【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気相工程用トレー （或いはサセプター） に用いるドーナツ盤状の被覆部材（カバー）を提供するものであって、半導体の表面に半導体膜、絶縁膜、金属膜などの形成・拡散などの気相工程、特に、半導体膜、絶縁膜、金属膜などの形成工程において、トレーに半導体基板を支持或いは保持した状態をより安定とし、かつ、これらの工程にて金属膜などがトレーの外周部分に付着することを防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器は、薄型、軽量化のニーズが要求され、携帯電話やＩＣカ−ドで代表されるように益々、薄型化が進展している。また、高速化や低消費電力との側面からも、半導体を薄くする事が要求されてきている。
半導体基板の種類や形成する素子の種類により相違はあるが、半導体基板は厚みが３０μｍ以下程度まで薄くなると、緩く曲げることが可能となる。
ところが、予め薄くした半導体基板やセラミックス基板を用いて、片面のみに電子回路を形成すると、回路形成の材料、特にアルミニウム、銅、金などの金属とシリコン・ウェハーなどの半導体基板やセラミックス基板との熱膨張率の差が５〜１５×１０−６ Ｋ−１程度あり、この差によって、反りや歪みを生じる。その為、裏面に回路を形成することが不可能となるばかりでなく、表面の全工程すら実施不能な場合が発生する。このため、予め薄くした基板を使用することは実質的に不可能であった。
【０００３】
そこで、従来は、厚み０．２５〜０．７２５ｍｍ 程度の半導体基板を使用して片面に主に、高温を必須とする電子回路形成工程を行った後、該電子回路形成面を保持基板に接着して保護しつつ、反対面（裏面）を研磨して所定の厚みまで薄くする方法が取られている。
半導体基板の種類や形成する素子の種類により相違はあるが、薄くする場合の厚みが １５０μｍ程度以上であれば、多少の歪みなどの発生はあっても、裏面（研磨面）の所望の処理工程の実施が可能であった。
しかし、この薄くした基板は極めて脆いために、裏面処理工程 （通常、真空蒸着或いはスパッタリングと熱処理とからなる気相工程） の移送中などにおいて破損し易く、製品歩留りが悪化するという課題 （自動搬送トラブル） があった。
【０００４】
この破損を避けるためには、薄くした半導体基板を単独で取り扱う回数を可能な限り減少させることである。
この手段として典型的には、下記の２つがある。
（１）．薄くするために用いた保持基板に接着保持したままの状態で気相工程を実施する製造法。
（２）．薄くした後、気相工程用のトレーやサセプターに載せて気相工程を実施する製造法。
【０００５】
ここで、（１） の製造法は、薄くした半導体基板が保持基板に保持された状態で、そのまま、気相工程に適用され、ベアチップとして完成した後に剥離されて製品化される。この結果、接着状態で薄くするための研磨、気相工程の実施、さらに、剥離が可能であれば、高い製品歩留りが得られる。そして、厚みも最も薄いもので２０μｍ程度まで可能という優れた特徴を有する。
しかし、適用工程数が多く、かつ、条件が多様で有機物質には極めて厳しいことから、実施可能な場合にも、全ての条件を満足する条件範囲は個々の製品とそれに対する使用工程条件毎に最適条件を選択する必要性があり汎用性に欠けるという欠点がある。特に、温度 ３００℃以上で高真空下との条件に適用できる材料の選択には多くの困難がある。
【０００６】
これに対して、（２） の製造法は、薄くした半導体基板を保持基板から剥がして、気相工程用のトレーやサセプターなどに乗せて移送し、気相工程に投入・取り出しを行う。この結果、用いた気相工程用のトレーやサセプターの材料特性が許容する条件範囲全てに適用可能であるという優れた特性を有する。
しかし、載せ代え、移送などが可能であるとの条件から、半導体基板の種類や大きさにもよるがその薄さが約 １００μｍ程度という制限がある。また、用いた気相工程用のトレーやサセプターの材料特性から、ステンレス製などの金属材料が適用できる気相工程と石英ガラスなどのセラミックス類が適用できる気相工程とがあり、工程間でトレーやサセプターを取り替えること、すなわち、載せ替える必要があり、載せ代え時に破損し易いという課題があった。
【０００７】
また、上記した二つの工程に適用可能な材料として、炭化珪素（ＳｉＣ） がある。しかし、炭化珪素は適切な加工が困難であるという課題があった。また、特開平７−５８０４１ 号公報には、カーボンに ＳｉＣ皮膜を形成したものが開示されているが、熱によって歪み、反りや変形を生じ、それが熱処理の繰り返しにより増加するという欠点があった。この歪みを修正して平面度を維持するために炭化珪素などの支持部材を使用することが提案されているが、熱衝撃や熱膨張率の差による破損が発生し易い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記（２） の製造法において、用いる気相工程用のトレーやサセプターとして、ステンレス製などの金属材料が適用できる気相工程と石英ガラスなどのセラミックス類が適用できる気相工程との両者に適用可能なトレーやサセプターを先に提案した。この気相工程用トレーは、その外周囲部分に真空蒸着やスパッタリングにて金属が付着する。この付着を、トレー以外のものにすべて移すことが出来れば、トレーからこれらを除く工程が必要でなくなり、トレーがより安定して使用可能となる。また、トレー上の半導体ウェハーをより安定にトレー上に保持できれば、より信頼性の高い気相工程の実施が可能となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、本発明に至った。
すなわち、本発明は、気相工程用トレーの上面外周囲部分およびこの気相工程用トレーに乗せた被気相処理物品の最外周囲部分を被覆する被覆部材であって、被覆部の厚みが ０．１〜１ｍｍ で幅が２〜１５ｍｍであるトレーカバーである。さらに、本トレーカバーは、気相工程用トレーと着脱自在に勘合させるため３個以上の固定部 （クランプ部） を形成したものであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、円筒状品に、気相工程用トレーと実質的に同一の外形直径でかつ必要幅に相当する２〜１５ｍｍの厚みに切削加工し、次に、気相工程用トレーと着脱自在に勘合させるための高さ ０．５〜２．０ｍｍ である固定部３箇所以上を突起部として形成した後、被覆部分の厚みが ０．１〜１ｍｍ であるように輪切りすることからなるトレーカバーの製造法、並びに、厚みが ０．１〜１ｍｍ で幅が２〜１５ｍｍである被覆に用いるドーナツ盤部分と、該ドーナツ盤の外周囲に相当する部分に高さ ０．５〜２．０ｍｍ である固定部用の突出部を３箇所以上設けた金型に、超耐熱性樹脂の成形材料を配置し、高温・高圧成形して一次成形品を製造した後、後加工することからなるトレーカバーの製造法である。
