbleiterscheiben eingesetzt werden, in dem die Anord nung gemäß Fig. 1 in ein Ätzflüssigkeit enthaltendes Becken eingetaucht wird. Auch sind weitere Anwendungen naheliegend, wie beispielsweise einseitiges Galvanisie ren oder Beschichten von scheibenförmigen Werkstücken. Ferner ist auch die Bearbeitung von Gläsern mit dieser Vorrichtung denkbar.

Um große Stückzahlen von Körpern, insbesondere Halblei terscheiben, einseitig bearbeiten zu können, wird eine entsprechende Anzahl solcher Vorrichtungen, bestehend aus einem Trägerkörper mit dem zu bearbeitenden Körper, in einem mit Flüssigkeit gefüllten Becken übereinander angeordnet, wobei je nach hydrostatischem Druck, der abhängig ist von der über dem zu bearbeitenden Körper stehenden Flüssigkeitssäule, gesonderte Gaszuführungen zu den Trägerkörpern hergestellt werden müssen, die mit unterschiedlichen Gasdrücken beaufschlagt sind.

Claims

1. Verfahren zum einseitigen Bearbeiten von flächenhaft ausgedehnten Körpern (1), insbesondere von Halbleiter scheiben, wonach der eine obere und untere Seitenfläche (2, 3) aufweisende Körper (1) in ein flüssiges Medium (4) getaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ver drängung des flüssigen Mediums (4) von der nicht zu bearbeitenden oberen Seitenfläche (2) des Körpers (1) ein gasförmiges Medium (5) in einen sich über der nicht zu bearbeitenden oberen Seitenfläche (2) des Körpers (1) anschließenden engen Spalt (6) derart über diese Seitenfläche (2) geführt wird, daß die Strömungsrich tung des gasförmigen Mediums (5) in radialer Richtung vom Zentrum des Körpers (1) nach außen auf dessen Rand hin erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheiben förmiger Trägerkörper (8), dessen Unterseite (9) kon gruent zur nicht zu bearbeitenden Seitenfläche (2) des Körpers (1) ist, mit einer durchgehenden Zentrumsboh rung (10) versehen ist, die auf der Unterseite (9) des Trägerkörpers (8) von einem O-Ring (11) zur Abstands fixierung des Körpers (1) zum Trägerkörper (8) derartig umgeben ist, daß bei Anliegen des Körpers (1) am O-Ring (11) der Körper (1) mittels Erzeugen eines Unterdrucks durch Absaugen der Luft aus dem durch den O-Ring (11) gebildeten Raum (15) durch die Zentrumsbohrung (10) unter Ausbildung eines engen Spaltes (6) zwischen dem Körper (1) und dem Trägerkörper (8) fixiert ist, daß der Trägerkörper (8) ein Leitungssystem (12) zur Einlei tung des gasförmigen Mediums (5) in den Spalt (6) auf weist, indem erste Austrittsöffnungen (13) und eine zweite Austrittsöffnung (14) auf der Unterseite (9) des Trägerkörpers (8) angeordnet sind, wobei die ersten Austrittsöffnungen (13) kreisförmig um den O-Ring (11) angeordnet sind und die zweite Austrittsöffnung (14) spaltförmig ausgebildet ist und als vollständige Umran dung der Unterseite (9) des Trägerkörpers (8) eng be nachbart zu deren äußeren Rand verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Austrittsöffnungen (13) kreisförmig aus gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten Austrittsöffnungen (13) einen Durchmesser von ca. 1,5 mm aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die spaltförmige zweite Aus trittsöffnung eine Breite von ca. 0,1-0,2 mm aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die zweite Austrittsöffnung (14) in einem Abstand von ca. 2 mm vom äußeren Rand der Unterseite (9) des Trägerkörpers (8) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Körper (1) in einem Ab stand von ca. 0,1 mm von der Unterseite (9) des Träger körpers (8) fixiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium (5) mit einem Druck von ca. 1,5 bar in das Leitungssystem (12) des Trägerkörpers (8) eingeleitet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß in dem durch den O-Ring (11) gebildeten Raum (15) ein Unterdruck von ca. 0,5 bar erzeugt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (17) des Trä gerkörpers (8) keilförmig ausgebildet sind.