專利名稱：蝕刻半導(dǎo)體片的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蝕刻半導(dǎo)體片的方法，其中，半導(dǎo)體片暴露于泡沫狀的蝕刻劑中，本發(fā)明還涉及實施上述方法的裝置。
半導(dǎo)體片如硅片是從由硅生成的單晶錠制成的，所使用的方法包括以下步驟在垂直于錠的軸線的方向上將錠切成薄片，將薄片的前、后表面磨平，蝕刻薄片以除去鋸、磨形成的加工缺陷及除去嵌入的磨料，以及拋光蝕刻的表面。
在一種典型的蝕刻方法中，許多半導(dǎo)體片固定在蝕刻架或蝕刻筒上，整個蝕刻架浸入蝕刻劑中。蝕刻架一般包括一鼓形外殼，其上具有一個或多個平行的，水平的滾柱，每個滾柱面上以一定間隔切削出許多環(huán)形周向槽。這些槽經(jīng)過對準，使放入每個滾柱的一條槽中的半導(dǎo)體片垂直于滾柱的軸線并平形于由蝕刻架固定的其它半導(dǎo)體片。滾柱可繞其軸線轉(zhuǎn)動，并由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，使每個半導(dǎo)體片繞一條平行于滾柱軸線的軸線轉(zhuǎn)動。例如，可參閱美國專利第3,964,957號和第5,211,794號。
常規(guī)中使用的蝕刻劑一般含有一種強氧化劑如硝酸、重鉻酸鹽或高錳酸鹽，一種溶解劑如氫氟酸以溶解氧化生成物，以及一種稀釋劑如乙酸。但是，可產(chǎn)生最平穩(wěn)、最均勻的蝕刻的上述酸的有關(guān)比例是蝕刻去除率仍較高的比例。因此，為了盡量消除不均勻性，半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)速必須較高(例如20—30轉(zhuǎn)/分)以防止在半導(dǎo)體片上蝕刻出斜度。但是，因為半導(dǎo)體片間隔密(相隔4—7mm)，半導(dǎo)體片的轉(zhuǎn)動容易使半導(dǎo)體片之間的液體產(chǎn)生剛性體轉(zhuǎn)動，結(jié)果使半導(dǎo)體片之間的酸較為停滯。上述剛性體效應(yīng)在轉(zhuǎn)速只為5轉(zhuǎn)/分時就是顯著的，而在通常所用20—30轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下就會發(fā)生問題。上述效應(yīng)以及目前所用蝕刻架笨重的形狀會產(chǎn)生在各半導(dǎo)體片橫向上的不均勻蝕刻以及沿蝕刻架長度方向上的不均勻蝕刻，使不同位置上的半導(dǎo)體片承受不同的去除量。
在一種改善蝕刻均勻性的努力中，氣體被噴入蝕刻罐并在蝕刻架固定的半導(dǎo)體片之間產(chǎn)生流動，例如，可參閱美國專利第4,251,317號和第4,840,701號。但是，其效果因為下述幾個原因并不完全令人滿意。首先，并不能在整個蝕刻架上，也不能在每個半導(dǎo)體片的整個表面上產(chǎn)生均勻的氣泡流。第二，噴氣并不容易產(chǎn)生小、中和大氣泡大致相等的分布，而這是生產(chǎn)微觀粗糙度、局部厚度變化和總體厚度變化較小的半導(dǎo)體片所必需的；小氣泡(直徑小于5微米)可減小半導(dǎo)體片的微觀粗糙度，中氣泡(直徑為5微米至2mm)可使半導(dǎo)體片局部厚度變化保持較小，大氣泡(直徑大于2mm)可使半導(dǎo)體片直徑方向上的總體厚度變化保持較小。第三，由于一般使用的高轉(zhuǎn)速，使用噴氣并不能完全消除剛性體效應(yīng)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種蝕刻半導(dǎo)體片的方法；提供一種可減小剛性體效應(yīng)的上述方法；提供一種以較低的轉(zhuǎn)速均勻蝕刻半導(dǎo)體片的上述方法；提供使所蝕刻的半導(dǎo)體片具有較小的微觀粗糙度值Ra(算術(shù)平均粗糙度)的上述方法；提供一種使所蝕刻的半導(dǎo)體片具有較小的總體厚度變化(半導(dǎo)體片最大和最小厚度之差)的上述方法；提供一種使所蝕刻的半導(dǎo)體片具有較小的局部厚度變化(在半導(dǎo)體片的一部分如20mm×20mm大小的一部分上最大和最小厚度之差)的上述方法；以及提供一種實施上述方法的裝置。
