JPH05509200A - 半導体ディスクを片面エッチングするための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体ディスクを片面エツチングするための装置従来技術 本発明は半導体ディスク（シリコンウェーハ）を片面エツチングするための装置 に関し、この装！はエツチングホルダの形式により構成されている。このような ものは雑誌“真空科学技術（Ｖａｃｕｕｍ　５ｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ）″［’１９８５年７月１８日号、１０１５頁以下、カミンスキ−（Ｇ、、 Ｋａｍｉｎｓｋｙ）著、Ｍ　ｉ　ｋ　ｒ　ｏ　ｍ　ａ　ｃ　ｈ　ｉ　ｎ　ｉ　ｎ ｇ　ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔ　ｒｕｃｔｕｒｅｓ”］ から公知である。ここにはテフロンプレートの形のシリコンウェーハのエツチン グ保持部材が記載されており、このプレートの縁のみぞ内にＯ−リングが配置さ れ、０−リング上にエツチングすべきウェーハが支承される。ウェーハはナイロ ンねじによって基板と結合されたテフロン製のリングによってテフロンプレート 上に固定される。エツチング溶液はテフロンリングを通ってウェーハの表面に達 する。○−リングはエツチング溶液が裏面へ達するのを阻止する。もちろんエツ チング溶液はウェーハの縁の両面をウェーハとＯ−リングとの接触ゾーンまで濡 らすことができる。したがってウェーハの縁領域における機械的な安定性は低下 せしめられ、その他にエツチング工程後のウェーハの加工可能性が制限される。

エツチング過程中高いエツチング温度のためにウェーハの下方にある空気の圧力 が上昇する。このために特にウェーハが○−リング上に載っている縁領域におい て破損の危険が高まる。ウェーハの下方にある空気空間に関して圧力補償するた めの装置は配慮されていない。電気化学的なエツチングストップを行うことがで きるようにウェーハの電気的な接触接続の可能性も配慮されていない。

更に基材のテフロンは高いエツチング温度での所定の使用のためには形状安定性 が小さすぎる。テフロン溶液内で膨潤してその体積を、ひいては形状を変える。

したがってテフロン製のエツチング保持部材は繰返し使用することができない。

本発明の課題は、エツチングすべきウェーハに与える機械的負荷が小さく、ウェ ーハの緑の完全な保護を保証し、かつ電気化学的エツチングストップを行う、シ リコンウェーハの片面エツチングのための装置を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴によって解決される。これによれば開 いた上方部材を備えたエツチングホルダの形式の保持部材が利用され、２つの０ −リングを備えており、これらＯ−リング間にウェーハが締込まれる。０−リン グは、エツチング溶液がカバー側のＯ−リング内にある、エツチングすべきウェ ーハ面の内部領域にしか達することができないように配置されている。ウェーハ 裏面の下にある中空間は管またはホースが接続される孔を介して外気と結合され ている。これによってウェーハ下方の過圧の発生は回避される。同時にこの孔を 通って給電路が電気化学的なエツチングストップに必要なウェーハの電気的接触 接続のために案内されでいる。

発明の利点 本発明による装置は、ウェーハの縁がエツチング溶液との接触から確実に守られ るという利点を有している。ウェーハを保持したＯ−リングは厳密に重なって配 置されているので、ウェーハ両面は対称的な保持力を負荷される。ウェーハは固 定がＯ−リングを介してのみ行われるために、弾性的に支承される。ウェーハは エンチング溶液から守られながら裏面から電気的に接触接続される。外気との接 続によってエツチング溶液が高温でもウェーハ裏面の中空間内では過圧は生じな い。したがって装置は最大の破損安全性を与える。

提案された材料の良好な形状安定性はエツチングホルダの繰返し使用を可能にす る。ウェーハの電気的な接触接続は有利にばばねコンタクトによって行われる。

装置の他の有利な構成が請求項２〜１９に挙げられた手段から得られる。

エツチングホルダをポリビニリデンフルオリド（Ｐ２ａ、図２ｂはＰＰ−エツチ ングホルダの断面図であＶＤＦ）プラスチックから製作する際には有利にはカバ ーと底部にそれぞれみぞが設けられ、このみぞが〇−リングを固定する。みぞの 容積は、Ｏ−リングがエツチング溶液との接触によって膨潤するので、ウェーハ への圧力が一定であるように設計されている。カバーと底部分との接触領域内に は、エツチング溶液が縁領域内に浸入しないように安全性を付するために有利に は第３のＯ−リングが設けられている。ウェーハ裏面の電気的な接触接続のため にはばねビンが使用されると有利である。