【００１１】
以下、本発明の構成を説明する。
薄くした半導体ウェハーは、通常、湾曲している。この湾曲 （反り、歪み） は第一に、表面に一層以上の層が形成され、通常、下地とこれらの層および層間の熱膨張係数は異なることによる。そして、この歪みは、真空工程、熱処理工程などを経るとより増大する。
また、歪みは、加熱、冷却、特に、加熱の不均一さによっても発生する。
そして、真空工程、例えば、金属の蒸着やスパッタリングは、蒸着或いはスパッタリング面の金属イオンによる加熱である。このとき、裏面からの補助加熱とのバランスが取れない場合には湾曲し、この湾曲は温度差などでより増大することとなる。
【００１２】
本発明のトレーカバーは、トレーの周囲および半導体ウェハーの周囲を被覆する。金属の蒸着やスパッタリングは必須の気相工程であり、トレーカバーに金属が付着し、トレーの周囲および半導体ウェハーの周囲に金属が付着することを防止する。また、トレーとの固定具 （クランプ） にて、トレーに固定し、半導体ウェハーの周囲をトレーとの間に挟みこむことにより、加熱の不均一さや、熱膨張差に基づく歪みの発生をある程度抑えると共に、トレーから半導体ウェハーが取れることを防止する。
【００１３】
本発明のトレーカバーは気相工程に適合すること、すなわち、その価格にもよるが、通常、気相工程に百回以上、好ましくは、数千回、適宜、再生などを行って繰り返し使用できることが実用化においては必須である。この可否は、トレーカバーに用いる材料の使用条件への適合性によって主に決定されるので、これを考慮してトレーカバーに用いる材料は選択する。
本発明のトレーカバーは、トレーの作製に用いる材料と同様なものが当然に使用でき、トレーの製造に好適な耐熱性樹脂含浸した無機連続気孔焼結体を当然に使用できる。
【００１４】
また、本トレーカバーを、トレーとの固定具 （クランプ） にてトレーに固定して用いる場合には、トレーにて形状保持ができるので使用温度において自己形状保持機能を有する強度を持てば使用可能である。
このような材料としては、まず、超耐熱性の熱硬化性或いは熱可塑性樹脂が挙げられ、ポリイミド樹脂では、商品名「ベスぺル」（デュポン社製）、商品名「ユピモール」（Ｕｐｉｍｏｌ） （宇部興産 （株） 製） が挙げられ、また、ポリベンゾイミダゾール樹脂では、商品名「セラゾール」（Ｃｅｌａｚｏｌ）（クラリアントＪａｐａｎ 社製） などが挙げられる。
【００１５】
また、本発明においては、上記したように、樹脂複合セラミックス、すなわち、無機連続気孔焼結体（セラミックス）に耐熱熱硬化性樹脂を含侵し、一体化したものも好適に使用できる。
無機連続気孔焼結体は、具体的には、窒化アルミニウム−窒化硼素複合体（ＡｌＮ−ｈ−ＢＮ）、窒化アルミニウム−炭化珪素−窒化硼素複合体（ＡｌＮ−ＳｉＣ−ｈ−ＢＮ）、窒化珪素−窒化硼素複合体（Ｓｉ３Ｎ４−ｈ−ＢＮ）、アルミナ−窒化硼素複合体（Ａｌ２Ｏ３−ｈ−ＢＮ）、β−炭化珪素 （β−ＳｉＣ）、炭化珪素−カーボン複合体（ＳｉＣ−Ｃ） およびワラストナイトなどが挙げられ、特に、窒化アルミニウム系のものが好ましいとして挙げられる。
【００１６】
また、含侵する耐熱熱硬化性樹脂としては、用いる温度が ３００℃程度までの場合には、耐熱性のエポキシ樹脂、シアナト樹脂、ビスマレイミド樹脂などが例示される。温度が ４５０℃程度までの場合には、ラダー型シリコーンオリゴマー （Ｏｗｅｎｓ−Ｉｌｌｉｎｏｉｓ社製、商品名；グラスレジンＧＲ−９０８， ＧＲ−６５０など） 、ポリイミド樹脂オリゴマー （スカイボンド、Ｕ−イミドなど） が例示される。
また、 ５００℃を超える超耐熱性樹脂も市販されている。これらの中で、ポリベンゾイミダゾール樹脂の溶液は、含浸可能であることが確認され、使用可能である。これと同様に含侵性 （単独で或いは上記したラダー型シリコーンオリゴマーなどの上塗りとしての含侵など） が確認できるものもあるものと推定され、確認できれば、ポリベンゾイミダゾール樹脂の溶液と同様に使用できる。
【００１７】
なお、上記した ４５０℃〜４８０ ℃程度の耐熱性樹脂の中にも、主結合構造自体の耐熱性は ５００℃を超えるものも多々ある。これらのものの場合、高分子量化やより完全な反応による未反応部分の除去により耐熱性の向上が図られるものであることから、実使用条件下の空熱処理、含浸方法の工夫や組み合わせなどにより、大幅に耐熱性の向上したものとすることの可能性がある。
【００１８】
次に、本発明のトレーカバーの製造法を説明する。
その一例を、円筒状の超耐熱性の樹脂成形品を用いた場合について説明すると、下記（１−１） 〜（１−３） にて作製される。
（１−１）．気相工程用トレーと実質的に同一の外形直径でかつ必要幅に相当する１〜１５ｍｍの厚みに切削加工する。
（１−２）．次に、好適には、気相工程用トレーと着脱自在に勘合させるための複数の固定部 （クランプ部） を作製する。
（１−３）．被覆部分を所望厚みである ０．１〜１ｍｍ に輪切りする。
【００１９】
また、超耐熱性の樹脂の場合、原料粉末の高温・高圧成形にて所定の成形品を製造することが可能である。この一例を示せば、下記（２−１） 〜（２−４） である。
（２−１）．気相工程用トレーと実質的に同一の外形直径でかつ必要幅に相当する１〜１５ｍｍの厚みの金型を作製する。
（２−２）．好適には、気相工程用トレーと着脱自在に勘合させるための３箇所以上の固定部 （クランプ部） も一体として作製する。
（２−３）．該金型に粉末成形材料を入れ、加熱・加圧して所定形状品とする。
（２−４）．切削・研磨などして、所望寸法への仕上げ加工を行う。
【００２０】
ここで、上記の工程（１−２），（２−２） に示した好適な場合のトレーカバーと一体化した複数のクランプ部は、典型的には、（１）．トレー外周囲部分を被覆するに必要十分な範囲で作製し、トレー本体側にも固定部の受入れ部分を作製する方法と、
