JPS63317700A - 電解エッチング装置 - 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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、エツチング特性の均一化を図った半導体装
置の電解エッチング装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置のウェットエツチング法の一つとして電解エ
ツチング法は従来から用いられており、電解液中での電
極反応を応用して半導体基板の所定の部分を溶出さゼる
電解エツチング法は、アルミニウムパターンの形成等に
適用されている。

従来の電界エツチング装置としては例えば第９図に示す
ようなものがある。これは、文献［ジャーナル　オブ　
エレクトロケミカル　ソサエティ（ＬＪ、　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｃｖ、　　Ｓｏｃ、　）　、　　１７７．　Ｐ
２Ｓ５．１９７９Ｊに詳しい説明があるが、ここで、第
９図を参照してその概略を説明する。

第９図は半導体装置における電解エッチング装置の構成
を示す図である。

同図において、電解−［ツチング装冒は、第１の電解槽
１と第２の電解槽３とを備えている。第１の電解槽１の
中には、電解液５が満たされてエツチング処理される半
導体基板７と対電極９とが対向するように電解液５に浸
漬されて配置されている。半導体基板７及び対電極９は
、エツチング時にこれらに供給される電位を設定電位に
保つポテンシオスタット１１に接続されている。また、
第１の電解槽１中の電解′ａ３は、その液温、撹拌状態
を均一に保つために、ヒータ１３により加熱され、撹拌
子１５により撹拌されるようになつＣいる。

第２の電解槽３の中には、電解液５が満たされていると
ともに比較電極１７が電解液５に浸漬されて配置されて
おり、この比較電極１７はポテンシオスタット１１に接
続されている。

第１の電解槽１と第２の電解槽３には、半導体基板７に
接触したルギンの細管１９とこのルギンの細管１９に接
続された塩橋２１とが、両電解槽１．３の電解液５を液
絡するように配置されており、半導体基板７と比較電４
４１７間の電位差が測定される。

このような構成において、半導体基板７と比較電極１７
間の電位差が所定の値となるように、半導体基板７と対
電極９との間に直流電圧を印加し、半導体基板７が陽あ
るいは陰の分極状態下で、半導体基板７のエツチング処
理が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明したように、第９図に示した従来の電解エツチ
ング装置にあっては、対向するように配置された半導体
基板７と対電＋４ｉ９に所定の電圧を印加して、各々を
電解液５中で分極させるＪ：うにしているために、半導
体基板７の周端部から対電極９に向かう電気力線は、第
１０図に示すように、半導体基板７の中央部から対電極
９に向かう電気力線に比べて外側に向かって広がること
になる。

このため、半導体基板７の周端部にａ３ける電束密度は
、中央部に比べて大ぎくなり、電流密度が半導体基板７
の周端部で著しく増加ケる。したがって、半導体基板７
の溶出速度は電流密度に対応して増減するので、半導体
基板７の中央部と周端部とではエツチング速度に差異が
生じて、中央部ではエツチングが不十分となり、周端部
ではエツチングが過剰となる。この結果、半導体Ｅ５板
７の全面にわたって均一なエツチング特質を得ることが
困難となり、特に大口径の半導体基板にあってはこれが
顕著となり、製造歩留りが低下するという問題があった
。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、エツチング処理の均一化を
図り、歩留りの向上に寄与し得る電解エツチング装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、電解液中に対向するように
配置された半導体基板と対電極との間に所定の電圧を印
加して前記半導体基板のエツチング処理を行なう電解エ
ツチング装置において、この発明は、前記半導体基板の
周辺を取り囲むように補助電極を設けたことを要旨とす
る。