他の有利な構成ではエツチングホルダは市販のポリプロピレン（ＰＰ）搬送ボッ クスから導き出された。

この形式で仕上げられたエツチングホルダは乳合透明性であり、場合によりエツ チングホルダに漏れがあった場合これを直ちに外部から認めることができる。こ のようなＰＰ製のエツチングホルダは更にきわめて価格上有利である。カバーと 底部との閏の接触領域内には付加的なシールとして有利にはシリコンペーストが 導入されている。基体内のばね部材はウェーハ裏面の信頼性のある電気的な接触 接続並びにウェーッ＼の迅速な挿入と取出しとを許す。

本発明の２つの実施例について図面と説明によって詳説される。

図面 図１はＰＶＤＦ製のエツチングホルダの断面図、口側と接続されており、孔の径 は有利に０．１〜５ｍｍ説明 図１に示された第１の実施例は主要部材として基体３とカバー２とを備えている ６両部材（よプラスチックのＰＶＤＦから製作されてし）る、この材料番よ高温 でも形状安定であり、かつエツチングホルダの繰返し使用を許す。カバー２と基 体３とから形成されたエツチングホルダ全体は有利には円形の形状を有して％％ る力（、他の形状も可能である。カッ（−２と基体３と（よ互シＸ番二適合する ような形状にされて０る。そのため（二番よりノ（−２の縁が内側領域１２より も段状番二低くなっておＩＪ、他方基体３の縁は段状に高くなって％’する。段 重よ、中１こウェーハを入れてエツチングホルダを閉じた際（二カッ（−２と基 体３の縁領域が面一に重なるようｍ：形成されており、ウェーハ１がその間に締 込まれるＯ　−ＩＪング７．８はの太さの約２０％押圧される。内側領域１３に おける凹所ないしは内部領域１２１こおをする突出部の直径はこのエツチングホ ルダがそれ用として設計されたウェーハ１の直径よりも大きνＡ、基体３１よ有 ％Ｊｉこ（よ２つの同心的なみぞ１８，１９を有し、そのうちの１つは段状に高 くなった縁領域に、地番よ内側領域１３の縁に形成されている。みぞ１８，１９ 内番二（よ各１つの０−リング８，９が存在して（Ａる。内側のＯ−ＩＪング８ の内部にある基体表面１４は孔１４を介して基体外つ 基体外側の孔４の出口には直接小管６またはホースが接続されており、小管は孔 ４を延長している。孔４を通して１つには周囲と、ウェーハ１、Ｏ−リング８、 基体表面１４によって包囲された空間との間の圧力補償が行われる。もう１つに はウェーッ＼ｌの電気的な接触接続のために必要な線材１０がこの孔４を通って 外部へ導かれている。孔４は有利には直角に基体の内面から狭幅の側方の外面へ 延びている。この直角のガイドによりエツチングホルダは都合良く鉛直にエツチ ング溶液内へ導入することができる。孔４はこのために出口において引続く直線 形の小管６またはホースの形で延長せしめられており、小管はエツチング溶液か ら突出している。孔４の他の案内ももちろん等価である。

内側の基体表面１４上で孔４を通って案内された線材１０の端部にばねコンタク ト１１が取付けられており、ばねコンタクトはウェーハ１の確実な、電気的な接 触接続を保証する。

エツチングホルダのカバー２は縁よりも高くされた内側領域１２内にみぞ１７を 有し、みぞはエツチングホルダが閉じられたときにこれが正確に基体の内側のみ ぞ１８の上方に位置するように構成されている。みぞにはもう１つのＯ−リング が配置されている。

基体３内の外側の０−リング９およびカバー２内に配置されたＯ−リング７がエ ツチング過程の間それぞれ側方からエツチング溶液に曝露され、このためにＯ− リングは僅かに膨潤する。このことは０−リング７と８との間に締込まれたウェ ーハに対する圧力を高めることがある。したがってＯ−リング７〜９を固定する みぞ１７〜１９の形状は、膨潤による０−リング７〜９の体積増大がみぞ１７〜 １９によって受止められ、かつこれによってウェーハ１に対する圧力がいつもほ ぼ一定にあるように構成されていると有利である。

エツチングホルダのカバー２と基体３とはねじ用にカバーおよび基体の緑に形成 された孔１５に差込まれたねじによって一緒に保持されている。あるいはカバー と基体の結合は迅速締付けｍｇ部材によって行うこともできる。この場合にはカ バー上面および基体下面に迅速締付はクリップを固定するための手段が講じられ なければならない、エツチングホルダ部材が一緒に押圧される圧力は、カバー２ と基体３の段状の縁がしっかりと上下に重なり、このときに外部から見ることが できるＯ−リング７．９が殆ど完全にみぞ１７もしくは１９内に押込まれるよう な程度に選択すべきである。

