DE112004001425T5

DE112004001425T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von scheibenförmigen Teilen

Info

Publication number: DE112004001425T5
Application number: DE112004001425T
Authority: DE
Inventors: Tadamitsu Hiratsuka Miyazaki; Kazuya Hiratsuka Hirayama; Hisaya Hiratsuka Fukunaga; Hiroyasu Hiratsuka Futamura
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: US7494597B2; US20070017901A1; TW200511424A; CN100459056C; KR20060079752A; TWI245339B; JP4509501B2; WO2005013346A1; DE112004001425B4; KR101030833B1; JP2005050943A; CN1830070A

Abstract

Ätzverfahren, bei dem zwei oder mehr scheibenförmige Teile, die in eine Ätzlösung eingetaucht sind, in einem Zustand gehalten werden, in dem deren Plattenoberflächen einander gegenüberstehen, wobei das Ätzen ausgeführt wird, während die Teile gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich nicht drehendes Teil zwischen den Teilen angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen von scheibenförmigen Teilen, und insbesondere auf ein Verfahren zum Ätzen und auf eine Vorrichtung zum Ätzen für Halbleiterwafer.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein typisches Verfahren zum Herstellen von Wafern mit spiegelglatter Oberfläche, die als Rohmaterialwafer für die Herstellung von Halbleiterbaugruppen verwendet werden, wird nachfolgend erläutert. Als erstes läßt man mit Hilfe des Czochralkski-Verfahrens (CZ-Verfahren) oder mit Hilfe des Zonenschmelzverfahrens (floating zone melting method, FZ-Verfahren) einen aus einem Einkristall bestehenden Halbleiterblock wachsen. Da der gezüchtete Halbleiterblock auf seinem äußeren Umfang verzerrt ist, wird der äußere Umfang des Halbleiterblocks danach in einem Konturschleifvorgang beschliffen, bspw. mit Hilfe eines zylindrischen Schleifwerkzeugs, und die äußere Umfangsgestalt des Halbleiterblocks wird eingestellt. Der Block wird dann mit einer Drahtsäge oder ähnlichem in einem Scheibenschneidvorgang in Scheiben geschnitten und bearbeitet, um scheibenförmige Wafer mit einer Dicke von etwa 500 bis 1000 μm zu erhalten, und der äußere Umfang der Wafer wird dann in einem Anfasungsvorgang angefast.
Eine Glättung wird dann durch Läppen ausgeführt, an das sich ein Ätzvorgang anschließt, und anschließend ein primäres Polieren und ein sekundäres Polieren. Wafer mit einer spiegelglatten Oberfläche werden dann dadurch erhalten, daß epitaxiale Wachstumsprozesse auf der Oberfläche des Wafers ausgeführt werden.
Der vorstehend beschriebene Ätzvorgang wird für den Zweck des Entfernens von durch die Ver- oder Bearbeitung herbeigeführten Verzerrungen, die in den vorangegangenen Vorgängen aufgetreten sind, ausgeführt, von kleineren Fehlern, die sich auf den vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer befinden, und von Material, das an diesen anhaftet. Eine Ätzvorrichtung wird dazu verwendet, um die vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer bei dem Ätzvorgang zu ätzen. Eine herkömmliche Ätzvorrichtung wird unter Bezugnahme auf 12 nachfolgend kurz beschrieben. 12 zeigt eine longitudinale Schnittansicht einer herkömmlichen Ätzvorrichtung, mit Blickrichtung von der vorderen Oberfläche davon.
Diese Ätzvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Ätzkammer 12, die mit einer Ätzlösung gefüllt ist, einer Anzahl von Stangen 16 zum Halten und Rotieren einer Anzahl von Wafern 30, und einem Gehäuse 10, welches den Tank und die Stangen aufnimmt. Eine Anzahl von ringförmigen Wafertragnuten 124 sind in äquidistanter Weise auf der Umfangsfläche der Stangen 16 angeordnet, und die äußeren Umfangsabschnitte von Wafern 30 sind in die Wafertragnuten 124 eingesetzt, um die Wafer 30 zu halten. Auf der anderen Seite drehen sich die Stangen 16 um deren zentrale Achse.
Mit einer Ätzvorrichtung, die einen derartigen Aufbau aufweist, drehen sich die Wafer, die sich über ihren äußeren Umfang in Kontakt mit den Stangen 16 befinden, ebenfalls, wenn das Innere der Ätzkammer 12 mit einer Ätzlösung gefüllt ist und die Stangen 16 gedreht werden. Die Ätzlösung, die sich um die Wafer 30 herum befindet, wird durch die Drehung der Wafer 30 durchgerührt, und die vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer werden geätzt. Nachdem ein solches Ätzen während einer vorbestimmten Zeit ausgeführt worden ist, werden die Wafer 30 aus der Ätzvorrichtung herausgenommen, so daß der Vorgang des Ätzens der Wafer abgeschlossen ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Allerdings tritt bei einer solchen herkömmlichen Ätzvorrichtung Turbulenz in der Lösung zwischen den Wafern auf, aufgrund der Wechselwirkung der rotierenden Wafer bei dem Ätzvorgang. Diese Turbulenz bedeutet einen erheblichen Beitrag zu der Verschlechterung der Glattheitseigenschaften nach dem Ätzen und einer Verschlechterung der Nanotopologie aufgrund einer minimalen Wellung.
Die vorliegende Erfindung wurde erarbeitet, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe besteht darin, ein Ätzverfahren und eine Ätzvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, das Auftreten von Turbulenzen in der Ätzlösung zu unterdrücken und die Qualität hinsichtlich Ebenheit oder Flachheit sowie hinsichtlich der Nanotopologie nach dem Ätzen zu verbessern.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird unter einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ätzverfahren bereitgestellt, bei dem zwei oder mehr scheibenförmige Teile, die in eine Ätzlösung eingetaucht sind, in einem Zustand gehalten werden, in dem deren Plattenoberflächen einander gegenüberstehen, und das Ätzen wird ausgeführt, während die Teile gedreht werden, wobei ein sich nicht drehendes Teil zwischen den Teilen angeordnet ist.
Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ätzverfahren nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei dem das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Unter einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ätzverfahren nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei dem die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Unter einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ätzverfahren nach einem der ersten bis dritten Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei dem es sich bei den Teilen um Halbleiterwafer handelt.
Unter einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ätzvorrichtung bereitgestellt, die eine Ätzkammer aufweist, welche mit einer Ätzlösung gefüllt ist, und eine Anzahl von Stangen, die drehbar in Kontakt mit dem äußeren Umfang einer Anzahl von scheibenförmigen Teilen abgestützt sind, um die Teile drehbar in einem Zustand zu halten, in dem sich die Plattenoberflächen der Teile einander gegenüberstehen, und wobei ein sich nicht drehen des Teil in einer Position zwischen den Teilen angeordnet ist, die durch die die Teile haltenden Mittel gehalten sind.
Unter einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ätzvorrichtung nach dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei weiterhin Tragsäulen parallel zu den Stangen fixiert sind, wobei das sich nicht drehende Teil an den Tragsäulen befestigt ist.