（２）．トレー外周囲部分の外側にはみ出した形で作製する方法とがあり、いずれの方法も実施可能である。（１） の方法はトレーカバーの厚みを考慮するのみで、容易に気相工程中または工程間の移送が可能であり、方向性の考慮もいらない点から好ましいが、トレーの加工が必須であるという欠点がある。
【００２１】
また、（２） の方法は、固定部が突起部となることから、複数の固定部の位置を考慮した配置にて気相工程中または工程間の移送しなければ成らないとの欠点を有するが、トレーカバーの作成のみにより適用できる点から優れたものである。
なお、当然のことであるが、トレーとトレーカバーとを固定するための固定具を作製し、使用することが出来る。この場合にも、この固定具を受け入れる部分をトレーまたはトレーカバーに形成しておくことにより、より安定した固定の実施が可能となる。
【００２２】
ところで、通常、本発明のトレーカバーを支持固定するトレーは、セラミックス等からなる。そして、本トレーカバーは、超耐熱性樹脂製で製造することが好ましい。通常、両者間の熱膨張率差は１０〜２０ｐｐｍ 程度ある。この結果、室温と処理温度との温度差が ３００℃で寸法１０ｃｍとすると（３〜６）×１０−２（ｃｍ）＝ ０．３〜０．６ｍｍ とかなり大きな寸法差が発生する。従って、室温から処理温度までの広い温度範囲で両者の安定した支持固定を保持するためには、本トレーカバーが熱膨張して寸法増加することを考慮し、かつ、局所応力の発生のない固定として利用する必要がある。
【００２３】
本発明において、上記（１） の方法を用いる場合、超耐熱性樹脂製のトレーカバー側に固定部材（ＡＤ）を設け、トレー側に固定部（ＡＣ）を設けることが好ましい。
まず、固定部材（ＡＤ）と固定部（ＡＣ）とをそれらのみで比較した場合には、それぞれが大きくとも数ｍｍ以下であり、小さいことから、温度変化に伴う寸法変化量は小さく、むしろ、作製公差の方が大きい場合が多い。ゆえに、固定部材（ＡＤ）と固定部（ＡＣ）との関係のみを微調整をすることは可能であるが、この寸法差を温度変化に伴うかみ合わせ関係に利用することは困難である。
【００２４】
一定寸法に作成された固定部材（ＡＤ）と固定部（ＡＣ）との相互位置関係は、温度上昇に伴い、直径軸方向は固定部材（ＡＤ）が外側に移動し、直径に直角方向は固定部材（ＡＤ）間の間隔が広がる。そして、その寸法差（移動量）は、上記した大きな値となる。
ゆえに、室温 （室温基準） で作製した場合、温度上昇にて、トレーカバーが外向きにはみ出すこととなる。この場合にも固定部材（ＡＤ）と固定部（ＡＣ）との支持固定関係が損なわれないようにその形状を工夫する。
【００２５】
この課題の発生は、トレーカバーが超耐熱性樹脂製であることによる。
ゆえに、この解決にはこの超耐熱性樹脂の有するトレー素材とは異なる特性を利用することが最も合理的であり、その弾性を利用することが最も好ましい対応となる。一例は、固定部材（ＡＤ）を内側に余分に傾けて作製し、熱膨張による寸法変化の大部分をこの傾きにより吸収する方法である。他の一例は、固定部（ＡＣ）として直径方向の溝 （或いは切り欠き） を形成し、例えば、（１）．該溝の上面よりも下側を広く形成し、同様にこれにかみ合わせて作成した固定部材（ＡＤ）を外側に引っ張ってはめ込む方法、または、（２）．この溝を全体として、中心側 （内側） を広く、外側を狭くし、また、外側の溝は上面よりも下側に幅の広い部分を形成し、固定部材（ＡＤ）はこの固定部（ＡＣ）の外側の溝に噛み合う形状とし、内向きに力をかけて内側の幅広溝部分にて、はめ込みむ方法が例示される。
【００２６】
超耐熱性樹脂製であっても、その弾性を利用することが困難な場合や、セラミックスや樹脂複合セラミックスを用いる場合には、固定部材（ＡＤ）と固定部（ＡＣ）との形状を工夫することにより対応する。典型例は、回転を利用する。
一例を挙げれば、固定部材（ＡＤ）は、その先端側 （下面側） でその内側および回転先方向側に突起部分を設けてこれにて固定部（ＡＣ）に支持固定する。固定部（ＡＣ）は、この固定部材（ＡＣ）を完全に受け入れる部分を設け、回転させた先に固定部材（ＡＤ）の先端側 （下面側） でその内側および回転先方向側に、固定部材（ＡＤ）の突起部分を受け入れる部分を設け、また、該部分の手前 （該回転の終了部の手前） に逆回りを防止部用の突起或いは逆刃を設けた構造とすることが挙げられる。
【００２７】
以上、本発明のトレーカバーの説明を、薄い半導体を製造する方法に適用する場合を中心に説明したが、本発明のトレーカバーは、半導体デバイス製造工程のプラズマＣＶＤ、スパッタリング、ドライエッチング、ＰＶＤ （物理的気相成長） などの気相工程用のトレーカバーとして、セラッミックス基板上への半導体を形成用として、シリコン・ウェハー以外、特に、ＧａＡｓ， ＧａＰ， ＧａＮ その他の強度の小さい化合物半導体の工程用として好適に使用できる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例などにより本発明を具体的に説明する。
実施例１
リング状のポリイミド樹脂成形品 （商品名：ベスぺル、デュポン社製）を用いて、所定寸法のトレーカバーを作成した。
ポリイミド樹脂成形品を外直径 １５２ｍｍ、内直径 １４８ｍｍ、厚さ １．８ｍｍとした。
次に、その当分位置４箇所に固定部材を作成した。固定部材は、幅 （直径に垂直方向） ２ｍｍ 、厚さ （直径方向） ０．５ｍｍ で内側に ０．２ｍｍ傾斜させ、高さ １．５ｍｍとし、その先端頂部を内側 （直径方向） に向かってやや斜めカットし、また内側の高さ １．０ｍｍ強の部分から４５度傾斜で内側突出のカット形状とした。
【００２９】
上記で製造したトレーカバーを装着するトレーを準備した。
トレーとして、樹脂複合セラミックス製のトレーを用いた。このトレーは、全厚み １．５０ｍｍ 、最外直径 １５２ｍｍ、外周壁高さ ０．５ｍｍ・厚み ０．７ｍｍ、搭載部直径 １５０ｍｍ、搭載部幅 １．０ｍｍ、底面厚み ０．５ｍｍ、底面外周部を幅 １．０ｍｍ・高さ ０．５ｍｍの斜めカット、底面穴３０ｍｍ×８ 個である。なお、本トレーは本発明者らの先の出願特願２００２−２８３１４６ 号の技術にて作成したものである。
このトレーの外周囲部の均等位置４箇所に、固定部を作成した。
