KR100210997B1 - 반도체 웨이퍼의 일면 에칭을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼(실리콘 웨이퍼)의 일면 에칭을 위한 장치에 관한 것으로서, 이것은 관통형 본체(3,23)와 이와 결합하는 덮개(2,22)로 구성되어 있다. 덮개(2,22)는 상부에 에칭액의 통과를 위한 개구(5,25)를 갖는다. 에칭박스는 적어도 두개의 0링(7,8,27,28)을 갖는데 그중 하나는 본체(3,23)에서 중앙에 배치되고 다른 하나는 덮개(2,22)에서 중앙에 배치된다. 웨이퍼(1)는 0링(7,8,27,28)사이에서 클램프된다. 스프링 접점(11,41)의 판에 의해 웨이퍼에 연결된 와이어(10)는 본체(3,23)를 통해 연장되는 보여(4)를 에칭박스로 안내된다.

Description

[발명의 명칭]

반도체 웨이퍼의 일면 에칭을 위한 장치

[종래기술]

본 발명은 에칭박스처럼 구성되어 반도체 웨이퍼(실리콘 웨이퍼)의 일면 에칭(one-sided etching)을 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 진공 과학 기술이라는 잡지의 1985년 7월/8월호 페이지 1015 ff, 지.가민스키저 실리콘의 기계적 구조에 공지되어 있다. 그 내용은 에칭될 웨이퍼가 지지되는 0링을 홈에 지지하는 엣지에 테프론판 형태의 실리콘 웨이퍼용에칭 마운트가 기술되어 있다. 웨이퍼는 테프론으로 제조된 링에 의해 테프론상에 장착되는데, 이것은 나일론 스크류에 의해 베이스판에 연결된다. 에칭액은 테프론링을 통하여 웨이퍼의 표면에 도달한다. 0링은 에칭액이 후방에 도달하는 것을 방지한다. 그러나 에칭액이 후방에 도달하는 것을 방지한다. 그러나 에칭액은 양쪽에서 웨이퍼와 0링사이의 접촉 지역까지 웨이퍼의 엣지를 적실 수 있다. 따라서 웨이퍼의 엣지 지역에서 기계적 강도가 감소되며, 또한 에칭 처리후 웨이퍼를 가공할 가능성도 제한된다. 에칭 작업중 웨이퍼 아래에 위치된 공기압은 에칭온도가 높아짐에 따라 상승하게 된다. 따라서 특히 0링이 안착된 웨치퍼의 엣지부에서 파손의 위험이 증가한다. 웨이퍼 아래에 형성된 에어 스페이스에 대한 압력 보상 장치는 제공되지 않는다. 또한 전기화학적 에칭 정지를 실시하기 위한 웨이퍼의 전기적 접촉도 제공되지 않는다.

또한 기본 재료로서, 테프론은 예상되는 적용에 대해 높은 에칭 온도에서 너무 낮은 치수 안정도를 갖는다. 용액에 있어서, 테프론은 팽창에 의해 그 체적이 변화되고 그에 따라 형태가 변화된다. 따라서 테프론으로 제조된 에칭 마운트가 복수로 사용된다.

본 발명의 목적은 에칭될 웨이퍼상에 낮은 기계적 강도를 부여하고 웨이퍼 엣지의 완전한 보호를 보장하며 전기화학적 에칭 정지를 허용하는 실리콘 웨이퍼의 일면 에칭을 위한 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징적 사항에 의해 본 발명에 따라서 이루어진다. 이경우, 덮개측상에 있는 에칭될 웨이퍼의 측부의 0링 내측에 위치된 내측지역에만 에칭액이 도달하도록 그 사이에서 웨이퍼가 클램크되어 정렬된 두개의 0링을 갖는 개방된 상부를 갖는 에칭박스와 같은 마운트가 사용된다. 웨이퍼 후방측 아래에 형성된 공동은 튜브 또는 호스를 연결하는 보어를 통하여 외부환경으로 연결된다. 따라서 웨이퍼 아래에서 과압의 형성이 배제된다. 전기화학적 에칭 정지에 필요한 웨이퍼의 전기화학적 접촉을 위하여 리드는 보어를 통하여 동시에 안내된다.