簡言之，本發(fā)明涉及一種蝕刻半導(dǎo)體片的方法，這種方法包括使半導(dǎo)體片轉(zhuǎn)動并使轉(zhuǎn)動的半導(dǎo)體片與流動泡沫相接觸的步驟。上述泡沫至少部分是使含有溶解的氣體的加壓蝕刻劑泡騰而形成的。
本發(fā)明也涉及一種處理半導(dǎo)體片的裝置，該裝置包括一個用于固定至少兩個基本呈盤形的半導(dǎo)體片的架，該架形成一個具兩個敞開的相對端部的液腔。上述裝置還包括一個循環(huán)系統(tǒng)，其用于使半導(dǎo)體片處理液通過上述液腔和在所述半導(dǎo)體片之間流動。
本發(fā)明的其它目的和特征將在對照附圖的詳細描述中闡明。


圖1是按照本發(fā)明的具有蝕刻罐和蝕刻架的半導(dǎo)體蝕刻裝置的前視圖，圖中部分零件是截斷的。
圖2是圖1所示蝕刻罐的頂視圖，圖中未畫蝕刻架。
圖3是圖1所述蝕刻架的側(cè)視圖；圖4是用于接合典型的半導(dǎo)體片的圖1所示滾柱的示意圖。
圖5是圖1所示蝕刻架的滾柱之一的局部頂視圖。
圖6是沿圖5中6—6線的剖視圖。
圖7是用于產(chǎn)生送往圖1所示蝕刻裝置的，含溶解氣體的加壓的酸的裝置。
在各附圖中相應(yīng)的標號代表相應(yīng)的零件。
按照本發(fā)明，通過一種蝕刻方法可產(chǎn)生平均表面微觀粗糙度(Ra)小于0.09微米，最好小于大約0.07微米，總體厚度變化小于大約1.4微米，局部厚度變化小于大約0.6微米的半導(dǎo)體片，在這種方法中，從硅片去除的材料小于大約25微米，最好小于大約20微米。表面微觀粗糙度(Ra)按照ASME標準B.46.1測定。總體厚度變化和局部厚度變化按照ASTM標準(初級)20191—Rev6測定，或者在ADE公司(New，Mass)的商品標號UltraGage 9500出售的測試機測定。
按照本發(fā)明的方法，半導(dǎo)體片與呈泡沫狀流動的蝕刻劑接觸。這種泡沫是由含有受壓泡和溶解氣體的加壓蝕刻劑形成的。突然降壓時，受壓泡形成中等的和大尺寸的泡，蝕刻劑泡騰形成小泡(即，溶解的氣體瞬時從溶液中出現(xiàn)，形成小泡，就象從香檳酒瓶上取下木塞出現(xiàn)溶解的二氧化碳氣泡那樣)。
溶解在蝕刻劑中的氣體實際上可以是不與半導(dǎo)體片或蝕刻劑成分起反應(yīng)的任何氣體。這種不反應(yīng)的氣體包括氫、氮、氧等元素氣體和氦和氬等惰性氣體，以及二氧化碳等化合物氣體。最好是惰性氣體如氦，因為它具有最低的溶解度，因而可產(chǎn)生最小的氣泡；但是，不利的是氦較昂貴。氫和氧也有較低的溶解度，但是在超純狀態(tài)較貴，另外也是不安全的隱患。因此，二氧化碳和氮氣優(yōu)于其它氣體，而氮氣又優(yōu)于二氧化碳，這是因為它在二者中具有較低的溶解度。
蝕刻劑包括氧化劑如硝酸、重鉻酸鹽或高錳酸鹽，溶解劑如氫氟酸以溶解氧化生成物，以及稀釋劑如乙酸、磷酸、甘油或水。為了穩(wěn)定小泡的尺寸，蝕刻劑最好還包括在酸浴中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的表面活性劑。表面活性劑例如可包括磷酸和氟化表面活性劑如3M公司(St.Panl，Mn)在商品代號FC—93下出售的全氟化烷基磺酸銨，在商品代號FC—95和FC—98下出售的全氟化烷基磺酸鉀，和在商品代號FC—135下出售的碘化氟化烷基季銨。