Способ обработки пластин иустройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик ов809434 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 150578 (21) 2626289/18-21

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Нов (23) Приоритет

Опубликовано 2 802,81.Бюллетень Nо 8 (51)М. Кл

H 01 Li 21/306

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.054. . 7 (088.8) Дата опубликования описания 280281 (72) Авторы изобретения.Э.П. Калошкин, B.À. Лабунов, Ю.К. Карели

А.Г. Черных, В.И. Хитько и И.Л. Бара (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем и может быть использовано для химической и электрохимической обработки, в частности для травления, окисления, промывки и сушки пластин.

Известен способ электролитической обработки (анодирование) с помОщью устройства, состоящего из вакуумной присоски, токопровода, электролитической ванны, катода, позволяющий получать окисные пленки на планарной стороне образца без дополнительной защиты другой., обратной стороны (11, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки пластин, включающий

2Q крепление пластины, защиту нерабочей стороны пластины и ее обработку путем вращения в рабочей жидкости, например травителе (2), Способ осуществляют устройством, 25 содержащим ванну, узел крепления пластин, выполненный в виде полого вала,.соединенного с системой вакуумной откачки.

Недостатком известного способа

30 являеТся низкая производительность

Однако способ обладает существенными недостатками. При анодировании электролит под действием электростатических сил при длительном процессе и большой напряженности поля затягивается на обратную сторону пластины, что приводит к окислению этой стороны и при попадании электролита на токопровод происходит пробой и нормальный рост окисла прекращается. Это ограничивает предельное напряжение анодировани>; и ухудшает качество анодных пленок.

При .енение устройства для химического травления приводит к дополнительным технологическим операциям защиты обратной стороны кислостойкими и термостойкими покрытиями и их последующего удаления. Применение этих покрытий приводит к загрязнениям пластины и ухудшению ее качества. Кроме того, происходит ухудшение качества травленной поверхности из-за отсутствия отвода продуктов реакции и доставки новых порций травителя и границе раздела фаз.

809434 процесса обработки, низкое качестно пластин °

Цель изобретения — повышение производительности процесса обработки, повышение качества пластин.

Укаэанная цель достигается тем, что в способе обработки пластин, включающем крепление пластины, вращение в рабочей жидкости, например травление, защиту нерабочей стороны пластины в процессе обработки осуществляют путем абдуна ее газовоздушным потоком, направленным радиально поверхности пластины.

Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим ванну, узел крепления пластин, выполненный в виде полого вала, соединенного с системой вакуумной откачки, которое дополнительно снабжено системой подачи гаэовоэдушного потока, а в теле вала коаксиально основному каналу выполнен кольцевой канал, соединенный с системой подачи газовоздушного потока.

Сущность способа заключается н следующем.

Гаэоноздушным потоком удаляют жидкость от торца закрепленной посредством вакуума пластины, способствуя отноду продуктов реакции и подводу новых порций травителя из объема, обеспечивая перемешивание травителя и равномерность травления.

Обработку ведут при равномерном вращении пластин со скоростью 30-

300 об/мин и обеспечивают эа счет этого дополнительное перемешивание жидкости и улучшение планарчости обрабатываемой поверхности. Интенсивность перемешивания обеспечивают регулированием скорости гаэоноэдушного потока и скоростью вращения пластины. Увеличивая интенсивность перемешинания травителя, увеличивают тем самым скорость подвода травителя, а; следовательно, и скорость травления пластины. При скорости вращения пластин ниже 30 об/мин, перемешивание жидкости при максимальной скорости газоноздушного потока не обеспечивает качество обработки и поверхность получается волнообразной, непланарной, При обработке пластин со скоростью вращения свыше 300 об/мин не обеспечивается защита поверхности пластин, неподвергаемой травлению, иэ-за затягивания и разбрызгивания жидкости, например транителя, не защищаемую сторону, Сушат пластины после окончания обработки в травителе (электролите) и промывки в деиониэованной воде центрифугированием при 1500-4500 об/мин н течение 12 мин. Выбор нижнего предела скорости вращения при сушке обусловлен полным удалением воды, н то время, как ниже этого предела влага пол .ностью не удаляется, Верхний предел скорости выбран с целью наиболее полного удаления влаги и растворенных н воде примесей с поверхности пластин перед процессами, критическими к наличию влаги на поверхности пластин, особенно в гидрофильных поверхностных слоях, например, фоторезистивных масок. Увеличение числа оборотов приводит к вибрации закрепленных пластин и их ломке. При сушке со скоростью 1500-4500 об/мин за время меньше 1 мин влага не полностью удаляется с поверхности пластин. Полное удаление влаги обеспечивается за 2 мин. Превышение вре15 мени сушки больше 2 мин. нецелесообразно иэ-за увеличения длительности процесса.

На чертеже изображена головка, как часть всего устройства, для обЩ работки одной полупроводниковой пластины.