[발명의 장점]

본 발명에 따른 장치는 에칭액과의 접촉에 대해 웨이퍼 엣지가 완전하게 고정보호된다는 장점을 갖는다. 웨이퍼를 유지하는 0링은 하나위에 다른 하나가 정밀하게 배치되므로 웨이퍼의 양측부는 대칭의 유지력을 받는다. 0링을 통해서만 장착된다는 사실때문에 웨이퍼는 탄성지지된다. 이것은 에칭액에 대해 부호되는 방식으로 후방으로부터 전기접촉된다. 높은 온도의 에칭액일지라도 외부 환경과의 연결때문에 웨이퍼 후방아래에서 공동에는 과압이 형성되지 않는다. 따라서 상기 장치는 파손에 대해 최대의 안정성을 허용한다. 제안된 재료의 양호한 치수 안정도는 에칭박스의 복수사용을 허용한다. 웨이퍼의 전기접촉은 스프링 접촉에 의해 양호하게 실행된다.

상기 장치의 다른 양호한 장점은 종속항에 기재된 수단을 따른다.

폴리비닐아이덴 불화물(PVDF) 플라스틱으로 에칭박스를 생상할때 덮개와 베이스 부분에 0링을 고정하는 홈을 제공하는 것을 각각 적절한 것이다. 에칭액과의 접촉에 따라 0링이 팽창하기 때문에, 홈의 체적은 웨이퍼상의 입력이 일정하게 남게 되는 치수를 갖는다. 덮개와 베이스 사이의 접촉지역에서 에칭액이 엣지 지역을 관통하지 않게 되는 부가적인 안정도를 에칭액이 엣지 지역을 관통하지 않게 되는 부가적인 안정도를 얻기 위하여 제3의 0링을 제공하는 것이 적절하다. 웨이퍼 후방과의 전기접촉을 위하여 스프링하중을 받는 핀을 사용하는 것이 유리하다.

다른 양호한 실시예에 에칭박스는 사용의 폴리프로필렌(PP) 이송박스로부터 추출된다. 이러한 방법으로 구성된 에칭박스는 연한(milky) 투명도를 가지며, 외부로부터 즉시 에칭될 에칭박스의 누출을 허용한다. 또한 PP로 구성된 이러한 에칭박스는 경비면에서 상당히 효과적이다. 추가 밀봉재로서 실리콘 반죽물을 덮개와 베이스 부분사이의 접촉지역에 도입하는 것도 적절하다. 본체의 스프링 부분은 웨이퍼 후방측의 신뢰성 있는 전기접촉과 웨이퍼의 신속한 삽입 및 제거를 허용한다.

본 발명의 두 실시예가 도면과 하기의 설명을 참조로 상세히 설명된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 PVDF로 구성된 에칭박스의 단면도.

제2a도 및 제2b도는 PP에칭박스의 단면도.

[발명의 상세한 설명]

제1도에 도시된 제1실시예는 주요부품으로서 본체(3)과 덮개(2)로 구성되어 있다. 상기 두개의 부품은 플라스틱 PVDF로 제조된다. 이러한 재료는 고온에서도 치수가 안정적이며 에칭박스의 다용도 이용을 가능하게 한다. 덮개(2)와 본체(3)로 이루어진 에칭박스 전체는 다른 형태도 가능하지만 양호하게는 둥근 형태이다. 덮개(2)와 본체(3)는 서로 조합될 수 있는 형태를 갖는다. 이를 위해 덮개(2)의 엣지는 내부지역(12)에 대해 계단식으로 함몰되어 있고 본체(3)의 엣지는 계단식으로 높여져 있다. 계단은 에칭박스가 거기에 있는 웨이퍼로 닫혀질때 덮개(2)와 본체(3)의 엣지 지역이 서로 동일한 높이에 있고 웨이퍼(1)가 끼여들어 클램프되는 두개의 0링(7,8)이 코드 두께의 약 20%까지 압착된다. 내부지역(13)상의 함몰부의 직경 또는 내부지역(12)상의 융기부 직경은 에칭박스 설계용 웨이퍼(1)의 직경보다 다소 크다. 본체(3)는 양호하게도 두개의 동심의 홈(18,19)을 가지며, 그중 하나는 계단식으로 융기된 엣지구역에서 작동되고 다른 하나는 내부지역(13)의 엣지에서 작동된다. 0링(8,9)은 홈(18,19)의 각각에 배치된다. 0링 내측의 본체면(14)은 직경이 적절하게는 0.1 내지 5mm인 구멍(4)을 거쳐 몸통의 외측에 연결된다. 구멍(4)에 연속하여 소형 튜브(6) 또는 호스가 본체의 외측상의 구멍(4)의 출구에 근접해 있다. 한편, 웨이퍼(1)와 0링(8) 및 본체면(14)으로 둘러싸인 공간과 주변환경사이의 압력보상은 구멍(4)을 통해 이루어진다. 다른 한편, 웨이퍼(1)의 전기접촉에 필요한 와이어(10)는 보어(4)를 통하여 외측으로 안내된다. 보어(4)는 내부면으로부터 본체에 협소한 측방향 외부면까지 직각으로 연장한다. 직사각형의 안내로 인하여 에칭박스는 에칭액을 수직으로 용이하게 주입시킬 수 있다. 이런 목적을 위해, 보어(4)는 그 출구에서 에칭액을 투입하는 결합상태의 소형 직선튜브(6) 또는 호스 형태로 연장된다. 물론, 보어(4)를 안내하는 다른 방법도 유효하다. 웨이퍼(1)의 전기접촉을 확실하게 보장하는 스프링 하중을 받는 접촉부(11)는 보어(4)를 통하여 안내된 와이어(10)의 단부에서 내부 본체 표면(14)에 부착된다. 엣지에 대하여 융기된 내부지역(12)에 있어서, 에칭박스 덮개(2)는 홈(17)을 가지며, 상기 홈의 구조는 에칭박스가 밀폐될때 덮개가 본체의 내부홈(18)위에 정확하게 위치할 수 있도록 제작된다. 상기 흉내에 또다른 0링(7)이 설치된다.