磷酸是推薦的表面活性劑，這是由于它還可以有利地用作稀釋劑。蝕刻劑最好含有大約40％至大約70％的硝酸9以69(重量)％的硝酸水溶液提供)，大約3％至大約11％氫氟酸(以85(重量)％的氫氟酸水溶液提供)。更值得推薦的是，蝕刻劑含有58(體積)％的硝酸，60(體積)％的氫氟酸和36(體積)％的磷酸(以上述源溶液為基礎(chǔ))。因此，磷酸和硝酸的比可在大約1∶1至大約0.25∶1的范圍內(nèi)，最好在大約0.5∶1至大約0.7∶1的范圍內(nèi)，更值得推薦的是0.62∶1。如果使用更濃的酸，減少水含量，則可進一步改善拋光效率。
蝕刻劑的溫度為大約25℃至大約45℃，最好為大約35℃，半導(dǎo)體片與蝕刻劑接觸的時間要足以實現(xiàn)不超過大約25微米，最好不超20微米的材料去除量。當半導(dǎo)體片暴露于流動的泡沫時，蝕刻的速率為每分鐘大約2微米至大約20微米，最好為每分鐘大約2.5微米至大約15微米，更值得推薦的是每分鐘5微米。因此，半導(dǎo)體片在泡沫中蝕刻的時間為大約1分鐘至大約10分鐘，最好為大約1.5分鐘至大約5分鐘。
當半導(dǎo)體片與流動的蝕刻劑接觸時被轉(zhuǎn)動。為盡量減小剛性體效應(yīng)，半導(dǎo)體片的轉(zhuǎn)速要小于大約5轉(zhuǎn)/分，最好小于大約3轉(zhuǎn)/分，更值得推薦的是大約1.5轉(zhuǎn)/分。
現(xiàn)參閱圖1，半導(dǎo)體片在蝕刻裝置10中進行蝕刻，蝕刻裝置10包括用于容納蝕刻劑14的蝕刻罐12。堰板16將罐口分成罐室18和20。一排放口22設(shè)在罐室20的底部，其用于從蝕刻罐清除蝕刻劑，一入口設(shè)在罐室18的底部，其用于向蝕刻罐加注蝕刻劑。
配送室26設(shè)在罐室18之下，蝕刻劑配送歧管28橫穿配送室26。蝕刻劑配送歧管28是一根具有18排孔30(每排17個孔，孔徑為1.5mm)的管，其中，各排繞配送歧管圓周相互間隔大約20°。配送歧管28的端部29a和29b連接一蝕刻劑源。板32密封配送室26的頂部，板32上具有中央開口(未畫)，使蝕刻劑可從配送室26向上流。中央開口最好是由柵板形成250mm×125mm的矩形，在25×25mm見方的柵板上布置有50個孔，孔的直徑為1.5mm。
三組穿孔或多孔配送板34a，34b和34c位于板32上方，由隔塊36a，36b和36c支承和分隔開來。每組配送板最好包括一疊三塊疊放的多孔片，孔的尺寸范圍是大約200至300微米。多孔片可以是聚丙烯多孔片，例如Porex技術(shù)公司(Fairburn，Georgia)在商品代號Porex X 4912下出售的那種具有250微米的產(chǎn)品，可比擬的聚偏氟乙烯多孔片或其它可比擬的多孔片。每個板組大約19mm厚，每組由大約6.35mm的間隙分隔開來。但是，對于一特定的方法和裝置而言，為了在板的寬度和長度上均勻分布向上的蝕刻劑流而需要的板組數(shù)目取決于蝕刻劑的流動速度、多孔片的類型和片的多孔度。
框38在板組上方圍繞罐室18的周邊，并具有一穿透的中央開口，形成入口24。
再參閱圖1，蝕刻架40具有側(cè)壁42和44，后壁46和前壁48(只畫出其一部分)。各壁的下緣的尺寸和形狀可保證抵靠框38，從而密封住蝕刻架和框之間的泄漏。蝕刻架的壁形成一液腔49，來自入口24的蝕刻劑通過液腔49流動。蝕劑架40包括四個與側(cè)壁42和44成橫向的水平滾柱52(兩個上滾柱52a和兩個下滾柱52b)。滾柱52用來與垂向布置的多個半導(dǎo)體片50的周緣相接合以便支承半導(dǎo)體片。每個滾柱具有軸向間隔開來的用于接納半導(dǎo)體片周緣的多條(最好是21條)周向槽51和多條縱向槽53(見圖5和6)。