外周壁を幅約 ２．０ｍｍ強で除去し、該除去部分の下側も同様にして取り除いた。
次に、このカット部分の底側から ０．５ｍｍ部分までを４５度の斜めカットの溝を形成した。
【００３０】
上記で製造したトレーカバーをトレーに取付けて、各固定箇所のかみ合わせの度合いを再調整した。
次に得られたトレーカバーをトレーに取付けてた状態で、温度 ３００℃に設定した窒素ガス置換の炉に配置し、３０分間加熱した後、 ４５０℃への昇温、 ４５０℃、１時間の保持、ついで降温のプログラムセットし、温度 ３００℃に降温した時点で炉から取り出し、デシケータ中に配置し、室温まで冷却する工程からなる使用条件での空熱処理を行い、トレーカバーを得た。
このトレーに、６インチシリコンウェハーを配置し、トレーカバーを取付けた後、スパッタ装置で金のスパッタリング、ついで、拡散炉に移送して、窒素雰囲気中 ４５０℃で４０分間維持する試験を行ったところ、破損などなく良好な作業ができた。また、トレーカバーに付着した金の厚さは約２μｍであった。
【００３１】
実施例２
トレーとして、最大厚さ １．７ｍｍ、最外直径 ２０１．５ｍｍの円板中に、 ３インチ相当の半導体基板搭載部を４箇所均等配置したトレーを用いた。トレーは、上面（搭載部加工面）側の周囲を最外厚み ０．７ｍｍとして幅 ３ｍｍの斜めカットし、その内側に、各搭載部を形成したものであり、各搭載部は円板の中心から５７．０ｍｍ位置に中心を有し、搭載部直径 ７６．５ｍｍ，深さ ０．５ｍｍ、搭載部内側直径 ７３．０ｍｍ 、底面厚み０．７ｍｍとし、底面に各搭載部の中心から２５．０ｍｍの位置に中心を持つ直径１５ｍｍの穴４箇所を有するもの用いた。なお、本トレーは本発明者らの先の出願特願の技術にて作製したものである。
【００３２】
上記のトレーの各搭載部の外周囲部の均等位置４箇所 （計１６箇所） に、固定部を作成した。
この固定部は、幅 （各搭載部中心を基準として搭載面に平行でその直径方向に垂直な方向） １．０ｍｍ 強、奥行き （搭載部の直径方向） １．５ｍｍ の貫通穴を形成し、その内側の奥行き方向 ０．６ｍｍ部分は両側の側壁を約 ０．２ｍｍ強づつカットした。そして、その外側の溝は、裏面から表側方向に ０．７ｍｍまで裏面両側 ０．２ｍｍ強の幅で斜めカット （裏面は １．４ｍｍ強×１．５ｍｍ の長方形となる） して固定部とした。
【００３３】
外直径 ８０ ｍｍ、内直径 ７４ｍｍ 、厚さ ２．０ｍｍのリング状ポリイミド樹脂成形品を準備した。
まず、このリングの４等分位置に固定部材を作成した。
まず、幅 １．４ｍｍ、厚さ （搭載部の直径方向） １．０ｍｍ 、高さ １．６ｍｍの角柱を作製した。幅を根元から １．０ｍｍ強の部分まで １．０ｍｍとし、その上を斜めカットして頂上部の幅 １．４ｍｍ弱とした。次に、固定部の斜めカット部分との重なり部分が ０．１ｍｍ強生じるように外側の斜めカット部分を除去した。
次に、この固定部材と固定部とをかみ合わせて、内側に押し込むことにより容易に装着でき、かつ、スムースなかみ合わせとなるように微調整した。
【００３４】
上記したトレーに、３インチシリコンウェハーを配置し、上記トレーカバーを取付けた後、スパッタ装置で金のスパッタリング、ついで、拡散炉に移送して、窒素雰囲気中 ４５０℃で４０分間維持する試験を行ったところ、破損などなく良好な作業ができた。また、トレーカバーに付着した金の厚さは約２μｍであった。
【００３５】
【発明の効果】
以上、本発明のトレーカバーは、半導体ウェハーのスパッタリング、拡散の両工程を使用可能であり、また、トレーと半導体ウェハーの周囲に金属が付着することを防止して、割れなどの発生をより小さくし、さらに、取り外して、その表面に付着した金属を回収できるものであり、その意義は極めて高い。[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a donut-shaped cover member (cover) used for a tray (or susceptor) for a gas phase process, and is used for forming and diffusing a semiconductor film, an insulating film, a metal film, etc. on the surface of a semiconductor. In the vapor phase process, particularly in the process of forming a semiconductor film, an insulating film, a metal film, etc., the state in which the semiconductor substrate is supported or held on the tray is made more stable, and in these processes, the metal film etc. This is to prevent adhesion to parts.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic devices have been required to be thinner and lighter, and thinner and thinner as represented by mobile phones and IC cards. Further, from the aspects of high speed and low power consumption, it is required to make the semiconductor thinner.
Although there is a difference depending on the type of the semiconductor substrate and the type of the element to be formed, when the thickness of the semiconductor substrate is reduced to about 30 μm or less, the semiconductor substrate can be bent gently.