Unter einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ätzvorrichtung nach dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Unter einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ätzvorrichtung nach einem des fünften bis siebten Aspekts der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei der die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Unter einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein sich nicht drehendes Teil für eine Ätzvorrichtung bereitgestellt, die eine Ätzkammer aufweist, die mit einer Ätzlösung gefüllt ist, und eine Anzahl von Stangen, die drehbar in Kontakt mit dem äußeren Umfang einer Anzahl von scheibenförmigen Teilen abgestützt sind, um die Teile drehbar in einem Zustand zu halten, in dem sich die Plattenoberflächen der Teile einander gegenüberstehen, und wobei das sich nicht drehende Teil auf den Stangen an der Stelle der Teile abgestützt ist, und wobei ein vorspringender Abschnitt, um die Drehung des sich nicht drehenden Teils zu verhindern, auf dessen äußerem Umfang vorgesehen ist.
Unter einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das sich nicht drehende Teil nach dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Unter einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das sich nicht drehende Teil nach dem neunten oder zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, bei dem die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Unter einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das sich nicht drehende Teil nach einem der neunten bis elften Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei das sich nicht drehende Teil aus Polypropylen hergestellt ist.
Unter einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterwafern bereitgestellt, mit dem Schritt, daß zumindest zwei Wafer geätzt werden, die in eine Ätzlösung eingetaucht sind, während die Wafer so gehalten werden, daß deren Plattenoberflächen einander gegenüberstehen, und die Wafer gedreht werden, wobei ein Teil, das die Strömung der Ätzlösung verändert, zwischen einem jeden Paar von benachbarten Wafern angeordnet ist, oder ein Teil, das die Strömung der Ätzlösung zwischen einem jeden Paar von benachbarten Wafern verändert, angeordnet ist.
Mit der Ätzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann die Ebenheit oder Flachheit der geätzten vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer verbessert werden. Insbesondere kann die Flachheit der vorderen und hinteren Oberfläche in der Nähe des Mittelpunkts des Wafers verbessert werden.
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung ohne weiteres in einer herkömmlichen Ätzvorrichtung eingesetzt werden, dadurch daß lediglich die Zellenplatten in den Waferhaltepositionen gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform, gesehen von der vorderen Oberfläche davon;
2 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, gesehen von der linken seitlichen Oberfläche davon;
3(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht des linken Tragarms 60 und des linken Bügels 62, und 3(b) zeigt eine longitudinale Schnittansicht des rechten Tragarms 70 und des rechten Bügels 72 nach der ersten Ausführungsform;
4(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Trommel der ersten Ausführungsform, und 4(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schnitts A, der in 1 dargestellt ist;
5 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, gesehen von der vorderen Oberfläche davon;
6(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht des linken Tragarms 160 und des linken Bügels 162, und 6(b) zeigt eine longitudinale Schnittansicht des rechten Tragarms 170 und des rechten Bügels 172 der zweiten Ausführungsform;
7(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Trommel der zweiten Ausführungsform;
7(b) zeigt eine Schnittansicht B-B' gemäß 7(a);
8 zeigt ein Modifikationsbeispiel der Zellenplatte, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
9(a) bis 9(c) zeigt den SFQR-Wert der Wafer nach dem Ätzen, den man gefunden hat, gemittelt und visualisiert, getrennt für die Fälle, in denen die Zellenplatte größer als die Wafer war, kleiner als die Wafer und etwa die gleiche Größe wie die Wafer hatte;
10(a) bis 10(d) zeigen Daten, die erhalten wurden, wenn ein Ätzvorgang auf 25 Wafern ausgeführt wurde, dadurch daß eine herkömmliche Ätzvorrichtung verwendet wurde, und eine Probenahme von den 25 geätzten Wafern durchgeführt wurde;
11(a) bis 11(d) zeigen Daten, die dadurch erhalten wurden, daß der Ätzvorgang auf 20 Wafern ausgeführt wurde, indem die Ätzvorrichtung verwendet wurde, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet, und eine Probenahme von den 20 geätzten Wafern durchgeführt wurde; und
12 zeigt eine longitudinale Schnittansicht einer herkömmlichen Ätzvorrichtung, gesehen von der vorderen Oberfläche davon.

10: Gehäuse
10a: seitliche Platte
10b: seitliche Platte
12: Ätzkammer
12a: seitliche Platte
12b: seitliche Platte
14: Vorratstank
16: Stange
18: Trommel
20: Pumpe
22: Tragstütze
24: Tragnut
26: Zellenplatte
28: vorstehender Abschnitt
30: Wafer
32: Zahnrad
34a: Zahnrad
34b: Zahnrad
34c: Zahnrad
34d: Zahnrad
34e: Zahnrad
34f: Zahnrad
35: Zahnrad
35a: kleines Zahnrad
35b: großes Zahnrad
36: Antriebszahnrad
38: Antriebsmotor
40: Antriebswelle
42: Filter
44: Rohr
46: Abgaberohr
48: Abgabeventil
50: Zuführungsrohr
52: Zuführungsventil
60: linker Tragarm
62: linker Bügel
64a: Deckelplatte
64b: untere Platte
66: Luftrohr
70: rechter Tragarm
72: rechter Bügel
80: Gehäuse
82: Stützträger
120: Tragsäule
122: Tragnut für Zellenplat
: te
124: Wafertragnut
126: Zellenplatte
128: Anschlag
160: linker Tragarm
162: linker Bügel
170: rechter Tragarm
172: rechter Bügel
226: Zellenplatte
326: Zellenplatte

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR REALISIERUNG DER ERFINDUNG
Das Ätzverfahren und die Ätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mehr im einzelnen erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Die vorliegende Erfindung kann bei unterschiedlichen Ätzvorrichtungen angewendet werden, bei denen Wafer parallel zueinander gehalten sind, und kann beispielsweise auf die nachfolgend beschriebene Ätzvorrichtung angewendet werden. Die nachfolgende Beschreibung erläutert allerdings lediglich die Ausführungsformen zum Realisieren der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise darauf beschränkt.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, gesehen von der vorderen Oberfläche davon. 2 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung, gesehen von der linken seitlichen Oberfläche davon. 3(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht eines linken Tragarms 60 und eines linken Bügels 62. 3(b) zeigt eine longitudinale Schnittansicht eines rechten Tragarms 70 und eines rechten Bügels 72. 4(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht einer Trommel. 4(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schnitts A, der in 1 dargestellt ist.
Der gesamte Aufbau der Ätzvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 4 erläutert. In dieser Ausführungsform werden eine Anzahl von Wafern 30 geätzt, nachdem sie in einer Reihe angeordnet worden und auf der Ätzvorrichtung gehalten sind.
Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist die Ätzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ein kastenartiges Gehäuse 10 auf, in dem sämtliche Einheiten untergebracht sind, eine Ätzkammer 12, die mit einer Ätzlösung gefüllt ist, einen Vorratstank 14, um die Ätzlösung, die über die Ätzkammer 12 überläuft, aufzufangen, eine Trommel 18, die sechs Stangen 16 zum Tragen und Drehen der Wafer 30 aufweist, und eine Pumpe 20, um die Ätzlösung im Kreis zu pumpen. Für die Anzahl von Stangen besteht keine besondere Beschränkung, wobei allerdings bevorzugt wird, daß die Anzahl von Stangen vier oder mehr beträgt, wobei allerdings drei oder weniger Stangen ebenfalls verwendet werden können.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das Gehäuse 10 eine kastenartige Struktur auf und umfaßt vier seitliche Platten und eine untere Platte. Dieses kastenartige Gehäuse 10 nimmt die Ätzkammer 12 in seinem inneren Bereich auf. Weiterhin sind Tragständer 22 in Form von dicken Platten vorgesehen, jeweils einer auf der linken und rechten Seite, in einem vertikalen Zustand auf der oberen Oberfläche der seitlichen Platten 10a, 10b des Gehäuses 10. Zwei gerade Traglöcher sind horizontal in jede der einander gegenüberliegenden Oberflächen in beiden Tragständern 22 gebohrt, die auf der linken und rechten Seite von 1 dargestellt sind. Die beiden Traglöcher sind etwas oberhalb und etwas unterhalb der Mittelpunkte eines jeden Tragständers 22 gebohrt. Beide Endabschnitte von zwei stangenartigen Stützträgern 82 sind in die Traglöcher eingesetzt, und die Stützträger 82 sind horizontal zwischen den Tragständern 22 abgestützt.
Die Stützträger 82, die auf diese Weise horizontal durch die Tragständer 22 abgestützt sind, tragen einen linken Tragarm 60 und einen rechten Tragarm 70 mit einer im wesentlichen plattenartigen Form. Der linke Tragarm 60 und der rechte Tragarm 70 sind in dem oberen Abschnitt und etwas oberhalb des Mittelpunkts davon vorgesehen, wobei zwei durchgehende Öffnungen den gleichen Durchmesser wie der des Stützträgers 82 aufweisen, wobei die beiden Stützträger 82 in die beiden durchgehenden Öffnungen eingesetzt sind und der linke Tragarm 60 und der rechte Tragarm 70 durch die beiden Stützträger 82 gehalten sind.
Eine Deckelplatte 64a in der Form einer flachen Platte ist auf der Oberseite des linken Tragarms 60 und des rechten Tragarms 70 abgestützt. In ähnlicher Weise ist eine untere Platte 64b in der Form einer ebenen Platte in den mittleren Abschnitten des linken Tragarms 60 und des rechten Tragarms 70 abgestützt. Platten- oder Blechmaterialien in der Form von ebenen Platten, die in der Figur nicht dargestellt sind, sind auf den vorderen und hinteren Seiten abgestützt, so daß sie sich in Kontakt mit den seitlichen Oberflächen der Deckelplatte 64a und der unteren Platte 64b befinden, und das kastenartige Gehäuse 80 ist durch den oberen Abschnitt des linken Tragarms 60, den oberen Abschnitt des rechten Tragarms 70, Platten- oder Blechmaterialien, die in der Figur nicht dargestellt sind, die Deckelplatte 64a und die untere Platte 64b gebildet.
Auf der anderen Seite ist ein linker Bügel 62 mit einer im wesentlichen scheibenförmigen Gestalt mit dem linken Tragarm 60 verbunden, so daß die Plattenoberfläche des linken Tragarms 60 und die Plattenoberfläche des linken Bügels 62 einander gegenüberstehen. In ähnlicher Weise ist ein rechter Bügel 72 mit einer im wesentlichen scheibenförmigen Gestalt mit dem rechten Tragarm 70 verbunden, so daß die Plattenoberfläche des rechten Tragarms 70 und die Plattenoberfläche des rechten Bügels 72 einander gegenüberstehen. Eine Gesamtzahl von sechs Löchern zum Einsetzen der sechs Stangen 16 ist in die einander gegenüberstehenden Oberflächen des linken Bügels 62 und des rechten Bügels 72 gebohrt.
Die sechs zylindrischen Stangen 16 sind mit einem Endabschnitt davon in die Löcher eingesetzt, die in den linken Bügel 62 gebohrt sind, und mit dem anderen Endabschnitt davon in die Löcher eingesetzt, die in den rechten Bügel 72 gebohrt sind. Als Ergebnis davon sind die Stangen 16 horizontal innerhalb der Ätzkammer 12 abgestützt, parallel zu der Längsrichtung davon. Eine Anzahl von ringförmigen Wafertragnuten 24 sind in äquidistanter Weise auf der Umfangsoberfläche einer jeden Stange 16 vorgesehen, und die Wafer 30 sind dadurch gehalten, daß die äußeren Umfangsabschnitte der Wafer 30 in die Wafertragnuten 24 eingesetzt sind.
Die sechs Stangen 16 sind auf dem Umfang der Wafer 30 angeordnet, so daß die Wafer 30 abgestützt und gedreht werden können, wie in 4(a) dargestellt ist. Mehr im einzelnen dar gestellt, sind vier Stangen unterhalb angeordnet, und zwei Stangen sind oberhalb der Positionen angeordnet, an denen die Wafer 30, die innerhalb der Trommel 18 positioniert werden, eingesetzt werden sollen. Insbesondere sind die sechs Stangen 16 in bevorzugter Weise mit einer Links-Rechts-Symmetrie in Bezug auf die Wafer 30 angeordnet.
4(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schnitts A, der in 1 dargestellt ist. Wie in 4(b) dargestellt ist, ist jede Stange 16 mit einer Tragnut 24 versehen, die eine Querschnittsform aufweist, die nahezu identisch ist mit der der angefasten Gestalt auf dem äußeren Umfang der Wafer, und die Wafer 30 sind dadurch gehalten, daß der äußere Umfang der Wafer 30 in die Tragnuten 24 eingesetzt ist. Die Breite der Tragnut 24 ist in bevorzugter Weise größer als die Dicke des Wafers 30, und die Abstützung 24 ist so ausgebildet, daß der Wafer 30 lose in die Tragnut 24 eingesetzt ist.
Wie in 3(a) dargestellt ist, ist ein Zahnrad 32 auf dem distalen Endabschnitt der Stange 16 fixiert, die in den linken Bügel 62 eingesetzt ist. Eine Gesamtheit von fünf Zahnrädern 34f 34e, 34d, 34c und 34b sind in vertikaler Richtung von oben nach unten in einem aufeinanderfolgend zusammenwirkenden Zustand auf dem linken Tragarm 60 angeordnet, wobei eine detaillierte Darstellung der Zahnräder in 3(a) teilweise weggelassen ist. Ein Zahnrad 35 ist in der Mitte des linken Bügels 62 angeordnet. In dem Zahnrad 35 ist ein kleines Zahnrad 35 auf einem großen Zahnrad 35b angeordnet und koaxial mit diesem verbunden. Das Zahnrad 34b steht mit dem kleinen Zahnrad 35a in Eingriff, und ein großes Zahnrad 35b steht mit einem jeden Zahnrad 32 in Eingriff, das auf einem Endabschnitt der Stangen 16 fixiert ist. Die sechs Stangen 16 werden gemeinsam gedreht, da alle sechs Zahnräder 32 mit großen Zahnrädern 35b des Zahnrads 35 in Eingriff stehen.