エツチングホルダ使用のためにはウェーハｌは基体３の、これに配置された内側 のＯ−リング８内に入れられる。保護すべき側面は基体表面１４に向（。引続き カバー２が載せられ、かつねじ締めにより基体３と結合される。閉鎖されたエツ チングホルダは任意の形式でエツチング溶液に曝される。特にエツチング過程の 時間と温度とは任意に選択される、それというのも圧力補償用の孔４によ）てウ ェーハ１の下方に得られる中空間内に過圧が、したがって破損の危険が生じ得な いからである。

第２の実施例が図２＆、図２ｂに示されている。第１の実施例と一致する部材に は同一の符号が付せられている。

図２ａに示された実施例は主要部材としてカバー２２と基体２３並びに２つのプ レスリング４４を備えている。基体２３は例えばフィルマ・フルオロウェア（Ｆ ａ、ＦＬＵＯＲＯＷＡＲＥ）で得られるような市販のウェーハ搬送ボックスの下 方部材である。このエツチングホルダはポリプロピレン（ＰＰ）、すなわち高い エツチング温度においても良好な形状安定性を有し、かつきわめて値ごろである 材料から製作されている。基体２３の軽く、湾曲した底部内には中央にルーズに 押入されたＯ−リング２８並びにこの０−リング２８の内側に配置された十字形 のばね部材４１とが存在し、Ｏ−リング２８の直径はエツチングホルダの直径の 約４１５であり、ばね部材４１は同様に市販されている。ばね部材４１の４つの ばね弾性的な舌片４２の１つは軍さ約０．０５ｍｍの導電性の薄板４３で覆われ ている。ばね部材４１は一方で閉じられたエツチングホルダにおいてエツチング されるウェーハ１を中央ＩＩ域で安定化し、他方で薄板で覆われた舌片４２はウ ェーハ裏面の電気的接触接続に用いられる。ばね部材は基体３と固定的に結合さ れるか、またはルーズに挿入することができる。後者の場合にはばね部材４１の ための支承部材（例えばリング２９の形状）が設けられていると有利である。金 属の薄板４３にはプラチナ製の線材１０がろう付けされており、線材は基体２３ の底部に設けられた孔４を通って基体から導き出されている。底部の外側で孔４ にはエツチング溶液から突出した小管６ないしはホース等が密に接続されており 、接触接続のための線材１ｏがこの小管内を案内されてエツチング溶液から引き 出されている。カバー２２は搬送ボックスの、基準にしたがって基体２３に属し た上方部材を基に導き出された上方部材内に円形の開口２５が旋削されており、 ここを通ってエツチング溶液が入ることができる。開口の直径はエツチングホル ダ全体の直径の有利には６０〜７０％であり、エツチングホルダが４−ツオルー ウエーハ（Ｖｉｅｒ−Ｚｏｉｌ−Ｗａｆｅｒ）用の場合には例えば７０〜８０ｍ ｍである。

このエツチングホルダを使用するには、ウェーハ１がエツチングする面を上に向 けて基体２３のこれに配置されたＯ−リング２８上に置かれる。下面から軽くウ ェーハ裏面を押すばね部材４１（これは例えば十字Ａ 形ばねである）によってウェーハの電気的な接触接続が行われる。ウェーハの上 を向いた面の上に第２のＯ−リング２７が置かれ、○−リングは同心的に整列せ しめられる。この第２の○−リング２７は基体２３内に配置されたものと等しい 直径を有している。両Ｏ−リング２７．２８の横断面は、閉じられた状態のエツ チングホルダで両０−リング２７．２８間に締込まれたウェーハ１が、固定的に 、ストップしないように支承されるように設計されている。０−リング２７，２ ８の軽い膨潤はウェーハ１への押圧力を変えることはない、引続きカバー２２が 基体２３の上に載せられ、この場合シール性を改善するためにカバー２２と基体 ２３とのシール面３７上にペースト状のシリコンが塗られる。良好なシールを達 成するための他の方法は、基体２３とカバー２２との間のシール面３７を円錐形 に構成することでありこれにより一緒に押圧することによってこれらはしっかり と重なり合う。

エツチングホルダのカバー２２と基体２３との外部からの保持は図２ｂに示され ているようにクリップ閉鎖部材の形の迅速締付は閉鎖部材４５によって行われる 。迅速締付は閉Ｉｌ［部材は有利にはプレスリング４４の１つを固定的に結合さ れ、かつ他方には適当な装置によって固定される。