However, when an electronic circuit is formed only on one side using a semiconductor substrate or ceramic substrate that has been thinned in advance, the material for forming the circuit, particularly a metal such as aluminum, copper, or gold, and a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a ceramic substrate can be used. The difference in the coefficient of thermal expansion is about 5 to 15 × 10 −6 K −1 , and this difference causes warpage and distortion. For this reason, it is not only impossible to form a circuit on the back surface, but also it is impossible to perform all the steps on the front surface. For this reason, it has been substantially impossible to use a substrate that has been thinned in advance.
[0003]
Therefore, conventionally, after performing an electronic circuit forming step which mainly requires a high temperature on one surface using a semiconductor substrate having a thickness of about 0.25 to 0.725 mm 2, the electronic circuit forming surface is bonded to a holding substrate. While protecting the other side, the opposite side (back side) is polished to reduce the thickness to a predetermined thickness.
Although there is a difference depending on the type of the semiconductor substrate and the type of the element to be formed, if the thickness of the thinned layer is about 150 μm or more, the desired processing step on the back surface (polished surface) may occur even if some distortion occurs. Was possible.
However, since the thinned substrate is extremely brittle, it is easily damaged during the transfer of a back surface processing step (usually, a vapor phase step including vacuum deposition or sputtering and heat treatment), and the problem that the product yield is deteriorated (automatic transfer) Trouble)
[0004]
In order to avoid this damage, it is necessary to reduce the number of times the thinned semiconductor substrate is handled alone as much as possible.
Typically, there are the following two means for this.
(1). A manufacturing method in which a gas phase process is performed while being held by bonding to a holding substrate used for thinning.
(2). A manufacturing method in which a thin film is placed on a tray or susceptor for the gas phase process to perform the gas phase process.
[0005]
Here, the manufacturing method (1) is applied to a vapor phase process as it is while the thinned semiconductor substrate is held on the holding substrate, and is peeled off after being completed as a bare chip to be commercialized. As a result, a high product yield can be obtained if polishing for reducing the thickness in the bonded state, execution of a gas phase process, and further separation are possible. And it has an excellent feature that it is the thinnest and can be up to about 20 μm.