Weiterhin steht das oberste Zahnrad 34f mit einem Antriebszahnrad 36 in Eingriff, und das Antriebszahnrad 36 ist auf einer Antriebswelle 40 eines Antriebsmotors 38 fixiert, der innerhalb des Gehäuses 30 vorgesehen ist, wie in 1 dargestellt ist. Die Drehung des Antriebs motors 38 wird der Reihe nach von dem Antriebszahnrad 36 zu den Zahnrädern 34f, 34e, 34d, 34c, 35b und dann zu dem kleinen Zahnrad 35e des Zahnrads 35 übertragen, und dann von dem großen Zahnrad 35b des Zahnrads 35 auf die sechs Zahnränder 32.
Der Antriebsmotor 38 ist mit einer Steuereinheit verbunden, die in der Figur nicht dargestellt ist, und kann eine Drehung in jeder Richtung und mit einer beliebigen Drehzahl bereitstellen. Die Steuereinheit kann innerhalb des Gehäuses 80 vorgesehen sein, oder es kann sich um eine Steuereinrichtung wie etwa um einen Personalcomputer handeln, der getrennt von dem Gehäuse 80 vorgesehen ist. Weiterhin kann dann, wenn die Steuereinheit mit einer Anzeige verbunden ist, die Information, die sich auf die Drehzahl oder Richtung der Drehung der Wafer bezieht, in einer graphischen oder zahlenmäßigen Form auf der Anzeige dargestellt werden, und die Bedienungsperson kann die Arbeitsvorgänge ausführen, indem auf die angezeigte Information Bezug genommen wird, oder die Steuerung kann gemäß einem Programm automatisch ausgeführt werden.
Wie in 3(b) dargestellt ist, sind die Endabschnitte der Stangen 16, die in den rechten Bügel 72 eingesteckt sind, durch den rechten Bügel 72 mit Hilfe von Führungsbuchsen abgestützt. Als Ergebnis davon können die Stangen 16 in Bezug auf den rechten Bügel 72 stoßfrei gedreht werden. Mit einem solchen Aufbau wird die Drehung des Antriebsmotors 38 an die Stangen 16 übertragen, und die Stangen 16 können mit einer beliebigen Drehzahl und in jeder Richtung gedreht werden. Wie weiter oben beschrieben ist, besteht weiterhin dadurch, daß die Stangen 16 mit einer beliebigen Drehzahl und in irgendeiner Richtung gedreht werden, die Möglichkeit, die Wafer 30, die durch deren äußeren Umfang in Kontakt mit den Tragnuten 24 stehen, mit einer beliebigen Drehzahl und in irgendeiner Richtung zu drehen.
Wie in 1 dargestellt ist, sind die sechs Stangen 16, um die Wafer 30 und die Zellenplatten 26 abzustützen, mit 16 Tragnuten 24 mit einer Breite von 1,5 mm und einer Tiefe von 2 mm versehen, wobei der gegenseitige Abstand der Tragnuten 24 38 mm beträgt. Insgesamt sind 8 Wafer 30 und 8 Zellplatten 26 abwechselnd in Form eines in Querrichtung verlaufenden Stapels angeordnet, in dem die Oberflächen der Wafer 30 und der Zellenplatten 26 in den 16 Tragnuten 24 parallel zueinander sind.
Wie in 4(a) dargestellt ist, handelt es sich bei den Zellenplatten 26 um dünne Platten, die im wesentlichen eine Scheibenform mit einer Dicke von 0,7 bis 1,5 mm und einem Durchmesser von 197 bis 199 mm aufweisen. Des weiteren sind die Zellenplatten 26 mit zwei rechteckigen vorstehenden Abschnitten 28 in den oberen und unteren Abschnitten auf deren äußerem Umfang versehen. Die vorstehenden Abschnitte 28 sind so ausgebildet, daß deren Größe zu der Breite zwischen den Stangen 16 paßt, und wenn die Zellenplatten 26 auf den Tragnuten 24 gehalten sind, hängen die vorstehenden Abschnitte 28 auf den Stangen 16. Die Zellenplatten 26 sind innerhalb der Tragnuten 24 angebracht, ähnlich wie die Wafer 30, die in 4(b) dargestellt sind. Da allerdings deren Durchmesser geringer als der Durchmesser (200 mm) der Wafer 30 ist, sind die Zellenplatten lose innerhalb der Tragnuten 24. Als Ergebnis davon drehen sich die Zellenplatten 26 nicht, auch wenn die Stangen 16 gedreht werden, und die Zellenplatten 26 sind verriegelt, so daß sie sich in einem Zustand, in dem sie mit den Positionen der Tragnuten 24 ausgerichtet sind, nicht drehen können.
In der vorliegenden Ausführungsform wird Polypropylen als Material der Zellenplatten 26 verwendet, welches einen Widerstand gegenüber ätzenden Lösungen aufweist. Allerdings können auch andere Materialien mit Vorteil verwendet werden, unter der Voraussetzung, daß sie eine gewisse Festigkeit und einen Widerstand gegenüber Säure aufweisen, wobei Vinylchlorid ein Beispiel für solche Materialien ist.
Auf der anderen Seite ist ein kastenartiger Vorratstank 14 benachbart zu der Ätzkammer 12 angeordnet, wie in 2 dargestellt ist. Die Höhe der seitlichen Platte 12a der Ätzkammer 12, die gegen den Vorratstank 14 anstößt, ist geringer als die Höhe der anderen seitlichen Platte 12b, so daß auf diese Weise die Möglichkeit besteht, die Ätzlösung, die über die Ätzkammer 12 überläuft, in dem Vorratstank 14 aufzufangen.
Der Vorratstank 14 ist mit einer Leitung 44 an eine Pumpe 20 angeschlossen. Ein Filter 42 ist zwischen dem Vorratstank 14 und der Pumpe 20 angeordnet, und die Ätzlösung, die aus dem Vorratstank 14 ausfließt, wird gefiltert. Weiterhin ist eine Abgabeleitung zum Abgeben der verbrauchten Ätzlösung über ein Abgabeventil 48 an die Leitung 44 angeschlossen, die zwischen dem Vorratstank 14 und dem Filter 42 angeordnet ist. Die Abgabeleitung 46 ist mit einem Tank für Abfallösung verbunden, der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist und zur Entsorgung der Ätzlösung dient.