본체(3)에 있는 외부 0링(9)과 덮개(2)에 위치하는 0링(7)은 에칭과정 동안에 한측면으로부터 에칭액에 각각 노출된다. 그 결과 이들 0링은 체적이 약간 커진다. 이것은 상기 0링(7,8)사이에 고정된 웨이퍼상에 입력을 증가시킬 수 있다. 그러므로 0링(7 내지 9)이 부착되는 홈(17 내지 19)의 형태는 체적이 증가하므로써 0링(7 내지 9)의 체적확대가 홈(17 및 19)에 의해 흡수되어 웨이퍼(1)에 부과되는 입력이 항상 일정하게 유지될 수 있는 형상을 갖는다.

에칭박스의 덮개(2)와 본체(3)는 보어를 통하여 삽입된 나사에 의하여 서로 고정 유지되며 이러한 목적을 위해 상기 보어는 덮개의 본체의 엣지상에 배치된다. 또는, 덮개와 본체를 결합하는 것은 작동이 용이한 체결기에 의해 수행될 수 있다. 이러한 경우에 신속한 체결을 위해 덮개의 상부측과 본체의 하부측상에 어떤 수단을 제공할 필요가 있다. 에칭박스 부품을 상호 가압하는 압력은 덮개(2)와 본체(3)의 계단식 엣지가 서로 0링(7과 9)을 향해 고정되어 놓여있도록 선정되어야 하며, 상기 0링은 각각 홈(17과 19)으로 완전히 수직으로 가압되는데, 이것은 외부에서 관찰할 수 있다.

에칭박스를 사용하기 위하여, 웨이퍼(1)는 본체(3) 내부에 설치된 내부 0링(8) 위에 위치하게 된다. 보호되어야 하는 측면은 본체 표면(14)을 향하게 한다. 그리고 덮개(2)를 몸통(31)위에 놓고 나사를 조여 연결시킨다. 밀폐된 에칭박스는 언제나 에칭액에 노출될 수 있다. 특히, 에칭과정의 기간과 온도는 자유로이 선택될 수 있으며, 그 이유는 과잉 압력이 웨이퍼(1)하방에 제공된 공동내에서 발생될 수 없어서 파손 위험이 없는 압력 보상 보어(pressure-compensating bore; 4)에 의하여 보장되기 때문이다.

제2실시예가 제2a도 및 제2b도에 도시되어 있다. 제1실시예에 대응하는 부품은 동일 참조부호를 사용한다.

