JP3669797B2

JP3669797B2 - エレクトロケミカルエッチング用ウエハジグ

Info

Publication number: JP3669797B2
Application number: JP32978196A
Authority: JP
Inventors: 仁西村
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH10172953A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハをエレクトロケミカルエッチングする際に用いるウエハジグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ｐ型半導体シリコン基板（ｐ−ｓｕｂ基板）上にｎ型半導体シリコン層（ｎ−エピ層）をエピタキシャル成長させたシリコンウエハにおいて、エレクトロケミカルエッチングを用いてｐ−ｓｕｂ基板をエッチングし、ｎ−エピ層の薄膜を形成した圧力センサや加速度センサが、学会等で種々に報告されている。
【０００３】
図３は、上記のようなエレクトロケミカルエッチングによるエッチストップ装置の例を示しており、このエッチストップ装置ではシリコンウエハａをＫＯＨ／Ｈ₂Ｏ（２０〜４０％溶液）に浸けて電源ｂの＋（プラス）極に繋ぐと共に、−（マイナス）極にはプラチナ（Ｐｔ）またはプラチナをメッキしたチタン（Ｔｉ）からなる電極ｃを繋いで、両者に電源ｂ電圧を印加し、これにより、ｐ−ｓｕｂ基板ｄをエッチングしｎ−エピ層ｅの薄膜部分を形成する。
【０００４】
そして、エッチングに際して、ウエハａのｐ−ｓｕｂ基板ｄ面側をエッチング液に浸し、もう一方のｎ−エピ層ｅ側面をエッチング液に浸さずに保護するように、ウエハａをウエハジグｆにより保持している。なお、図３において、符号ｇは恒温漕である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ウエハジグの構成は学会や文献等で概念的に示されているのみである。
ウエハへ電圧を印加する電極構造について考察すると、単にウエハジグに保持しているウエハに電極を点接触あるいは面接触させただけでは、ウエハに確実かつ均一にエッチング電位を印加できないという問題点があった。
【０００６】
すなわち、点電極としたときには点接触になるので、接触面積が小さく電圧降下が大きくなりやすいという問題が生じる。
【０００７】
また、面電極としたときには電極の面の凹凸とウエハの凹凸により、複数の点接触になり、接触箇は複数になるが接触点毎の接触圧が一定せず部分的に導電性が低くなりやすく、ウエハの印加電圧も不均一になりやすい。また、ウエハは薄いものであるので、印加電圧を均一にするべく面電極のウエハへの接触圧を高くすると強く当たる箇所に局所的に過大な応力が生じやすく、ウエハに障害が生じる恐れがある。
【０００８】
また、ウエハジグからウエハが着脱容易であることや、エッチング中において、ウエハはエッチング面のみを露出させてエッチング面とは反対面に印加する電圧がウエハ側面やエッチング面にリークすることを有効に防止できるウエハジグ構造は、従来提案されていなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたものであって、保持しているウエハに確実かつ均一にエッチング電位を印加でき、またウエハの着脱が容易でエッチング電圧のリークを有効に防止できるエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため次の構成を有する。
請求項１の発明は、ウエハのエッチング面のみを露出させ他を覆ってウエハを保持するケース体構造と、ウエハにエッチング電圧を印加する導電構造を有して、該ケース体構造で保持した状態でウエハをエッチング液中に浸けてエレクトロケミカルエッチングするためのウエハジグであって、前記導電構造が、ほぼ面状に形成された導電性細線からなる電極をウエハのエッチング面の反対側面に対向して設けたものであって、ウエハジグにウエハを保持した際に当該反対面に接触するようにしたことを特徴とするエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグである。