為了防止半導(dǎo)體片在滾柱轉(zhuǎn)動時在滾柱上打滑，在至少一個滾柱，即，位于半導(dǎo)體片中心之下且在轉(zhuǎn)動中向上壓迫半導(dǎo)體周緣的那個滾柱的(最好是兩個或多個滾柱的)縱向槽53中插入彈性帶55，例如Dupont公司(Wilimington，Delaware)在商品標號Kalrez下出售的合成橡膠或高彈體制成的帶。當化學(xué)拋光產(chǎn)生容易在塑料滾柱上打滑的光滑周緣時，設(shè)置帶55是有利的，特別是在蝕刻周期快要結(jié)束時。兩對隔片54和56(例如與半導(dǎo)體片50有相同半徑的薄塑料盤或硅盤)借助滾柱52和支承件57鄰近于蝕刻架的側(cè)壁42和44固定。蝕刻架的內(nèi)部尺寸最好大約為135×254mm，除隔片之外，可以容納17個200mm的半導(dǎo)體片或25個150mm的半導(dǎo)體片(假定滾柱52設(shè)有足夠數(shù)目的周向槽)。
與側(cè)壁42和44成橫向的還有在蝕刻過程中限制半導(dǎo)體片向上運動的導(dǎo)向件58，可以抓握從而使蝕刻架移動的手柄60，以及可轉(zhuǎn)動地連接著兩根共軸的驅(qū)動軸64和66的軸62。通過電機(未畫)或其它適當?shù)臋C構(gòu)，軸64和66的轉(zhuǎn)動使兩個齒輪系68和70轉(zhuǎn)動，兩齒輪系68，70在滾柱的兩相對端。
如圖3所示，齒輪系70具有固定在軸64上的主動齒輪100，固定于滾柱52a，52b和52c的端部上的滾柱齒輪102a，102b和102c，以及可轉(zhuǎn)動地將滾柱齒輪聯(lián)結(jié)于主動齒輪的減速齒輪104和106。減速齒輪可轉(zhuǎn)動地安裝在側(cè)壁44上并將高轉(zhuǎn)矩和低轉(zhuǎn)速賦予滾柱齒輪。雖然圖示的齒輪系70有三個滾柱齒輪。但是顯然該齒輪系也可以有四個滾柱齒輪(即包括滾柱52d在內(nèi)的每個滾柱各有一滾柱齒輪)或只有兩個滾柱齒輪，這也不超出本發(fā)明的范圍。顯然，齒輪系68與齒輪系70基本相似。
下部滾柱52c和52d通過滑動件108連接于側(cè)壁42和44，滑動件沿側(cè)壁上形成的凹槽110滑動?；瑒蛹上鄬τ谙虏繙p速齒輪106向上、向外移動，以便使下部滾柱的滾柱齒輪從下部減速齒輪脫開接合，并使?jié)L柱充分擺開，從而可使半導(dǎo)體片可快速插入蝕刻架40或從其中取出。板簧112連接于下部滾柱，向下向內(nèi)壓迫這些滾柱(圖3)。向著板簧112的中部施加一個向上的力可使下部滾柱向外移動。調(diào)節(jié)螺釘114和116安裝在側(cè)壁44上并可與滑動件108接合，以便可調(diào)節(jié)地限制滑動件及相應(yīng)滾柱的向內(nèi)移動。
一般來說，半導(dǎo)體片在其圓周上具有一個定向平面，目的是標明晶體方向。因此，滾柱必須有足夠的數(shù)目，并設(shè)定好位置以防止每個定向平面轉(zhuǎn)至相鄰一滾柱的位置時半導(dǎo)體片發(fā)生徑向移動。
現(xiàn)參閱圖4，蝕刻架最好包括不多于，也不少于4個滾柱52a，52b，52c和52d。為防止定向平面轉(zhuǎn)至鄰近滾柱之一的位置時半導(dǎo)體片發(fā)生徑向移動所需要的滾柱精確定位將根據(jù)半導(dǎo)體片的直徑、定向平面的長度以及定向平面所占的弧的度數(shù)而變化。但是，一般來說，δ角必須小于γ角，δ和γ之和大于ζ角，其中是穿過δ半導(dǎo)體片圓心的水平面120和含有上部滾柱軸線和半導(dǎo)體片圓心的平面之間的半導(dǎo)體片的弧的度數(shù)，γ是在水平面120和含有下部滾柱軸線和半導(dǎo)體片圓心的平面124之間的半導(dǎo)體片的弧的度數(shù)，是定向平面所占的弧的度數(shù)。角也小于任意兩平面限定的兩角度中的較小者，任意兩平面之一是含有半導(dǎo)體片圓心和一滾柱的軸線的平面，另一個是含有半導(dǎo)體片圓心和鄰近于所述一滾柱的軸線的一滾柱軸線的平面。另外，γ角最好盡可能地小，以便盡可能減小當蝕刻劑泡沫向上經(jīng)過上部滾柱時，轉(zhuǎn)動的下部滾柱對半導(dǎo)體片的“尾隨(shad-owing)”效應(yīng)。例如，對于具有大約62mm長的定向平面的200mm半導(dǎo)體片來說，γ角為大約30°，δ角為大約10°。