Eine Zuführungsleitung 50 zum Zuführen von frischer Ätzlösung ist über ein Zuführungsventil 52 an die Leitung 44 angeschlossen, die zwischen der Pumpe 20 und der Ätzkammer 12 angeordnet ist. Die Ätzlösung, die sich in der Ätzkammer 12 befindet, kann dadurch auf die gewünschte Konzentration eingestellt werden, daß das Zuführungsventil 52 geöffnet wird, um die Konzentration der Ätzlösung, die sich in der Ätzkammer 12 befindet, zu vergrößern, und dadurch, daß das Zuführungsventil 53 geschlossen wird, um die Konzentration der Ätzlösung zu vermindern. Bei diesem Vorgang wird die Menge an Ätzlösung, die zu der Ätzkammer 12 zugeführt wird, auf ein konstantes Niveau eingestellt, dadurch daß das Öffnen und Schließen des Abgabeventils 48 entsprechend der Menge an Ätzlösung, die über die Zuführungsleitung 50 zugeführt wird, geregelt wird.
Weiterhin sind, wie in 1 dargestellt ist, Luftleitungen 66 vorgesehen, um Luft in den unteren Teil der Ätzkammer 12 zu blasen. Die Luftleitungen 66 sind parallel zu der longitudinalen Richtung der Ätzkammer 12 angeordnet, und jede Luftleitung 66 ist an eine Luftpumpe angeschlossen, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Jede Luftleitung 66 weist Löcher für die Zuführung von Luft auf, die mit dem vorgeschriebenen gegenseitigen Abstand in der Längsrichtung angeordnet sind, und Luft wird durch diese Öffnungen der Ätzlösung zugeführt, die sich innerhalb der Ätzkammer 12 befindet.
Der Betrieb der Ätzvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 4 erläutert.
Zunächst ist das Zuführungsventil 52, das in 2 dargestellt ist, geöffnet, und die Ätzkammer 12 wird mit der vorgeschriebenen Menge der Ätzlösung durch die Zuführungsleitung 50 gefüllt. Irgendeine allgemein verwendete Ätzlösung kann verwendet werden. Beispielsweise kann eine gemischte Säure verwendet werden, die durch Mischen von Salpetersäure, Essigsäure und Flußsäure erhalten wird. Die Ätzlösung wird durch den Mechanismus zum Einstellen der Temperatur, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, auf die vorgeschriebene voreingestellte Temperatur eingestellt.
Dann setzt die Bedienungsperson die Wafer 30 einen nach dem anderen mit einer Pinzette oder Zange in die Tragnuten 24 in der Ätzvorrichtung ein, bei der die Zellenplatten 26 vorher eingesetzt worden waren, und bringt die Wafer 30 an der Ätzvorrichtung an, wie in 1 dargestellt ist. Sobald die Wafer 30 angebracht worden sind, wird der Antriebsmotor 38 von der Steuereinheit aus in Drehung versetzt, und die Stangen 16 werden gedreht. In diesem Falle veranlaßt die Drehung der Stangen 16 die Wafer, die sich in Kontakt über ihren äußeren Umfang mit den Tragnuten 24 der Stangen 16 befinden, zu einer Drehung. Eine Steuerung der Drehzahl des Antriebsmotors 38 mit der Steuereinheit macht es möglich, die Wafer 30 mit einer Drehzahl von 10 bis 60 Umdrehungen pro Minute zu drehen und die Drehrichtung in jedem beliebigen Abschnitt zu verändern.
Die Ätzlösung, die sich in dem Vorratstank 14 befindet, der in 2 dargestellt ist, wird über die Leitung 44 dem Filter 42 zugeführt. Die Ätzlösung, die zu dem Filter 42 geleitet wird, wird mit dem Filter 42 gefiltert und dann zu der Pumpe 20 geleitet. Die Ätzlösung, die zu der Pumpe 20 geleitet wird, wird zu dem unteren Abschnitt der Ätzkammer 12 gepumpt. Der Durchsatz des Pumpens wird auf etwa 40 l je Minute eingestellt. Als Ergebnis davon fließt die Ätzlösung, die sich innerhalb der Ätzkammer 12 befindet, in den Tank über.
Die Ätzlösung, die über die Ätzkammer 12 überläuft, wird in dem Vorratstank 14 aufgefangen. Die Ätzlösung, die in dem Vorratstank 14 aufgefangen worden ist, wird durch die Pumpe 20 erneut zu dem unteren Abschnitt der Ätzkammer 12 durch die Leitung 44 und über das Filter 42 gepumpt. Die Ätzlösung zirkuliert auf diese Weise innerhalb der Ätzvorrichtung.
Da die Ätzlösung während ihres Umlaufs durch das Filter 42 hindurchgeht, wird Fremdmaterial, das in der Ätzlösung enthalten ist, durch das Filter 42 ausgefiltert, und die Ätzlösung wird in einem sauberen Zustand gehalten. Da weiterhin im Inneren der Ätzkammer 12 eine aufsteigende Strömung der Ätzlösung vorhanden ist, wird die Ätzlösung, die in Kontakt mit den vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer kommt, gerührt. Als Ergebnis davon wird eine Stagnation der Ätzlösung verhindert, und ein ungleichmäßiges Ätzen der vorderen und hinteren Oberfläche der Wafer wird verhindert.
In diesem Zustand wird das Ätzen der Wafer 30 während der vorgeschriebenen Einsetz- oder Einhängezeit durchgeführt. Als ein Ergebnis davon werden die vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer 30 einem Zielaustauschätzen (target replacement etching) unterworfen. Nach der Beendigung des Ätzens werden die Wafer 30, die aus der Ätzkammer 12 herausgenommen worden sind, schnell in einen Spültank überführt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und gespült.
Bei der dargestellten Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung ohne weiteres eingesetzt werden, ohne daß die herkömmlichen Ätzvorrichtungen modifiziert werden müssen. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung ohne weiteres verwendet werden, indem die Zel lenplatten 26 und die Wafer 30 abwechselnd in den Tragnuten 24 für Wafer in der herkömmlichen Ätzvorrichtung angebracht werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben. Wie nachfolgend beschrieben wird, besteht ein spezielles Merkmal der vorliegenden Ausführungsform darin, daß Tragsäulen 120 zum Fixieren der Zellenplatten in der Konfiguration der ersten Ausführungsform vorgesehen werden. Da die beiden Konfigurationen in den anderen Aspekten identisch sind, werden die identischen Komponenten mit den Bezugszeichen der ersten Ausführungsform bezeichnet, und eine spezielle Erklärung dieser Teile wird weggelassen. Somit werden lediglich die Tragsäulen 120 und die Zellenplatten 126, die den Unterschied zwischen den Ausführungsformen bilden, nachfolgend erläutert.
5 zeigt eine longitudinale Schnittansicht der Ätzvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform, in einer Ansicht von der vorderen Oberfläche davon. 6(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht eines linken Tragarms 160 und eines linken Bügels 162 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6(b) zeigt eine longitudinale Schnittansicht des rechten Tragarms 170 und des rechten Bügels 172. 7(a) zeigt eine longitudinale Schnittansicht entlang B-B' in 7(a).