However, since the number of application steps is large and the conditions are diverse and the organic substances are extremely strict, even when practicable, the condition range that satisfies all the conditions is limited for each product and the process conditions used for each product. There is a drawback that it is necessary to select the optimal condition and lacks versatility. In particular, there are many difficulties in selecting a material that can be applied under conditions of a temperature of 300 ° C. or higher and under a high vacuum.
[0006]
On the other hand, in the manufacturing method (2), the thinned semiconductor substrate is peeled off from the holding substrate, transferred on a tray or a susceptor for a gas phase process, and charged and taken out of the gas phase process. As a result, there is an excellent property that the material properties of the tray and the susceptor for the vapor phase process used can be applied to all the allowable condition ranges.
However, there is a limitation that the thickness of the semiconductor substrate is about 100 μm, depending on the type and size of the semiconductor substrate, on the condition that transfer, transfer, and the like are possible. Also, depending on the material properties of the trays and susceptors used for the vapor phase process, there are a vapor phase process in which metal materials such as stainless steel can be applied and a vapor phase process in which ceramics such as quartz glass can be applied. It is necessary to replace the susceptor or the susceptor, that is, it is necessary to replace the susceptor.
[0007]
Silicon carbide (SiC) is a material applicable to the above two steps. However, silicon carbide has a problem that appropriate processing is difficult. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-58041 discloses a structure in which a SiC film is formed on carbon, but has a drawback that distortion, warpage, and deformation are caused by heat, which increase due to repeated heat treatment. . Although it has been proposed to use a support member such as silicon carbide to correct the distortion and maintain the flatness, breakage due to a thermal shock or a difference in coefficient of thermal expansion is likely to occur.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method of the above (2), as a tray and a susceptor for a vapor phase process to be used, both a vapor phase process in which a metal material such as stainless steel can be applied and a vapor phase process in which ceramics such as quartz glass can be applied. Possible trays and susceptors were suggested earlier. A metal adheres to the outer peripheral portion of the tray for the vapor phase process by vacuum deposition or sputtering. If all of the adhesion can be transferred to something other than the tray, the step of removing them from the tray is not required, and the tray can be used more stably. Further, if the semiconductor wafer on the tray can be more stably held on the tray, a more reliable vapor phase process can be performed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies and, as a result, have arrived at the present invention.
That is, the present invention is a coating member that covers the outer peripheral portion of the upper surface of the tray for the vapor phase process and the outermost peripheral portion of the article to be vapor-processed placed on the tray for the vapor phase process, wherein the thickness of the coating portion is It is a tray cover having a width of 0.1 to 1 mm and a width of 2 to 15 mm. Further, it is preferable that the tray cover is formed with three or more fixing portions (clamp portions) so as to be detachably fitted to the tray for the gas phase process.
[0010]
The present invention also provides a cylindrical article, which is cut to a thickness of 2 to 15 mm having substantially the same outer diameter as the tray for the vapor phase process and a required width, and then forming the tray for the vapor phase process. After forming three or more fixing portions having a height of 0.5 to 2.0 mm for detachable fitting as protrusions, the coating portion is sliced so as to have a thickness of 0.1 to 1 mm. A method of manufacturing a tray cover, a donut board portion used for coating having a thickness of 0.1 to 1 mm and a width of 2 to 15 mm, and a height corresponding to a portion corresponding to the outer periphery of the donut board of 0.5 to 2. The method comprises placing a molding material of a super heat-resistant resin in a mold having three or more projections for a fixed portion of 0 mm 2, forming a primary molded product by high-temperature and high-pressure molding, and then performing post-processing. This is the manufacturing method of the tray cover.
[0011]
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described.
Thinned semiconductor wafers are usually curved. This curvature (warpage, distortion) is primarily due to the fact that one or more layers are formed on the surface and the coefficient of thermal expansion between the substrate and these layers and between layers is usually different. Then, this distortion increases after passing through a vacuum step, a heat treatment step and the like.
Distortion also occurs due to heating, cooling, and in particular, uneven heating.
And a vacuum process, for example, metal vapor deposition or sputtering, is heating by metal ions on the vapor deposition or sputtering surface. At this time, if the balance with the auxiliary heating from the back surface cannot be obtained, the curve is generated, and the curve is further increased due to a temperature difference or the like.
[0012]
The tray cover of the present invention covers the periphery of the tray and the periphery of the semiconductor wafer. Metal deposition or sputtering is an essential gas phase process, which prevents the metal from adhering to the tray cover and from adhering around the tray and around the semiconductor wafer. In addition, by fixing to the tray with fixtures (clamps) to the tray and by sandwiching the periphery of the semiconductor wafer between the tray and the tray, non-uniform heating and the occurrence of distortion due to the difference in thermal expansion are suppressed to some extent. In addition, the semiconductor wafer is prevented from being removed from the tray.
[0013]
The tray cover of the present invention is compatible with the gas phase process, that is, although it depends on the price, usually, it can be repeatedly used by performing the regeneration or the like as appropriate, more than 100 times, preferably several thousand times in the gas phase process. Is essential for practical use. Whether or not this is possible is mainly determined by the suitability of the material used for the tray cover to the use conditions, and the material used for the tray cover is selected taking this into consideration.
As the tray cover of the present invention, the same materials as those used for the production of the tray can be used naturally, and the inorganic continuous pore sintered body impregnated with a heat-resistant resin suitable for the production of the tray can be used naturally.
[0014]
When the tray cover is used by fixing it to the tray with fixtures (clamps) to the tray, the shape can be retained by the tray. It is.
As such a material, first, a thermosetting or thermoplastic resin having super heat resistance can be cited, and as a polyimide resin, trade name “Vesper” (manufactured by DuPont), trade name “Upimol” (Upimol) ( Ube Industries, Ltd.), and the polybenzimidazole resin includes trade name “Celazol” (manufactured by Clariant Japan).