現(xiàn)參閱圖7，盛放在蝕刻罐80中的蝕刻劑通過循環(huán)泵82加壓，例如，循環(huán)泵82可以是(德國)Richter Chemie公司出售的MNK—B/F32—125型離心泵，或Sta—Rite工業(yè)公司出售的S 16 P8—1396V型離心油池泵。在蝕刻劑管路分支點84處，來自儲罐86的氣體被引入蝕刻劑，例如，可使用一個25微米的多孔管，其相對于送氣線路的遠端是密封的。為了保證蝕刻劑和氣體的密切混合，在管線中裝有靜態(tài)混合器88。調(diào)節(jié)閥90a和90b調(diào)節(jié)管線92a和92b中的蝕刻劑流量，管線92a和92b連接于蝕刻劑配送歧管28(見圖1)的相對的兩端。
本文中除另有記敘外，所有接觸酸的零件都是由聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯或特氟隆制造的。
在工作中，閥90a和90b打開，循環(huán)泵82工作，使儲罐80中的蝕刻劑流出蝕刻劑配送歧管28，流過配送板34a，34b和34c，流過入口24，并向上流過蝕刻架40的液腔49。當蝕刻劑液面超過前壁48的高度時，蝕刻劑溢入蝕刻架40之外的罐室18中。當蝕刻劑液面超過堰板16的高度時(該高度最好低于前壁48的高度)，蝕刻劑溢入罐室20，蝕刻劑從罐室20通過排放口22流至一沉淀器(未畫)，從沉淀器再返回儲罐80或廢棄。
當蝕刻劑流入蝕刻罐時，抓握蝕刻架的手柄60(最好通過機器人手臂(未畫))，使載有多個半導(dǎo)體片和隔片的蝕刻架降入罐室18，放置在框38內(nèi)。同時，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)(即齒輪系68和70)使半導(dǎo)體片轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)向使每個半導(dǎo)體片圓周最接近側(cè)壁48的部分向下方移動(例如，在圖3中，半導(dǎo)體片以順時針方向移動)。因而迫使流過入口24的蝕刻劑向上流過蝕刻架并接觸轉(zhuǎn)動中的半導(dǎo)體片和隔片。蝕刻劑接觸半導(dǎo)體片之后流過前壁48，進入罐室18。因此，使整個蝕刻劑流流過蝕刻架，因為半導(dǎo)體片較靠近壁42和44，所以在半導(dǎo)體片之間流過，而不是繞過。一般來說，蝕刻劑的流動速度是每分鐘7至15標準升。在蝕刻架兩端的每一端上的隔片促進在每個半導(dǎo)體片和隔片之間更均勻和恒定的流動，假定壁42、44和最接近壁的隔片之間的間距與半導(dǎo)體片和半導(dǎo)體片之間的間距相同。另外，每側(cè)也可使用一個隔片，而不是每側(cè)兩個隔片。
當蝕刻架最初放置在框38中時，以及接下來的幾秒鐘內(nèi)，蝕刻劑基本是流動的液體，也就是說蝕刻劑中基本不含氣泡。但是后來儲罐86中的氣體在分支點84被引入蝕刻劑。對于每分鐘5至25標準升的蝕刻劑流動速率來說，氣體流動速率為每分鐘大約5至大約70標準升，最好為每分鐘大約30至大約50標準升，最值得推薦的是每分鐘大約40標準升。噴射的氣體溶解在蝕刻劑中直至飽和極限。過量的氣體不再溶解，而是由酸以壓縮氣泡的形式攜帶。在閥90a和90b上游的加壓混合物的壓力應(yīng)為大約2(絕對)巴以上，最好為至少大約3.3(絕對)巴，最值得推薦的是至少大約4.7(絕對)巴。對蝕刻劑壓力的唯一限制是泵的功率、儲存容器和所使用的管線，這是一個實際的問題。因此，當加壓蝕刻劑通過閥90a和90b時，它要受到一個突然的壓降，這樣就會形成含有小、中和大氣泡的泡沫，大和中氣泡是由于受壓氣泡膨脹形成的，小氣是泡騰形成的。上述壓降為至少大約0.7巴，最好為至少大約2巴，最值得推薦的是大約3.3巴。