（作用） 上記構成において、半導体基板と対電極間に所定の電圧
を印加した際に、半導体基板の周端部と対電極との間に
発生する電気力線は、半導体基板及び対電極に対して垂
直に延びることになり、半導体基板の周端部における電
気力線の外側への広がりを防止するようにしている。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例に係る電解エツチング
装置の構成を示す図である。同図において、電解ＩｆＩ
３１には、例えば強アルカリエツチング液として１００
％抱水ヒドラジンの電解液３３が満たされており、この
電解液３３中に半導体基板３５とこの半導体基板３５よ
り径の大きな対電極３７とが、水平方向の同心状に対向
するように浸漬配置されている。また、半導体基板３５
を取り囲むように環状の補助電極３つが対電極３７と対
向するように浸漬配置されている。さらに、半導体基板
３５及び補助電極３９は直流電源４１の正極に接続され
て同電位に保たれ、対電４４ｉ３７は直流電源４１の負
極□に接続されており、半導体基板３５及び補助電４ｉ
３９と対電極３７間に所定の電圧が印加されている。

したがって、半導体基板３５は、対電極３７を陰惨とし
て半導体基板３５と補助電極３７が陽分極されてエツチ
ング処理が行なわれる。なお、エツチング処理中にあっ
ては、電解液３３の液温及び撹拌状態は均一に保たれる
ものとする。

このような構成において、補助電極３９の外周端部から
対電極３７の周端部に向かう電気力線は、外側に向かっ
て広がるが、補助電極３９の内周端部及び半導体基板３
５の周端部から対電ＦＭ３７に向かう電気力線は、互い
に平行に半導体基板３５及び補助電極３９に対してほぼ
垂直となる。したがって、半導体基板３５の周端部にお
ける電束密度は中央部の電束密度と同一となり、半導体
基板３５の全面における電流密麿分布は均一となる。

第２図は、半導体基板３５として面方位（１００）、直
径３インチのシリコン基板を用いるとと６に、電解液３
３として１００％の抱水ヒドラジンを用い、印加電圧、
液温、撹拌状態を均一にしてエツチング処理を行なった
場合に、シリコン基板の中心からの距ｔｉｌｌに対する
エツチング速度の分布を示した図である。同図において
、従来例（一点鎖線）にあっては、基板の中央部と周辺
部では約１５（％）程度の差異が生じるが、この実施例
にあっては、約２（％）程度となる。

したがって、エツチング特性は半導体基板の全面にわた
って均一となり、半導体基板特に大口径の半導体基板を
高精度にエツチング処理することができるようになり、
この結果、製造歩留りを向トさせることができる。

第３図はこの発明の第２の実施例に係る電解エツチング
処理の構成を示寸図である。

同図に示す電解エツチング装置は、電解液が満たされた
第１の電解槽４３と第２の電解槽４５を有しでおり、第
１の電解槽４３は電解液が流出入する孔が設けられたし
きり板４７を介して上部槽４９と下部槽５１とに分けら
れている。

上部槽４９には、絶縁物質で形成され、両端部が開口さ
れた円筒状のしゃへい管５３が配置されている。この円
筒状のしゃへい管５３は、その開口上部がＯリング５５
を介してエツチング面と逆の而に金属板５７が接合され
た半導体基板３５がエツチング面を下向きにしてはめ込
まれて固定されるようになっており、開口下部には電解
液を撹拌して半導体基板３５に送出する撹拌器５９が配
貨されている。一方、下部槽５１には、第１の電解ＷＪ
４３に満たされた電解液の液温を一定に保持する循環式
温度コントローラ６０が設けられている。

上部槽４９において、Ｏリング５５下部のしゃへい管５
３には、しゃへい管５３内の上部の電解液をしヤへい管
５３外の上部４ｆ！４９に排出する排出口６１が設けら
れている。この排出口６１の下部のしゃへい管５３の内
壁面には、金属の円筒環６３がはめ込まれており、この
円筒環６３の下部のしゃへい管５３内には、綱状の対電
極６５が配置され、この対電慟６５と撹拌器５９との間
には、層流板６７が配置されている。