あるいはカバー２２と基体２３から成るエツチングボックスは、耐酸性の材料、 例えば硬質プラスチック製の２つのプレスリング４４によって、これらプレスリ ング４４間に締込まれることによって一緒に保持される。プレスリング４４自体 はねじによって互いに押しつけられている。この場合にはプレスリングはねじを 差込むための孔を有している。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エッチングホルダの形式の、半導体ディスク（ウエーハ）を片面エッチング するための装置において、電気的なばねコンタクト（１１）と基体（３，２３） を通って延びた孔（４）とを有する槽状の基体（３，２３）が設けられており、 ばねコンタクト（１１，４３）と結合された線材（１０）が孔を通ってエッチン グホルダから導き出されており、かつ基体（３）に密に嵌合するカバー（２，２ ２）が設けられており、カバーが上側にエッチング液が通過するための開口（５ ，２５）を有しており、並びに少なくとも２つのＯ−リング（７，８；２７と２ ８）が設けられており、これらのＯ−リングの１つが基体（３，２３）内に同心 的に、他はカバー（２，２２）内に同心的に配置されており、これらＯ−リング 間にエッチングすべきウエーハ（１）が締込まれていることを特徴とする、半導 体ディスクを片面エッチングするための装置。 ２．少なくとも２つのＯ−リング（７，８，２７，２８）が同じ直径を有してい る、請求項１記載の装置。 ３．孔（４）の出口に小管（６）、ホースまたはその類似物が接続しており、こ れが孔を延長し、かつエッチング溶液から導き出されている、請求項１記載の装 置。 ４．小管（６）ないしはホースがポリプロピレン（ＰＰ）またはポリビニリデン フルオリド（ＰＶＤＦ）−プラスチックから製作されている、請求項３記載の装 置。 ５．カバー（２）および基体（３）がＰＶＤＦ−プラスチックから製作されてい る、請求項１記載の装置。 ６．カバー下面の内側領域（１２）が段状に高くなっており、基体上面の内側領 域（１３）が段状に低く構成されており、かつ段部が同じ直径を有している、請 求項１から５までのいずれか１項記載の装置。 ７．カバー（２）および基体（３）がみぞ（１７）ないしは（１８）を有してお り、Ｏ−リング（７）ないしは（８）がこのみぞ内に配置されて突出している、 請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８．基体（３）が内側領域（１３）よりも高くされた縁にもう１つのみぞ（１９ ）を有し、みぞ内にもう１つのＯ−リング（９）が配置されている、請求項１か ら７までのいずれか１項記載の装置。 ９．カバー（２）が内側鎖域（１２）よりも低くされた縁にもう１つのみぞを有 し、みぞ内にもう１つのＯ−リング（７）が配置されている、請求項１から８ま でのいずれか１項記載の装置。 １０．閉じられた状態のエッチングホルダにおいてカバー（２）および基体（３ ）の縁領域がカバー（２）と基体（３）との間にあるＯ−リング（７，８，９） に対する所定の押圧力を及ぼしながら面一に重なり合っている、請求項１から９ までのいずれか１項記載の装置。 １１．ばねコンタクト（１１）が孔（４）から突出したばねビンとして構成され ている、請求項１記載の装置。 １２．みぞ（１７〜１９）が、これらが膨潤および（または）プレスにより変化 したＯ−リング（７〜９）の体積を受止めることができ、かつＯ−リング（７〜 ９）を介して伝達された押圧力がほぼ一定であるように構成されている、請求項 １から１１までのいずれか１項記載の装置。 １３．エッチングホルダのカバー（２２）および基体（３３）がＰＰから製作さ れている、請求項１記載の装置。 １４．Ｏ−リング（８）が基体（３）内にルーズに位置している、請求項１また は１３記載の装置。 １５．カバー側のＯ−リング（２７）がカバー（２）とウエーハ上面との間にル ーズに位置している、請求項１または１３記載の装置。 １６．基体（２３）内に十字形ばね（４１）が配置されているウエーハ（１）を 支持している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。 １７．十字形ばね（４１）の舌片（４２）の少なくとも１つが導電性の材料から 製作されているかまたは導電性の材料で覆われている、請求項１５記載の装置。 １８．ウエーハ（１）の電気的な接触接続のための線材（１０）が十字形ばね（ ４１）の舌片（４２）と結合されている、請求項１６記載の装置。 １９．線材および（または）十字形ばね（４１）の舌片（４２）の導電性の被覆 （４３）がプラチナ製である、請求項１６記数の装置。