泡沫由蝕刻劑配送歧管28排放并向上移動，借助配送板34a，34b和34c沿蝕刻架的長度和寬度均勻分布。另外，(有效地限制大氣泡的尺寸的)配送板34a，34b和34c的孔的尺寸經(jīng)過選擇以產(chǎn)生泡沫，使泡沫的小、中和大氣泡有大致均勻的分布。
在使用硝酸、氫氟酸和乙酸作為蝕刻劑的普通方法中，蝕刻的拋光作用減小而蝕刻作用變得不穩(wěn)定，這是由于乙酸是增加的緣故。因此，乙酸和硝酸的比實際上不能大于大約1∶2，如果不減小蝕刻劑的拋光作用就不能使蝕刻速率減小至小于大約每分鐘50微米。但是，當使用磷酸代替乙酸作為稀釋劑時，蝕刻速率減小至每分鐘2至20微米，而不會對蝕刻劑的拋光作用帶來負面影響，也就是說，蝕刻劑將以最小的材料除去量而帶來光滑的拋光表面。這種大小的蝕刻速率控制起來容易得多，因此，半導(dǎo)體片可以用一種減小剛體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的速率轉(zhuǎn)動。
取決于蝕刻劑的有效性，例如氫氟酸的濃度，半導(dǎo)體片在泡沫中蝕刻的時間為大約1至10分鐘。在這個期間，從半導(dǎo)體片上的材料去除量為大約20至大約25微米。然后中斷在分支點84的氣體注入，但是繼續(xù)液態(tài)蝕刻劑流直至在蝕刻架內(nèi)基本沒有泡沫。然后抓握(最好用機器人手臂)蝕刻架手柄60，從蝕刻罐取出蝕刻架并將其浸入清洗水箱9未畫)除去留在半導(dǎo)體片上的蝕刻劑。最好使機器人手臂接合在泡沫蝕刻過程中并不接合的驅(qū)動軸，當將半導(dǎo)體片從蝕刻罐運至清洗水箱過程中，使半導(dǎo)體片轉(zhuǎn)動。
下面描述本發(fā)明的實例。
實例1使用圖1—7所示的裝置和上述的方法，在蝕刻劑泡沫中以25微米的公稱去除量蝕刻6000個200mm硅片，蝕刻劑含有58(體積)％硝酸(以69(重量)％的水溶液提供)，6(體積)％氫氟酸(以49(重量)％的水溶液提供)和36(體積)％磷酸9以85(重量)％的水溶液提供)。使用ASTM D—523—85，DIN67530或ISO2813的方法測定，產(chǎn)生光澤反射值為240±60的光滑半導(dǎo)體片。按照ASME標準B.46.1測定的主表面粗糙度為0.06至0.09微米。按照ASTM標準(初級)20191—Rev6，在ADE公司(Newton，Mass)在商品代號UltraGage 9500下出售的測試機上測定的半導(dǎo)體片的平均總體厚度變化為1.37微米(σ＝0.33)，平均局部厚度變化為0.55微米(σ＝0.1)。
實施例2在蝕刻劑泡沫中蝕刻64個200mm半導(dǎo)體片，蝕刻劑含有57(體積)％HNO3(以69(重量)％HNO3水溶液提供)，35(體積)％HF(以49(重量)％HF水溶液提供)。任意取15個半導(dǎo)體片，并測量光澤，總體厚度變化，局部厚度變化和表面粗糙度。發(fā)現(xiàn)這15個半導(dǎo)體片，由ASTM D—523—85測定平均光澤反射值為272(σ＝18)，按照ASTM標準(初級)20191—Rev6，在ADE公司(Newton，Mass)在商品代號UltraGage 9500下出售的測試機上測定，平均總體厚度變化為1.23微米(σ＝0.16)，平均局部厚度變化為0.55(σ＝0.09)。這15個半導(dǎo)體片中的8個，按照ASME標準B.46.1測定表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)平均表面粗糙度(Ra)為0.073微米(σ＝0.008)。