【００１１】
請求項２の発明は、ケース体構造は、ウエハのエッチング面の反対面を受け止める面が形成されかつ該受け止められた状態のウエハに接触するように導電性細線を収容する凹部が受け止め面に形成された保持部と、中央の空いた概略円環形状であって保持部の受け止め面の周縁から側面にわたって覆いかつ側面に液密状態で螺着可能になっていて、該螺着によりウエハ周縁部を押圧して前記受け止め面にウエハを受け止めさせかつウエハ表面を露出させた状態で保持する袋ナット部とを有し、袋ナット部のウエハ周縁を押圧する部分とウエハとの間には、液密状態にするシール部材を介装したことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグである。
請求項３の発明は、前記導電性細線は、綿状、織布状、あるいは不織布状であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグである。
請求項４の発明は、前記導電性細線は、Ａｕ線またはＣｕ線からなり、その直径は２５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグである。
【００１２】
請求項１の発明によれば、ウエハをウエハジグのケース体構造で保持した状態でウエハをエッチング液中に浸けてエレクトロケミカルエッチングするときに、ほぼ面状に形成された導電性細線からなる電極をウエハのエッチング面の反対側面に対向して設けた導電構造により、ウエハジグでウエハを保持した際に導電構造が当該反対側面に接触するようにした。
【００１３】
したがって、保持状態のウエハが導電構造に押圧されると、ほぼ面状に形成された導電性細線からなる電極がウエハの前記反対側面に接触するので、広い面積で均一な電位分布での電圧印加ができるようになる。
例えば、導電構造は導電性細線を綿状に形成したものとすれば、導電性細線が押圧力で弾性変形して柔らかくつぶれて、ウエハ反対側面に柔らかい反発力でかつ比較的均一の接触圧で接触する。このため、導電細線は個々の接触は点あるいは線であるが、それが導電構造全体にわたって広く分布し、かつ、面接触に比較して接触圧が均一になる。
【００１４】
よって、本発明の導電構造により、ウエハには比較的広い面積において導電性が一定の状態でエッチング電圧を印加することができる。また、導電構造は線状の導電性細線であれば、柔らかくウエハに接し、ウエハが物理的に障害を受けることがない。
なお、導電構造には、導電性細線を用いたときにはブラシ状、織布状、あるいは不織布状に適宜の形成できるものである。さらには、金属平板、導電性ゴムなども用いることができるものである。
【００１５】
請求項２の発明によれば、ケース体構造の保持部で、ウエハのエッチング面の反対面を受け止め面で受け止めた状態で導電性細線をウエハに接触させ、かつ、袋ナット部を保持部に螺着させることにより該ウエハ周縁部を押圧して前記受け止め面にウエハを受け止めさせかつウエハ表面を露出させた状態で保持する。
したがって、袋ナット部を保持部へ取付けおよび取り外しでウエハを保持部に取付けおよび取り外せるので、ウエハの着脱が容易である。
【００１６】
そして、袋ナット部のウエハ周縁を押圧する部分とウエハとの間には、ウエハ周縁と袋ナット部との間を液密状態にするシール部材を介装したので、ウエハはエッチング面のみがエッチング液に浸かり、エッチング面とは反対面に印加する電圧がウエハ側面やエッチング面にリークすることを有効に防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図２は実施形態の説明図である。
図１は実施形態に係るエレクトロケミカルエッチングによるエッチストップ装置である。
【００１８】
図１に示すように、このエッチストップ装置では、ウエハジグ１に保持した状態のシリコンウエハ２を恒温漕３内の例えばＫＯＨ／Ｈ₂Ｏ（２０〜４０％溶液）からなるエッチング液４に浸けて直流電源５の＋（プラス）極に繋ぐと共に、該電源５の−（マイナス）極には例えばプラチナ（Ｐｔ）からなる電極６を繋いで、両者に直流電源５の電圧を印加する。