Wie in 5 bis 7 dargestellt ist, sind in der Ätzvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform vier Tragsäulen 120 parallel zu den Stangen 16 an dem linken Bügel 162 und dem rechten Bügel 172 befestigt. Wie in 7(a) dargestellt ist, sind die Tragsäulen 120 paarweise mit einem vorgeschriebenen gegenseitigen Abstand in der vertikalen Richtung angeordnet. Wie in 7(b) dargestellt ist, sind die Tragsäulen 120 mit Tragnuten 122 für die Zellenplatten versehen, um die Zellenplatten 126 an den Tragsäulen 120 zu befestigen.
Wie in 5 dargestellt ist, sind insgesamt 14 Tragnuten 122 für die Zellenplatten mit einem gegenseitigen Abstand von 38 mm in jeder Tragsäule 120 vorgesehen, wobei diese Nuten eine Tiefe von 1,5 mm aufweisen. Im Unterschied zu den 16 Tragnuten 24 für die Wafer sind 14 Tragnuten 122 für die Zellenplatten vorgesehen, aus dem nachfolgend erläuterten Grund.
Auf diese Weise, wie in 5 dargestellt ist, liegen die Wafer 30, die an den beiden Enden der Trommel 18 positioniert sind, dem linken Bügel 162 und dem rechten Bügel 172 gegenüber und stehen keinen weiteren Wafern 30 an den Oberflächen davon gegenüber, die zu der Außenseite der Trommel 18 gerichtet sind. Aus diesem Grunde ist es nicht nötig, Zellenplatten 126 auf den Oberflächen anzuordnen, die keinen weiteren Wafern 30 gegenüberstehen. Als ein Ergebnis davon sind die Tragnuten 122 für Zellenplatten auf der Innenseite der Tragnuten 24 für Wafer angeordnet. Weiterhin ist in dem zentralen Bereich der Trommel 18 der Abstand zwischen den Tragnuten 24 für Wafer vergrößert. Aus diesem Grunde, weil der Abstand zwischen den Wafern 30 vergrößert ist, wird die Interaktion der Wafer 30 während des Ätzens reduziert, und es ist kaum notwendig, die Zellenplatten 126 anzuordnen. Aus diesem Grunde sind die Tragnuten 122 für Zellenplatten in der Mitte der Trommel 18 nicht vorgesehen.
Die Tragnuten 122 für Zellenplatten sind mit einem Versatz, der einen halben gegenseitigen Abstand beträgt, in Bezug auf die Tragnuten 24 für Wafer angeordnet. Als Ergebnis davon sind die Tragnuten 122 für Zellplatten so angeordnet, so daß die Tragnuten 24 für Wafer und die Tragnuten für Zellenplatten abwechselnd in der Längsrichtung der Tragsäulen 120 angeordnet sind.
Die Zellenplatten 126 sind dünne Platten mit einer im wesentlichen scheibenförmigen Gestalt und weisen eine Dicke von 1,5 mm und einen Durchmesser von 196 mm auf. Weiterhin, wie in 7(a) dargestellt ist, sind die Zellenplatten 126 mit vier vorstehenden Anschlägen 128 auf ihrem äußeren Umfang versehen. Der distale Endabschnitt des Anschlags 128 weist eine C-förmige Gestalt auf, und die inneren Umfangsbereiche mit der C-förmigen Gestalt sind in die Tragnuten 122 für Zellenplatten eingesetzt, wie in 7(b) dargestellt ist, und 14 Zellenplatten 126 sind an der Tragsäule 120 befestigt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Durchmesser der Zellenplatten 126 auf 196 mm festgelegt, was weniger ist als der Durchmesser von 200 mm der Wafer 30, um einen Kontakt der Zellenplatten 126 mit der Stange 16 zu vermeiden. Der Durchmesser der Zellenplatten 126 ist allerdings nicht auf diesen Wert begrenzt und kann gleich dem Durchmesser der Wafer 30 oder auch größer als der Durchmesser der Wafer 30 sein, wobei allerdings in solchen Fällen Ausnehmungen vorgesehen sein müssen, um einen Kontakt mit den Stangen 16 zu vermeiden.
Unter Berücksichtigung der nachfolgend beschriebenen Testdaten ist es bevorzugt so, daß der Durchmesser der Zellenplatten nahezu gleich dem Durchmesser der Wafer 30 sein sollte. Der Vorteil, der darin liegt, daß die Zellenplatten 126 ungefähr mit der gleichen Größe oder mit einer kleinere Größe als die Wafer 30 hergestellt werden, ist der, daß die Zellenplatten 126 nicht als Hindernisse wirken, wenn die Wafer 30 mit einer Pinzette oder Zange eingesetzt werden, und die Wafer 30 können abgedeckt werden.
Die Dicke der Zellenplatten 126 ist nicht auf 1,5 mm beschränkt, und die Wirkung der vorliegenden Erfindung kann mit dickeren oder dünneren Zellenplatten gezeigt werden. Aus diesem Grunde sind dünnere Zellenplatten im wesentlichen aufgrund von Anforderungen im Hinblick auf die Einsparung von Platz bevorzugt. Allerdings ist eine Dicke von etwa 0,7 bis 1,5 mm bevorzugt, da die Festigkeit gewährleistet sein muß.
Die Arbeitsweise der Ätzvorrichtung nach der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben. Zunächst wird in ähnlicher Wei se wie bei der ersten Ausführungsform die Ätzkammer 12 mit der vorgeschriebenen Menge an Ätzlösung gefüllt.
Als nächstes setzt die Bedienungsperson die Wafer 30 einen nach dem anderen mit einer Pinzette oder Zange in die Tragnuten 24 für Wafer ein und fixiert die Wafer 30 an der Ätzvorrichtung, wie in 5 dargestellt ist. Als Ergebnis davon sind 16 Wafer 30 in einer Reihe mit einem gegenseitigen Abstand von 38 mm angeordnet. Dann werden die Wafer 30 in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform mit einer Drehzahl von 10 bis 50 Umdrehungen pro Minute gedreht, und die Drehrichtung wird nach irgendeiner Anzahl von Sekunden geändert.
Die Pumpe wird dann angetrieben, und die Ätzlösung wird zirkuliert. In diesem Zustand wird das Ätzen der Wafer 30 während der vorgeschriebenen Einsetz- oder Einhängezeit ausgeführt. Als Ergebnis davon werden die vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer 30 einem Zielaustauschätzen (target replacement etching) unterworfen. Nach Abschluß des Ätzens werden die Wafer 30, die aus der Ätzkammer 12 herausgenommen worden sind, schnell in einen Spültank überführt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und gespült.