根據(jù)以上結(jié)果可以看出實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
上面的描述只是為了說明而并不是用于限定，顯然可以對上述組分和方法進行各種變化而并不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻半導(dǎo)體片的方法，它包括以下步驟轉(zhuǎn)動半導(dǎo)體片，以及使轉(zhuǎn)動的半導(dǎo)體片接觸流動的泡沫，泡沫具有通過使含有溶解氣體的蝕刻劑泡騰而形成的氣泡。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述蝕刻劑包括表面活性劑。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述蝕刻劑包括磷酸，在其泡騰前處于至少35磅/平方英寸的壓力。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體片的轉(zhuǎn)動速率不超過大約每分鐘5轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從所述半導(dǎo)體片的材料去除量不超過25微米。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述泡沫是由加壓蝕刻劑經(jīng)受至少大約30磅/平方英寸的壓降而形成的，所述加壓蝕刻劑包括硝酸、氫氟酸、磷酸、以及在壓降之前還具有受壓的氣泡和溶解的氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述溶解氣體是從由氦氣、氫氣、氮氣、氧氣、氬氣和二氧化碳構(gòu)成的一組中選擇的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體片同時與至少另一個半導(dǎo)體片一起蝕刻，這些半導(dǎo)體片固定在一蝕刻架上，所述蝕刻架具有平行的水平滾柱，從而使半導(dǎo)體片繞一條平行于所述滾柱的軸線的軸線轉(zhuǎn)動，所述蝕刻架形成一個具有敞開兩端的液腔，泡沫流動的方向基本垂直于半導(dǎo)體片的轉(zhuǎn)動軸線。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體片同時與至少另一個半導(dǎo)體片一起蝕刻，這些半導(dǎo)體片固定在一蝕刻架上，所述蝕刻架具有不多于四個支承半導(dǎo)體片的平行、水平滾柱，每個滾柱具有在其表面以一定間隔切削出的環(huán)形周向槽，這些周向槽經(jīng)過對準，使放置在每個滾柱的一條槽中的半導(dǎo)體片垂直于滾柱的軸線且平行于由蝕刻架固定的其它半導(dǎo)體片，所述滾柱可繞其軸線轉(zhuǎn)動并由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，使每個半導(dǎo)體片繞平行于滾柱軸線的一條軸線轉(zhuǎn)動。
10.用于處理半導(dǎo)體片的裝置，它包括一個用于固定至少兩個基本呈盤形的半導(dǎo)體片的架，所述架形成一個具有入口端和出口端的液腔；以及一個循環(huán)系統(tǒng)，其用于使半導(dǎo)體片處理液從所述入口端至出口端通過所述液腔并在所述半導(dǎo)體片之間流動。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述循環(huán)系統(tǒng)包括一個與所述液腔的進口端連通的配送室。