【００１９】
図２は、ウエハジグ１の詳細説明図で、（ａ）はウエハジグ１のウエハ２嵌め込み方向からの視図、（ｂ）はウエハジグ１の側断面図である。
図２に示すように、ウエハジグ１はウエハ２のエッチング面（以下「表面」という）２ａのみを露出させ、その他の、エッチング面２ａとは反対側の面（以下「裏面」という）２ｂおよび側面部２ｃを覆ってウエハ２を保持するケース体構造７と、ウエハ２にエッチング電圧を印加する導電構造８を有している。そして、該ケース体構造７で保持した状態でウエハ２をエッチング液４中に浸けてエレクトロケミカルエッチングするものである。
【００２０】
前記導電構造８は、綿状に形成した導電性細線９をウエハ２の裏面２ｂに対向して設けたものであって、ウエハジグ１にウエハ２を保持した際に当該裏面２ｂに接触するようにしたものである。
【００２１】
実施形態では前記ケース体構造７は、ウエハ２の裏面部２ｂを受け止める面１１ａが形成され、かつ、該面１１ａで受け止められた状態のウエハ２の裏面部２ｂに接触するようにほぼ中央に導電性細線９を収容する凹部１０が受け止め面１１ａから円形に窪んで形成された概略厚円盤形状の保持部１１と、保持部１１裏面側から保持部１１の平面方向に一体に延設されかつ前記凹部１０に繋がる穴１２が内部に形成された腕部１３と、中央部の空いた概略円環形状であって保持部１１の受け止め面１１ａの周縁から側面１１ｂにわたって覆いかつ側面１１ｂのネジ溝１１ｃに液密状態に螺着するようになっていて、該螺着によりウエハ２周縁部を押圧して前記受け止め面１１ａにウエハ２の裏面２ｂを当接させかつウエハ表面２ａを露出する状態に保持する袋ナット部１４とを有する。
【００２２】
前記袋ナット部１４のウエハ２の周縁を押圧する部分には、ウエハ２周縁と袋ナット部１４との間を液密状態する、例えばシリコーンゴム製のＯ（オー）リング１５が介装されている。このこのＯリング１５は、袋ナット部１４の締め付けによりウエハ２の表面２ａ周縁部との液密状態を増大することにより、前記ネジ溝１１ｃの液密状態と協同して、該表面２ａ周縁部、側面部２ｃさらには裏面２ｂにかけての液密を向上させる。したがって、このＯリング１５の使用によりウエハ表面２ａから裏面２ｂにエッチング液４が回り込むことがなくなる。
【００２３】
また、導電構造８は、前記凹部１０に収容された導電性細線９に前記穴１２に収容されたリード線１６が電気的に接続される。このリード線１６は前記直流電源５に接続される。
【００２４】
前記ウエハ２は、例えば３インチシリコンウエハとすることができ、ｐ型半導体シリコン基板にｎ型半導体シリコンをエピタキシャル成長させたウエハとすることができる。もちろんウエハ２はその他の径あるいは組成でもよく、ウエハ径が他の径になるときには、ウエハジグ１の保持部１１と袋ナット部１４の径をウエハ２の径に応じて変更すればよい。
【００２５】
前記ケース構造体７および袋ナット部１４の材質には、例えば耐薬品性に優れたテフロン（ポリ四フッ化エチレンの商品名）材またはピーク（ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトン）材を用いることができる。このような材質にすることにより、エッチング液が４０％のＫＯＨ／Ｈ₂Ｏの場合に液温が８０℃以下であれば材質の変形がない。
【００２６】
前記導電構造８の導電性細線９には、ウエハ表面２ａに良好に電位を与えるため、直径２５〜５０μｍのＡｕ線またはＣｕ線等の導電性の良好なものを用いることが好適である。また、導電性細線９は、綿状例えば単線または複数線をウール状にし、メッシュ状にまとめ、あるいは、ブラシ状にする、さらには、不織布状、織布状など種々の態様を採れるものである。
【００２７】
実施形態によれば、ウエハジグ１に保持状態のウエハ２は、導電構造８に押圧されると該導電構造８はウエハ２の前記裏面２ｂに接する。この際には、導電構造８は導電性細線９を綿状に形成したものなので、該導電性細線９が押圧力で弾性変形して柔らかくつぶれて、ウエハ裏面２ｂに柔らかい反発力でかつ比較的均一の接触圧で接触する。