In der ersten Ausführungsform waren die Zellenplatten 26 an den Tragnuten 24 fixiert, wobei allerdings bei einer solchen Konfiguration die Hälfte einer jeden Tragnut 24 dazu verwendet wird, um die Zellenplatte 26 abzustützen. Auf der anderen Seite sind die Tragnuten 122 für die Zellenplatten bei der zweiten Ausführungsform dafür vorgesehen, um die Zellenplatten 126 an separaten Tragsäulen 120 zu fixieren, so daß die Möglichkeit besteht, die Produktivität zu vergrößern. Da die Tragnuten 24 für Wafer vollständig dazu verwendet werden, um die Wafer abzustützen, ist auf diese Weise die Anzahl von Wafern, die in einem Zyklus geätzt werden können, doppelt so groß wie die bei der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Wafern und den Zellenplatten die Hälfte in Bezug auf den bei der ersten Ausführungsform, wobei allerdings die Genauigkeit des Ätzens an den vorderen und hinteren Oberflächen der Wafer nicht verändert worden ist. Aus diesem Grunde kann mit der vorliegenden Ausführungsform die Produktivität verdoppelt werden, während eine gute Genauigkeit beim Ätzen beibehalten wird.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wurde die Erläuterung in Bezug auf den Fall gegeben, daß alle Wafer in synchroner Weise gedreht wurden. Allerdings kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der die benachbarten Wafer in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Weiterhin waren bei den Konfigurationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Zellenplatten fixiert, aber es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Zellenplatten in der Richtung gedreht werden, die derjenigen der Wafer entgegengesetzt ist.
In der ersten und zweiten Ausführungsform hatten die Zellenplatten eine im wesentlichen scheibenförmige Gestalt, wobei allerdings keine Beschränkung in Bezug auf die Gestalt der Zellenplatten existiert. Als Beispiel können die Zellenplatten 226 verwendet werden, die eine große Öffnung in der Mitte aufweisen, wie in 8(a) dargestellt ist, oder Zellenplatten 326, bei denen eine Anzahl von dünnen rechteckigen Platten in einer Reihe angeordnet ist, wie in 8(b) dargestellt ist, können ebenfalls verwendet werden. Auf diese Weise können die Zellenplatten so konfiguriert sein, daß sie eine beliebige Form aufweisen, unter der Voraussetzung, daß sie die Strömung der Ätzlösung beeinflussen. Aus diesem Grunde, bezieht sich, obwohl die Bezeichnung „Platte" üblicherweise auf einen platten- oder blattförmigen Körper angewendet wird, die Bezeichnung „Zellenplatte", die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht nur auf einen platten- oder blattförmigen Körper, sondern auch auf einen beliebigen Körper, der die Strömung der Ätzlösung beeinflußt.
Weiterhin ist in den Ausführungsformen der Fall erläutert worden, bei dem eine Säuremischung als Ätzlösung verwendet wird, wobei allerdings die vorliegende Erfindung auch in dem Fall anwendbar ist, daß alkalische Ätzlösungen verwendet werden. Eine beliebige allgemein verwendete alkalische Ätzlösung kann verwendet werden. Als Beispiel kann eine Ätzlösung verwendet werden, die dadurch hergestellt ist, daß Natriumhydroxid, Isopropylalkohol und Wasser gemischt werden.
In den vorliegenden Ausführungsformen wurde das Ätzen von Halbleiterwafern im Wege eines Beispiels erläutert, wobei es sich allerdings selbstverständlich versteht, daß die vorliegende Erfindung auch auf das Ätzen von anderen Wafern oder von dünnen platten- oder blattförmigen Körpern beispielsweise aus Metall anwendbar ist.
Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, und das Verfahren zum Drehen von Wafern, die Form der Zellenplatten oder der Typ der Ätzlösung können modifiziert und verändert werden, innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung.
TESTDATEN
Der Fall, in dem Wafer geätzt wurden, dadurch daß die Zellenplatten nach der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, wird nachfolgend mehr im einzelnen erläutert, indem die Zellenplattengröße als ein Standard genommen wird.
Der SFQR-Wert von Wafern nach dem Ätzen wurde ermittelt, gemittelt und visualisiert, wie in 9(a) bis 9(c) getrennt für die Fälle, in denen die Zellenplatten größer als die Wafer waren, kleiner als die Wafer waren und in etwa die gleiche Größe wie die Wafer hatten, dargestellt ist.
9(a) zeigt die Sub-Flatness (SFQR-Wert) der Wafer nach dem Ätzen, das dadurch ausgeführt wurde, daß Zellenplatten mit einer Oberfläche montiert wurden, deren Größe um 35% größer war als die der Wafer. In diesem Fall ist der SFQR-Wert einer der Indikatoren für die Ebenheit der Wafer. Genauer gesagt, wird der Wert dadurch ermittelt, daß eine Anzahl von Vierecken (Stellen) mit der vorgeschriebenen Größe (Seitenlänge von 25 mm) von einem geätzten Wafer gesampled werden, der Unterschied zu der gewünschten Dicke des Wafers eines jeden Sample herausgefunden wird, und der Durchschnittswert der Werte für jedes Sample berechnet wird. Der obere Abschnitt der 9(a) zeigt den SFQR-Wert von jeder einzelnen Stelle, dadurch erhalten, daß in Vierecke mit einer Seitenlänge von 25 mm unterteilt wird, und der untere Abschnitt der 9(a) zeigt den visualisierten SFQR-Wert.
In ähnlicher Weise zeigt 9(b) den SFQR-Wert der Wafer nach dem Ätzen, welches durch Anbringen von Zellenplatten mit einer Oberfläche ausgeführt wurde, deren Größe um 30% kleiner als die der Wafer war, und 9(c) zeigt den SFQR-Wert der Wafer nach dem Ätzen, welches dadurch ausgeführt wurde, daß Zellenplatten mit der gleichen Größe wie die Wafer angebracht wurden.
Dreidimensionale graphische Darstellungen, die durch eine Visualisierung erhalten wurden und in den unteren Abschnitten von 9(a) bis 9(c) dargestellt sind, zeigen, daß der beste SFQR-Wert der geätzten Wafer dann erhalten wird, wenn die Zellenplatten etwa die gleiche Größe wie die Wafer hatten, wie in 9(c) dargestellt ist. Diese Testdaten zeigen, daß die Größe der Zellenplatten im bevorzugten Fall etwa die gleiche ist wie die der Wafer. Insbesondere wird bevorzugt, daß die Größe der Oberfläche der Zellenplatten etwa 95 bis 105% von denen der Wafer beträgt. Hier bedeutet die Größe der Oberfläche die Projektion der Oberfläche, die dadurch erhalten wird, daß eine Zellenplatte auf den benachbarten Wafer projiziert wird. Auf diese Weise beträgt die Größe der Oberfläche der überlappenden Abschnitte des Wafers 30 und der Zellenplatte 126, wie in 7(a) mit einer Zweipunkt-Strich-Linie dargestellt ist, in bevorzugter Weise 95 bis 105%.
Auf der anderen Seite wird das Ätzen der Wafer mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung und mit der Ätzvorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt ist, nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 und 11 verglichen.
10 zeigt Daten, die durch Ätzen von 25 Wafern unter Verwendung der herkömmlichen Ätzvorrichtung und durch Probenahme von 25 geätzten Wafern erhalten worden sind.
10(a) zeigt eine graphische Darstellung, bei der ein maximaler SFQR-Wert bei bestimmten Wafern, die aus 25 Wafern gesampled worden sind, über der Abszisse aufgetragen ist, und die Anzahl von Wafern, die diesen maximalen SFQR-Wert aufweisen, ist gegen die Ordinate aufgetragen.