[0015]
Further, in the present invention, as described above, a resin composite ceramic, that is, an inorganic continuous porous sintered body (ceramic) impregnated with a heat-resistant thermosetting resin and integrated therewith can be suitably used.
Specifically, the inorganic continuous pore sintered body includes an aluminum nitride-boron nitride composite (AlN-h-BN), an aluminum nitride-silicon carbide-boron nitride composite (AlN-SiC-h-BN), and silicon nitride. -Boron nitride composite (Si 3 N 4 -h-BN), alumina-boron nitride composite (Al 2 O 3 -h-BN), β-silicon carbide (β-SiC), silicon carbide-carbon composite ( SiC—C) and wollastonite, and particularly, aluminum nitride is preferable.
[0016]
When the temperature to be used is up to about 300 ° C., examples of the heat-resistant thermosetting resin to be impregnated include heat-resistant epoxy resins, cyanato resins, and bismaleimide resins. When the temperature is up to about 450 ° C., a ladder-type silicone oligomer (manufactured by Owens-Illinois, trade name; glass resin GR-908, GR-650, etc.) and a polyimide resin oligomer (sky bond, U-imide, etc.) Is exemplified.
Also, super heat resistant resins exceeding 500 ° C. are commercially available. Among these, the solution of the polybenzimidazole resin has been confirmed to be impregnable and can be used. In the same way, it is presumed that impregnation properties (such as impregnation alone or as an overcoat such as the above-mentioned ladder-type silicone oligomer) can be confirmed. it can.
[0017]
In addition, among the above-mentioned heat-resistant resins of about 450 ° C. to 480 ° C., many have a heat resistance of the main bonding structure itself exceeding 500 ° C. In the case of these, since heat resistance is improved by removing unreacted parts by increasing the molecular weight and more complete reaction, air heat treatment under actual use conditions, by devising or combining impregnation methods, etc., There is a possibility that the heat resistance can be greatly improved.
[0018]
Next, a method for manufacturing the tray cover of the present invention will be described.
An example of the case where a cylindrical super heat-resistant resin molded product is used will be described below. (1-1) to (1-3).
(1-1). It is cut to a thickness of 1 to 15 mm, which has substantially the same outer diameter as the tray for the vapor phase process and corresponds to the required width.
(1-2). Next, preferably, a plurality of fixing portions (clamp portions) for detachably fitting with the tray for the gas phase process are produced.
(1-3). The coated part is sliced to a desired thickness of 0.1 to 1 mm.
[0019]
In the case of a super heat-resistant resin, a predetermined molded product can be manufactured by high-temperature and high-pressure molding of raw material powder. The following are examples of (2-1) to (2-4).
(2-1). A mold having an outer diameter substantially the same as the tray for the vapor phase process and having a thickness of 1 to 15 mm corresponding to the required width is produced.
(2-2). Preferably, three or more fixing portions (clamp portions) for detachably fitting with the tray for the gas phase process are also integrally formed.
(2-3). A powder molding material is put into the mold, and heated and pressed to obtain a product having a predetermined shape.
(2-4). Finishing processing to a desired size is performed by cutting, polishing, or the like.
[0020]
Here, the plurality of clamp portions integrated with the tray cover in the preferable case shown in the above steps (1-2) and (2-2) typically include (1). A method in which the outer peripheral portion of the tray is manufactured in a necessary and sufficient range to cover the outer portion, and a receiving portion of the fixing portion is also formed on the tray body side,
(2). There is a method of manufacturing in a form protruding outside the outer peripheral portion outside the tray, and any of the methods is feasible. The method (1) is preferable because the thickness of the tray cover is only taken into consideration and the transfer can be easily performed during the gas phase process or between the processes, and the direction is not required, but the processing of the tray is essential. There is a disadvantage that.
[0021]
In addition, the method (2) has a drawback in that since the fixing portion is a projection, it must be transferred during the gas phase process or between processes in an arrangement that takes into account the positions of the plurality of fixing portions. However, it is excellent in that it can be applied only by making a tray cover.
As a matter of course, a fixture for fixing the tray and the tray cover can be prepared and used. Also in this case, more stable fixing can be performed by forming the portion for receiving the fixing tool on the tray or the tray cover.
[0022]
Incidentally, usually, the tray for supporting and fixing the tray cover of the present invention is made of ceramics or the like. The tray cover is preferably made of a super heat resistant resin. Usually, the difference in thermal expansion coefficient between the two is about 10 to 20 ppm. As a result, if the temperature difference between the room temperature and the processing temperature is 300 ° C. and the size is 10 cm, a considerably large size difference occurs (3 to 6) × 10 −2 (cm) = 0.3 to 0.6 mm. Therefore, in order to maintain stable support and fixing of both in a wide temperature range from room temperature to processing temperature, it is necessary to take into account that the size of the tray cover is expanded due to thermal expansion and to fix the tray cover without generating local stress. It is necessary to use as.
[0023]
In the present invention, when the method (1) is used, it is preferable to provide a fixing member (AD) on the tray cover side made of a super heat-resistant resin and provide a fixing portion (AC) on the tray side.
First, when the fixing member (AD) and the fixing part (AC) are compared only with each other, since each of them is at most several mm or less and small, the dimensional change with temperature change is small. Manufacturing tolerances are often larger. Therefore, it is possible to finely adjust only the relationship between the fixing member (AD) and the fixing portion (AC), but it is difficult to use this dimensional difference for the engagement relationship due to a temperature change.