したがって、ウエハ２には比較的広い面積で導電性が一定の状態でエッチング電圧を印加することができる。また、導電構造８は柔らかくウエハ２に接するので、ウエハ２が物理的に障害を受けることがない。
【００２８】
また、ケース体構造７は、耐薬品性の材質を用いるので、ほとんどの薬品種類のエッチング液に対して使用可能である。
【００２９】
また、袋ナット部１４を保持部１１へ取付けおよび取り外しでウエハ２を保持部１１に取付けおよび取り外せるので、ウエハ２の着脱が容易である。
【００３０】
そして、袋ナット部１４のウエハ２周縁を押圧する部分とウエハとの間には、ウエハ周縁と袋ナット部１４との間を液密状態にするＯリング（シール部材の１例）１５を介装したので、ウエハ２はエッチングされる表面２ａのみがエッチング液に浸かり、導電構造８により該裏面２ｂに印加する電圧がウエハ側面部２ｃや表面２ａにリークすることを有効に防止できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１の発明によれば、ウエハには比較的広い面積で導電性が一定の状態でエッチング電圧を印加することができる。
また、導電構造を綿状に形成した導電性細線とすれば、導電構造が柔らかくウエハに接するので、ウエハが物理的に障害を受けることがない。
【００３２】
請求項２の発明によれば、袋ナット部を保持部へ取付けおよび取り外しでウエハを保持部に取付けおよび取り外せるので、ウエハの着脱が容易である。また、ウエハ周縁と袋ナット部との間を液密状態にするシール部材を介装したので、ウエハはエッチング面のみを露出させていて、エッチング面とは反対面に印加する電圧がウエハ側面やエッチング面にリークすることを有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るエレクトロケミカルエッチングによるエッチストップ装置の説明図である。
【図２】ウエハジグの説明図で、（ａ）はウエハジグのウエハはめ込み方向からの視図、（ｂ）はウエハジグの縦断面図である。
【図３】従来のエレクトロケミカルエッチングによるエッチストップ装置の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ウエハジグ
２ウエハ
２ａエッチング面（表面）
２ｂエッチング面の反対側面（裏面）
７ケース体構造
８導電構造
９導電性細線

Claims

ウエハのエッチング面のみを露出させ他を覆ってウエハを保持するケース体構造と、ウエハにエッチング電圧を印加する導電構造を有して、該ケース体構造で保持した状態でウエハをエッチング液中に浸けてエレクトロケミカルエッチングするためのウエハジグであって、
前記導電構造が、ほぼ面状に形成された導電性細線からなる電極をウエハのエッチング面の反対側面に対向して設けたものであって、ウエハジグにウエハを保持した際に当該反対面に接触するようにしたことを特徴とするエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグ。
ケース体構造は、ウエハのエッチング面の反対面を受け止める面が形成されかつ該受け止められた状態のウエハに接触するように導電性細線を収容する凹部が受け止め面に形成された保持部と、中央の空いた概略円環形状であって保持部の受け止め面の周縁から側面にわたって覆いかつ側面に液密状態で螺着可能になっていて、該螺着によりウエハ周縁部を押圧して前記受け止め面にウエハを受け止めさせかつウエハ表面を露出させた状態で保持する袋ナット部とを有し、
袋ナット部のウエハ周縁を押圧する部分とウエハとの間には、液密状態にするシール部材を介装したことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグ。
前記導電性細線は、綿状、織布状、あるいは不織布状であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグ。
前記導電性細線は、Ａｕ線またはＣｕ線からなり、その直径は２５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロケミカルエッチング用ウエハジグ。