10(b) zeigt eine graphische Darstellung, bei der ein SFQR-Wert, der durch Samplen von SFQR-Werten von einer Gesamtheit von 1300 Stellen von 25 Wafern erhalten worden ist, gegen die Abszisse aufgetragen ist, und wobei die Anzahl von Stellen, die diesen SFQR-Wert aufweisen, gegen die Ordinate aufgetragen ist.
10(c) zeigt eine graphische Darstellung, in der die durchschnittlichen Werte des SFQR-Werts für jede einzelne Stellenposition dargestellt ist, erhalten durch Samplen von 25 Wafern.
10(d) zeigt eine graphische Darstellung, in der das Verhältnis von fehlerhaften Stellen mit einem SFQR-Wert von 5 μm oder mehr für jede einzelne Stellenposition aufgetragen ist, wobei die Schwelle 5 μm beträgt.
Auf der anderen Seite zeigt 11 Daten, die erhalten worden sind, wenn das Ätzen an 20 Wafern durchgeführt worden ist, indem die Ätzvorrichtung verwendet worden ist, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt ist, und ein Samplen wurde von den 20 geätzten Wafern ausgeführt. Die graphischen Darstellungen und Figuren in 11(a) bis 11(d) zeigen die Inhalte ähnlich zu dem in den entsprechenden 10(a) bis 11(d).
Wie in 10(a) dargestellt ist, beträgt der durchschnittliche Wert der maximalen SFQR-Werte für 25 Wafer, die mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung geätzt worden sind, 0,392. Auf der anderen Seite, wie in 11(a) dargestellt ist, beträgt der durchschnittliche Wert der maximalen SFQR-Werte für 20 Wafer, die mit der Ätzvorrichtung geätzt worden sind, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, 0,256. Auf diese Weise hat die Verwendung der Ätzvorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt ist, den durchschnittlichen Wert der maximalen SFQR-Werte um nicht weniger als 30% verbessert, in Bezug auf den, der mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung erhalten worden ist.
Weiterhin beträgt, wie in 10(b) dargestellt ist, der durchschnittliche Wert der SFQR-Werte für 1300 Stellen, die von 25 Wafern gesampled worden sind, die mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung geätzt worden sind, 0,205. Auf der anderen Seite, wie in 11(b) dargestellt ist, beträgt der durchschnittliche Wert der SFQR-Werte für 1300 Stellen, die von 20 Wafern gesampled worden sind, die mit der Ätzvorrichtung geätzt worden sind, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, 0,130. Auf diese Weise hat die Verwendung der Ätzvorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, den durchschnittlichen SFQR-Wert um nicht weniger als 35% verbessert, in Bezug auf den, der mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung erhalten worden ist.
Weiterhin, wie in 10(d) dargestellt ist, erscheinen in den Wafern, die mit der herkömmlichen Ätzvorrichtung geätzt worden sind, mehrere fehlerhafte Stellen mit einem SFQR-Wert von 0,5 μm oder mehr in der Nähe des äußeren Randes der Wafer. Im Unterschied dazu, wie in 11(d) dargestellt ist, erscheinen absolut keine fehlerhaften Stellen mit einem SFQR-Wert von 0,5 μm oder mehr in den Wafern, die mit der Ätzvorrichtung geätzt worden sind, bei der die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt.
Auf diese Weise zeigen die Testdaten, die in 10 und in 11 dargestellt sind, daß die Verwendung der Ätzvorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt, die Ebenheit der Wafer nach dem Ätzen erheblich verbessert, im Vergleich zu dem, was durch Verwendung der herkömmlichen Ätzvorrichtung erhalten wird, und die Wirkung der vorliegenden Erfindung ist besonders wesentlich in der Nähe der Mitte der Wafer.
Zusammenfassung
Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von scheibenförmigen Teilen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterwafern. In einem Verfahren, bei dem Wafer (30) in einer Ätzkammer (12), die mit einer Ätzlösung gefüllt ist, gedreht und geätzt werden, ist eine sich nicht drehende Zellenplatte (26) zwischen zwei rotierenden Wafern (30) angeordnet. Bei einer Ätzvorrichtung, bei der mehrere Wafer (30) durch eine Stange (16) getragen und gedreht werden, ist die Zellenplatte (26) zwischen jeweils zwei Wafern (30) angeordnet. Die Zellenplatte (26) weist eine Oberflächengröße auf, die im wesentlichen der der Wafer (30) gleichwertig ist.

Claims

Ätzverfahren, bei dem zwei oder mehr scheibenförmige Teile, die in eine Ätzlösung eingetaucht sind, in einem Zustand gehalten werden, in dem deren Plattenoberflächen einander gegenüberstehen, wobei das Ätzen ausgeführt wird, während die Teile gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich nicht drehendes Teil zwischen den Teilen angeordnet ist.
Ätzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Ätzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile Halbleiterwafer sind.
Ätzvorrichtung, umfassend: eine Ätzkammer, die mit einer Ätzlösung gefüllt ist; und eine Anzahl von Stangen, die drehbar in Kontakt mit äußeren Umfangsbereichen einer Anzahl von scheibenförmigen Teilen abgestützt sind, um die Teile drehbar in einem Zustand zu halten, in dem sich die Plattenoberflächen der Teile gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich nicht drehendes Teil in einer Position zwischen den Teilen angeordnet ist, die durch die die Teile haltenden Mittel gehalten sind.
Ätzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Tragsäulen parallel zu den Stangen fixiert sind, wobei das sich nicht drehende Teil an den Tragsäulen befestigt ist.
Ätzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Ätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Ein sich nicht drehendes Teil in einer Ätzvorrichtung, die umfaßt: eine Ätzkammer, die mit einer Ätzlösung gefüllt ist; und eine Anzahl von Stangen, die drehbar in Kontakt mit äußeren Umfangsbereichen einer Anzahl von scheibenförmigen Teilen abgestützt sind, um die Teile drehbar in einem Zustand zu halten, in dem sich die platten Oberflächen der Teile einander gegenüberstehen, wobei das sich nicht drehende Teil durch die Stangen an der Stelle der Teile abgestützt ist, und wobei ein vorspringender Abschnitt, um die Drehung des sich nicht drehenden Teils zu verhindern, auf dessen äußerem Umfang vorgesehen ist.
Sich nicht drehendes Teil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das sich nicht drehende Teil im wesentlichen eine Scheibenform aufweist.
Sich nicht drehendes Teil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Oberfläche des sich nicht drehenden Teils zwischen 95% und 105% der Größe der Oberfläche der Teile beträgt.
Sich nicht drehendes Teil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das sich nicht drehende Teil aus Polypropylen besteht.
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterwafern, mit dem Schritt, daß zwei oder mehr Wafer geätzt werden, die in eine Ätzlösung eingetaucht sind, während die Wafer so gehalten werden, daß deren Plattenoberflächen einander gegenüberstehen, und wobei das Ätzen ausgeführt wird, während die Wafer gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil, das die Strömung der Ätzlösung verändert, zwischen einem jeden Paar von benachbarten Wafern angeordnet ist.