さらに、しゃへい管５３の中央部には半導体基板３５に
達するルギンの細管６９が設（プられており、このルギ
ンの細管６９は塩橋７１に連結され、ルギンの細管６９
と塩１１７１は第１の電解槽４３内の電解液と比較電極
７３が浸漬された第２の電解槽４５内の電解液を液絡す
るように配置されている。

半導体基板３５のエツチング面と逆の面に接合された金
属板５７、しヤへい管５３の内壁面にはめ込まれた円筒
環６３、対電極６５及び比較電極７３は、ポテンシオス
タット７５に接続され、半導体基板３５と比較電極７３
との間の°電位差が所定の値となるように、半導体Ｕ板
３５と綱状の対電極６５との間に電圧がポテンシオスタ
ット７５により印加され、半導体基板３５と対電極６５
間が所定の電位差となるように保持されているとともに
、金属の円筒環６３にもポテンシオスタット７５により
所定の電圧が印加されている。

このような構成において、金属板５７を介して半導体基
板３５に例えば正の電圧を印加して陽分極状態でエツチ
ング処理を行なう場合に、半導体基板３５の周端部から
対電？４６５に向かう電気力線は、円Ｅ１１１６３に電
圧が印加されているために、第４図に示す如く、半導体
基板３５から外側に広がることなく垂直下方に向かうこ
とになる。したがっＣ１半導体基板３５の周端部におけ
る電束密度の増大が防止され、半導体基板３５の全面に
わたって均一な、’ｌ！ｌ密流分布を得ることができ、
第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

また、第１の電解＋ｆｉ４３の下部槽５１の電解液は、
攪拌器５９により円筒状のしゃへい管５３に流入されて
、層流板６７を介して上方に向かって層流状態で送出さ
れる。送出された″電解液は半導体基板３５に達して、
排出口６１から上部槽４９に排出され、しきり板４７の
孔を介して再び下部４１′！５１に流入する。

このような電解液の循環にあっては、電解液は半導体基
板３５のエツチング面に対して層流状態で垂直に当たる
とともに、エツチング処理にともなう反応生成物及び反
応ガス等は排出口６１から排出されるので、常に新鮮な
電解液が半導体基板３５のエツチング面に供給され、半
導体基板３５のエツチング全面にわたって均一な化学的
エツチング特性を得ることができる。

第５図はこの発明の第３の実施例に係る電解エツチング
時置の構成を示す図である。同図に示す電解エツチング
時置は、円筒管７５を側壁とし、この円筒管７５の下部
にＯリング７７を介して固定された対電極７９を底部と
した電解槽に電解液を満たし、この電解液に半り体基板
３５を対電極７９と対向するように浸漬配置して、エツ
チング処理を行なうようにしたものである。

このような構成にあっても、半導体す板３５の周端部か
ら対電極７９に向かう電気力線は、円筒管７５の内部に
制限されるために、外側に広がることなく対電極７９に
向かっ′Ｃ垂直下方に延びることになる。したがって、
半導体基板３５の仝而にわたって電流密度分布は均一と
なり、Ｆｊホした実施例と同様の効果を得ることができ
る。

また、半導体基板３５と対電極７９を電解槽に対し゛（
゛１下方向に配置するようにしたので、エツチング時の
反応生成物及び反応ガスは上方に排除することができる
。

さらに、電気力線の外側への広がりを防止する円筒管７
５を電解槽の側壁としているので、電解槽の小型化を図
ることができる。

第６図はこの発明の第４の実施例に係る電解エツチング
装置の構成を示１図である。この実施例の特徴とすると
ころは、第３の実施例に対して円筒管７５の長さを対電
極７９と半導体基板３５との距離よりも半導体基板３５
の周端部から対電極７９に向かう電気力線が外側に広が
らない程度に短くして、電解１８１の中でエツチング処
理を行なうようにしたことにある。このような構成にお
いても、半導体基板のエツチング面の電流ｖｐｉａ分布
を均一にすることができるとともに、円筒管７５内外の
電解液は容易に流通でき、上記第３の実施例と同様な効
果を得ることができる。