제2a도에 도시된 실시예는 주요 부품으로서 두개의 압력 링(44)과 함께 덮개(22)와 본체(23)로 구성된다. 본체(23)는 예를들면 플로오로웨어 캄파니로부터 이용가능한 웨이퍼 이송박스의 하부이다. 에칭박스는 폴리프로필렌(PP)으로 이루어지며, 이 물질은 높은 에칭 온도에서도 양호한 치수 안정성을 가지며 비용면에서 매우 효과적이다. 본체(23)의 원통형 베어스 홈내에는 0링(28)이 위치되며, 상기 0링은 중앙에 느슨하게 삽입되고 그 직경은 에칭박스 직경의 약 4/5이다. 그리고 0링(28) 내부에 스프링 크로스(41)가 설치되는데 이것은 상업적으로 이용가능한 것이다. 스프링 부품(41)의 4개의 탄성 텅(TONGUE)(42)중 하나는 약 0.05mm의 두께를 갖는 전도성판(43)에 의해 덮여진다. 에칭박스가 밀폐되면 스프링 부품(41)은 피에칭 웨이퍼(1)를 중심영역에 고정시키며, 판에 의해 덮여진 텅(42)은 웨이퍼 뒷면을 전기접촉시키도록 작용한다. 상기 스프링 부품은 본체(3)에 단단히 결합되거나 헐겁게 삽입될 수 있다. 후자의 경우에, 링(29) 형태로 스프링 부품(41)에 대해 베어링 제공하는 것이 편리하다. 백금으로 제작된 와이어(10)는 금속판(43)에 납땜되며, 상기 와이어는 본체(23)의 베이스 홈에 위치하는 보어(4)를 통해 본체 밖으로 안내된다. 소형 튜브(6) 또는 호스와 같은 것이 베이스 홈의 외측상에 밀봉형태로 보어(4)에 결합하며, 상기 튜브는 에칭액을 주입하며 그 내부에서 접촉 와이어(10)는 에칭액을 외부로 안내한다. 본체(23)에 표준형태로 포함되는 덮개(22)는 이송박스의 상부로부터 파생된 것이다. 원형 개구(25)가 상부측으로 역전되며 그 개구를 통해 에칭액이 통과할 수 있다. 그 직경은 예를들면 4인치 웨이퍼를 위해 제공된 에칭박스의 경우에 70 내지 80mm 인 바와같이 전체 에칭박스 직경의 60 내지 70%가 적절하다.

에칭박스를 사용하기 위하여 웨이퍼(1)는 내부에 설치된 0링(28)상에서 몸통(23)을 향해 상방에서 에칭되는 측면에 놓여지게 위치하게 된다. 예를들면 스프링 크로스인 스프링 부품(41)은 웨이퍼(1)를 밑면에서 뒷면으로 가볍게 가압시켜 웨이퍼의 전기접촉을 수행한다. 동심으로 정렬된 제2 0링(27)이 위로 향하는 웨이퍼 측면상에 위치하게 된다. 제2 0링(27)은 본체(23)에 있는 링과 동일한 직경을 갖는다. 두개의 0링(27,28)의 단면적은 0링(27,28) 사이에 고정된 웨이퍼(1)가 에칭박스가 폐쇄될때 비슬립 형태로 단단히 지지되도록 결정된다. 0링(27,28)의 약간의 체적 증가는 웨이퍼(1)상에서 접촉 압력을 변화시키지 않는다. 덮개(22)는 본체(23)에 놓여지며, 실리콘 반죽물이 덮개(22)와 본체(23) 사이의 밀봉면(37)에 제공되어 밀봉성을 증가시킨다. 양호한 밀봉을 얻기위한 다른 가능성은 본체(23)와 덮개(22)사이의 밀봉면(37)을 원추형태로 구성하므로써 이들은 서로 압착되어 상호 록크된 상태로 놓이게 된다. 제2b도에 도시된 것처럼, 에칭박스의 본체(23)와 덮개(22)사이의 밀봉면(37)을 원추형태로 구성하므로써 이들은 서로 압착되어 상호 록크된 상태로 놓이게 된다. 제2b도에 도시된 것처럼, 에칭박스의 본체(23)와 덮개(22)는 클램프 화스너 형태의 신속 화스너(43)에 의해 외부에서 서로 유지된다. 이들은 압력링(44)중 하나에 양호하게 고정 연결되며 적절한 장치에 의해 다른 압력링에 고정된다.

선택적으로, 덮개(22) 및 본체로 구성된 에칭박스는 예컨대 하드 플라스틱과 같은 내산성 재료에 의해 서로 유지되어 링(44)사이에 클램프된다. 이들 부품을 위해, 압력링(44)은 나사에 의해 상호 가압된다. 이 경우에 압력링은 나사가 관통되는 보어를 갖는다.