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述液腔和循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使基本上所有由循環(huán)系統(tǒng)移送的流體通過所述液腔。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括一個用于轉(zhuǎn)動半導(dǎo)體片的驅(qū)動裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)包括多個適于接合所述半導(dǎo)體片圓周以便使其轉(zhuǎn)動的滾柱。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于不多于四個滾柱接合所述半導(dǎo)體片的圓周。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述滾柱繞四條平行、水平軸線轉(zhuǎn)動，其中，所述滾柱繞四條平行的水平軸線轉(zhuǎn)動，四個滾柱中的兩個構(gòu)成上部滾柱，接合半導(dǎo)體片的基本在穿過半導(dǎo)體片圓心的水平面上的圓周，另兩個滾柱構(gòu)成下部滾柱，接合半導(dǎo)體片的所述水平面之下的圓周，所述半導(dǎo)體片基本垂直于滾柱軸線。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于定義為所述水平面和包含上部滾柱軸線和半導(dǎo)體片圓心的平面之間的半導(dǎo)體片的弧的銳角度數(shù)的角δ小于定義為所述水平面和包含下部滾柱軸線和半導(dǎo)體片圓心的平面之間的半導(dǎo)體片的銳角度數(shù)的角γ。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于所述滾柱間隔開來足以容納具有定向平面的半導(dǎo)體片，使由定向平面占據(jù)的半導(dǎo)體片的弧的度數(shù)小于由下述兩平面限定的兩個角的較小者，其中一平面含有半導(dǎo)體片圓心和任何一滾柱軸線，另一平面含有半導(dǎo)體片圓心鄰近于所述一滾柱軸線的滾柱軸線。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包括至少兩個盤形和非導(dǎo)體材料的隔片，隔片與所述滾柱相接合并由其轉(zhuǎn)動，所述半導(dǎo)體片放置在所述隔片之間并與隔片平行，隔片以和半導(dǎo)體片相同的轉(zhuǎn)速由滾柱轉(zhuǎn)動。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于每個隔片的直徑和厚度與每個半導(dǎo)體片的直徑和厚度基本相同。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于每個滾柱包括至少兩條用于接納半導(dǎo)體片圓周的周向槽，以及多條縱向槽，所述周面槽保持半導(dǎo)體片的軸向?qū)?，每個滾柱包括在縱向槽內(nèi)沿其延伸的彈性帶，所述彈性帶可以和半導(dǎo)體片的圓周接合。
全文摘要
用于蝕刻半導(dǎo)體片的方法，它包括以下步驟轉(zhuǎn)動半導(dǎo)體片，以及使轉(zhuǎn)動的半導(dǎo)體片接觸流動的泡沫，泡沫至少部分地是由含有溶解氣體的加壓蝕刻劑泡騰而形成的。
文檔編號C07D233/06GK1115588SQ94190776
公開日1996年1月24日 申請日期1994年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月8日
發(fā)明者亨利·F·埃爾克, 羅蘭德·R·范達姆 申請人:Memc電子材料有限公司