なお、上記第３．第４の実施例において、円筒管７５に
電圧を印加しなくても、又円ｎ管として導体のかわりに
絶縁物でも電気力線の広がりは、ある程度は防げる。

第７図はこの発明の第５の実施例に係る電解エツチング
装置の構成を示す図である。同図に示す電解エツチング
装置は、ボルダ−８５に支持された半導体基板３５と対
電ｌ４ｉ８５を電解槽８３に対して水平方向に浸漬配置
し、半導体基板３５の外周を取り囲むように円筒状のし
ゃへい管８７をホルダ８５に固定支持し、このしゃへい
管８７、対電極８９及び金属膜９０を介して半導体基板
３５に所定の電圧をポテンシオスタット９１により与え
て、エツチング処理を行なうようにしたものである。な
お、エツチング処理の際には、電解槽８３内の電解液の
液温及び撹拌状態は、渇麿コントローラ９３と撹拌器９
５によって均一に保たれるようになっている。

このような構成に３３いては、半導体基板３５の外周に
円筒状のしゃへい管８７を設け、このしやへい廿８７に
所定の電圧を印加するようにしているので、半導体基板
３５の周端部から対電Ｍｉ８９に向かう電気力線は、外
側に広がることなく水平に対電極８９に延びることにな
る。したがつＣ１上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。

第８図はこの発明の第６の実施例に係る電解エツチング
装置の構成を示す図である。同図に示す電解エツチング
装置は、両端部が開口され内径が半導体基板３５の直径
よりやや大きい円ｆ５管９７を電解液が満たされた電解
槽９９の中に水平方向に浸漬配置し、この円筒管９７の
中に半導体基板３５と対電極１０１を対向するように配
置して、エツチング処理を行なうようにしたものである
。

このような構成においても、半導体基板３５の周端部か
ら外側に広がり対電極１０１に向かう電気ノｊ線を防止
することができるようになり、上記実施例と同様の効果
を得ることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、半導体基板の
周辺を取り囲むように補助電極を設け、この補助電極に
半導体基板に印加されると同一極性の電圧を印加してエ
ツチング処理を行なうようにしたので、半導体基板の周
端部における電気力線の外側への広がりを防止すること
ができる。この結果、半導体基板のエツチング全面にわ
たる７Ｇ流密度分布が均一となり、これにより、半導体
基板のエツチング特性を均一にすることができ、製造歩
留りを向上させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例に係る電解エツチング
装置の構成示寸図、第２図は第１の実施例と従来例との
エツチング速度の比較を示寸図、第３図はこの発明の第
２の実施例に係る電解エツチング装置前の構成を示す図
、第４図は第２の実施例の電気力線の様子を示す図、第
５図はこの発明の第３の実施例に係る電解エツチング処
理の構成を示す図、第６図はこの発明の第４の実施例に
係る電解エツチング装置の構成を承り図、第７図はこの
発明の第５の実施例に係る電解エツチング装置の構成を
示す図、第８図はこの発明の第６の実施例に係る電解エ
ツチング装置の構成を示づ図、第９図は従来の電解エツ
チング’Ａ　ｉｉ’７の一構成例を示す図、第１０図は
第９図に示す電解エツチング装置にＪ３ける電気力線の
様子を示づ図である。 （図の主要な部分を表わす符号の説明）３５・・・半導
体基板　　　３７・・・対Ｔｉ極３９・・・補助電極　
　　　４１・・・直流電源代理人　弁理士　　三　好　
保　男 第１図 基板中心からの距離１（１） 第２１１！ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解液中に対向するように配置された半導体基板と対電
   極との間に所定の電圧を印加して前記半導体基板のエッ
   チング処理を行なう電解エッチング装置において、前記
   半導体基板の周辺を取り囲むように補助電極を設けたこ
   とを特徴とする電解エッチング装置。