Головка-состоит иэ токопроводящего вала 1 с насадкой 2,:корпуса головки 3 с внешней насадкой 4. Вал

1 имеет основной канал 5 с радиальными, горизонтально расположенными в конце канала отверстиями 6 и кольцевыми проточками 7 для вакуумных уплотнителей. На конце вала 1 имеется буртик 8 для опоры на подшипник

9 и шестерня или шкив 10 для придания валу вращения. На противоположном конце вала имеется насадка 2 с отверстиями 11, сообщающимися с основным каналом 5. Вал 1 и насадка

2 выполнены из токопронодящего материала, например нержавеющей стали.

$0

Корпус головКи имеет в верхней части фланец для крепления в несущей плите 12,гнездо для подшипника 9. В средней боковой части корпуса головки выполнены два отверстия с резьбой для крепления штуцеров 13 и 14.

Против штуцера,13 на внутренней поверхности корпуса имеется кольцевой канал 15 и от него вниз внутренний диаметр корпуса увеличен и предназначен для равномерного распределения газовоздушного потока по образованному зазору. На нижней части корпуса головки выполнена резьба для крепления насадки 4, предназначенной для регулировки зазора между полупроводниконбй пластиной

16 и торцовой поверхностью насадки, а также для придания горизонтального направления газоноэдушному потоку, Устройство содержит шесть головок и позволяет одновременно обрабатывать шесть пластин диаметром

60-76 мм. Число головок н устройстве может быть увеличено и их число ограничивается диаметром обрабатываемых пластин, размером ванны

21, электролитом 22 и катодом 23 для

809434 травителя, диаметром ведущей шестер ни (шкива).

Устройство работает следующим образом.

Посредством вакуума, подводимого от вакуумной системы через штуцер

14, кольцевую проточку 7, отверстия б, основной канал 5, отверстия 11, .пластину крепят на насадке 2. К поверхности пластин через штуцер 13, кольцевой канал 15 и зазор 17 подают газовоздушный поток, который, достигая поверхности пластины, меняет направление и устремляется в зазор между пластиной и поверхностью внешней насадки 4 к краям пластины.

ВключаЮт электродвигатель 18, от которого вращение. передается валу 1 через шестеренчатую передачу 10 и

19. Регулируют скорость вращения вала с пластиной, изменяя число оборотов электродвигателя. Опускают устройство с закрепленной на головке пластиной в электролит до смачивания торцов пластины и подают на вал потенциал через подпружиненную контактную пластину 20.

Пример. Используют пластины кремния марки КДБ-4,5. Заливают в ванну 21 электролит 22, опускают туда катод 23, закрепляют посредством вакуума на насадках 2 полупроводниковые пластины. Подают азот в кольцевой зазор 17, включают электродвигатель 18 и устанавливают скорость вращения пластин 50 об/мин.

Опускают устройство с закрепленными на головках пластинами в электролит до смачивания торца пластин электролитом, регулируют скорость азота внешней насадкой 4. На пластины и катод подают напряжение и анодируют в течение 20 мин при плотности тока 10 мй/см .

Химическое травление ведут в той же последовательности, только вместо электролита ванну заполняют травителем и не подают потенциал на пластину. После окончания процесса анодирования, отключают напряжение от пластин, устройство с головками поднимают вверх, перемещают в ванну с водой, промывают в проточной деионизированной воде в течейие

8-12 мин. Поднимают устройство над ванной, повышают число оборотов вала 1 до 3000 об/мин и сушат в течение минуты, Выключают электродвига-. тель, прекращают подачу азота, снимают пластины. Поверхность пластины подвергают контролю на микроскопе

Формула изобретения

1. Способ обработки пластин,включающий крепление пластины, защиту нерабочей стороны пластины и ее обраоотку путем вращения в рабочей жидкости, например травителе, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса обработки, улучшения качества пластин, защиту нерабочей стороны пластины в процессе обработки осуществляют путем обдува ее газовоздушным потоком, направленным радиально поверхности пластины.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее ванну, узел крепления пластин, выполненный в виде полого вала, соединенного с системой вакуумной откачки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено системой подачи газовоздушного потока, а в теле вала коаксиально основному каналу выполнен кольцевой канал, соединенный с системой подачи газовоэдушного потока, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ТИИЭР,т. 57,, Р 9, 1969, с,3845.

2. Патент CQ1A M 34бб079,кл.294-64, 1969 (прототип).

40

50

ИМУ-3 в темном и светлом полях, а толщину окисла кремния измеряют на лазерном эллипсометре ЛЭМ-2, Получают окисел кремния равномерный по всей пластине без видимых включений с толщиной 500+5 А.

Применение предлагаемого способа устройства для его осуществления высвобождает производственные площади за счет исключения оборудования для наклейки, нагрева, отмывки пластин при защите обратной стороны полимерными материалами, повышает производительность труда в 5-7 раз (no сравнению с известными способами) за счет исключения ручного труда, 15 увеличения числа одновременно обрабатываемых пластин и унификации процессов химической и электрохимической обработки, улучшает качество обрабатываемых пластин, благода20 ря эффективной защите необрабатываемой стороны, перемешиванию жидкости управляемым и воспроизводимым режи-. мом обработки (расход газовоздушной смеси, скорости вращения плас25 тин).

809434

Составитель Л, Беспалова

Техред С.Мигунова Корректор C. Номак

Редактор .Н. Кешеля

Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, ц, 4/5

Закаэ 444/71

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4