Claims (19)

1. 그릇 모양의 본체(3, 23)와, 상기 본체(3, 23)에 밀봉 결합되는 덮개(2, 22)와, 적어도 2개 이상이 겹쳐져서, 그 사이에 에칭시킬 웨이퍼(1)를 클램프하는 0링(7, 8, 27, 28)을 포함하는 에칭 박스 형태의 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치에 있어서, 상기 덮개(2, 22)에는 에칭 용액이 통과할 수 있는 개구(5,25)가 형성되며, 상기 0링(7, 8, 27, 28)들중의 하나의 0링(8, 28)은 본체(3, 23)내에서 중심적으로 배치되고, 다른 하나의 0링(7, 27)은 덮개(2, 22)내에서 중심적으로 배치되며, 상기 0링(7, 8, 27, 28)에 의해 형성되는 밀봉부의 내부 본체(3, 23) 표면으로부터 구멍(4)이 형성되고 상기 본체(3, 23)를 관통하여 상기 본체(3, 23)의 외부로 연장되며, 상기 구멍(4)을 통하여, 웨이퍼(1)에 접촉되는 전기적 스프링 접점(11)에 연결된 와이어(10)가 에칭 박스로부터 연장되어 나오는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
2. 제1항에 있어서, 적어도 두개의 0링(7, 8, 27, 28)은 동일 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
3. 제1항에 있어서, 구멍(4)의 출구를 연결하는 것은 상기 구멍에 연장되어 에칭액과 연결되는 소형 튜브(6) 또는 호스류인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
4. 제3항에 있어서, 소형 튜브(6) 또는 호스는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리비닐아이덴 불화물(PVDF) 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
5. 제1항에 있어서, 덮개(2) 및 본체(3)는 PVDF 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 덮개 하부의 내부 지역(12)은 융기된 계단부의 형태로 구성되어 있으며, 본체 상부의 내부 지역(13)은 함몰된 계단부의 형태로 구성되어 있으며, 계단부는 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
7. 제1항에 있어서, 덮개(2)와 본체(3)는 각각의 0링이 돌출배치되는 홈(17, 18)을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
8. 제1항에 있어서, 본체(3)는 내부지역(13)에 대해 융기된 엣지상 다른 0링(9)이 배치된 홈(19)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면에칭 장치.
9. 제1항에 있어서, 덮개(2)는 내부지역(12)에 대해 함몰된 엣지에서 다른 0링(7)이 배치된 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
10. 제1항에 있어서, 에칭박스가 폐쇄될 때 덮개(2)와 본체(3)의 엣지 지역은 덮개(2)와 본체(3) 사이에 위치된 0링(7, 8, 9)상에서 설정된 접촉 압력에 의해 서로에 대해 동일면에 놓이는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
11. 제1항에 있어서, 스프링 접점(11)은 구멍(4)으로부터 돌출된 스프링 하중을 받는 핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
12. 제1항에 있어서, 홈(17 내지 19)은 팽창 및/또는 압력에 의해 변화되는 0링(7 내지 9)의 체적을 흡수할 수 있는 형태를 가지며, 0링(7 내지 9)을 통하여 전달된 압축력은 거의 일정하게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
13. 제1항에 있어서, 에칭 박스의 본체(33) 및 덮개(22)는 pp로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
14. 제1항 또는 제12항에 있어서, 0링(8)은 본체(3)에 느슨하게 놓이는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
15. 제1항 또는 제12항에 있어서, 덮개 측부의 0링(27)은 덮개와 웨이퍼 상부상에 느슨하게 놓이는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
16. 제15항에 있어서, 웨이퍼(1)를 지지하는 스프링 크로스(41)가 본체(23)에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
17. 제15항에 있어서, 스프링 크로스(41)의 적어도 하나의 텅(42)은 전기적으로 도체인 물질로 구성되거나, 또는 전기적으로 도체인 물질로 피복되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
18. 제16항에 있어서, 웨이퍼(1)의 전기 접촉을 위한 와이어(10)는 스프링 크로스(41)의 텅(42)의 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.
19. 제16항에 있어서, 와이어(10) 및 스프링 크로스(41)의 텅(42)의 도전성 외피(43)는 백금인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 일면 에칭 장치.