[0024]
The mutual positional relationship between the fixed member (AD) and the fixed part (AC) formed to a certain size is such that the fixed member (AD) moves outward in the diameter axis direction and increases in the direction perpendicular to the diameter as the temperature rises. The distance between the members (AD) increases. Then, the dimensional difference (movement amount) becomes the large value described above.
Therefore, when fabricated at room temperature (based on room temperature), the tray cover will protrude outward due to the rise in temperature. Also in this case, the shape is devised so that the supporting and fixing relationship between the fixing member (AD) and the fixing portion (AC) is not impaired.
[0025]
This problem occurs because the tray cover is made of a super heat resistant resin.
Therefore, to solve this problem, it is most rational to use characteristics different from those of the tray material of the super heat-resistant resin, and it is most preferable to use the elasticity. One example is a method in which the fixing member (AD) is manufactured by being tilted inward extra, and most of the dimensional change due to thermal expansion is absorbed by this tilt. Another example is to form a diametrical groove (or notch) as the fixing part (AC), for example, (1). A method in which the lower side is formed wider than the upper surface of the groove, and a fixing member (AD) similarly formed by being engaged with the groove is pulled outward and fitted, or (2). The groove as a whole is wider on the center side (inner side) and narrower on the outer side, and the outer side groove forms a wide portion below the upper surface, and the fixing member (AD) is fixed to the fixing portion (AC). )), The inner groove is shaped to engage with the outer groove, and an inward force is applied to fit the inner wide groove portion.
[0026]
If it is difficult to use the elasticity of the resin even if it is made of a super heat-resistant resin, or if ceramics or resin composite ceramics are used, the shapes of the fixing member (AD) and the fixing part (AC) are devised. To respond. A typical example utilizes rotation.
To give an example, the fixing member (AD) is provided with a protruding portion on its front end side (lower surface side) inside and on the rotation destination direction side, and is supported and fixed to the fixing portion (AC) by this. The fixing portion (AC) is provided with a portion for completely receiving the fixing member (AC), and the fixing member (AD) is provided at the tip side (lower surface side) of the fixing member (AD) inside and at the rotation destination direction before the rotation. (AD) is provided with a portion for receiving the protruding portion, and a structure is provided in front of the portion (before the end portion of the rotation) with a protrusion or a reverse blade for preventing reverse rotation.
[0027]
As described above, the description of the tray cover of the present invention has been mainly applied to the case of applying to a method of manufacturing a thin semiconductor. However, the tray cover of the present invention can be formed by plasma CVD, sputtering, dry etching, PVD ( As a tray cover for a gas phase process such as physical vapor deposition, for forming a semiconductor on a ceramic substrate, for a process other than a silicon wafer, particularly for a process of a compound semiconductor such as GaAs, GaP, GaN and the like having a small strength. It can be suitably used as
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples and the like.
Example 1
Using a ring-shaped polyimide resin molded product (trade name: Vesper, manufactured by DuPont), a tray cover having predetermined dimensions was prepared.
The polyimide resin molded product had an outer diameter of 152 mm, an inner diameter of 148 mm, and a thickness of 1.8 mm.
Next, fixing members were formed at four positions for the time being. The fixing member has a width (perpendicular to the diameter) of 2 mm, a thickness (diameter) of 0.5 mm, and an inward slope of 0.2 mm, a height of 1.5 mm, and a top end toward the inside (diameter). It was cut slightly obliquely, and was cut at an angle of 45 degrees from the inner height of just over 1.0 mm to form a cut shape protruding inward.
[0029]
A tray to which the tray cover manufactured as described above was attached was prepared.
As the tray, a tray made of resin composite ceramics was used. This tray has a total thickness of 1.50 mm, outermost diameter of 152 mm, outer peripheral wall height of 0.5 mm and thickness of 0.7 mm, mounting section diameter of 150 mm, mounting section width of 1.0 mm, bottom thickness of 0.5 mm, and bottom circumference. It is an oblique cut with a width of 1.0 mm and a height of 0.5 mm, and 30 mm x 8 bottom holes. This tray was prepared by the technique of the inventors' earlier application for Japanese Patent Application No. 2002-283146.
At four equal positions on the outer periphery of the tray, fixing portions were formed.
The outer peripheral wall was removed with a width of just over 2.0 mm, and the lower side of the removed portion was removed in the same manner.
Next, a 45-degree diagonally cut groove was formed from the bottom of the cut portion to the 0.5 mm portion.
[0030]
The tray cover manufactured as described above was attached to the tray, and the degree of engagement of each fixed portion was readjusted.
Next, with the obtained tray cover attached to the tray, it was placed in a nitrogen gas exchange furnace set at a temperature of 300 ° C., heated for 30 minutes, then heated to 450 ° C., and heated at 450 ° C. for 1 hour. The program was set for holding and then cooling, and when the temperature was lowered to 300 ° C., it was taken out of the furnace, placed in a desiccator, and subjected to air heat treatment under use conditions of a step of cooling to room temperature, thereby obtaining a tray cover.
After placing a 6-inch silicon wafer on this tray and attaching the tray cover, a test was performed in which sputtering of gold was performed with a sputtering device, and then transferred to a diffusion furnace and maintained at 450 ° C. for 40 minutes in a nitrogen atmosphere. Good work without damage. The thickness of the gold adhered to the tray cover was about 2 μm.
[0031]
Example 2
As the tray, a tray in which four semiconductor substrate mounting portions corresponding to 3 inches were uniformly arranged at four places in a disk having a maximum thickness of 1.7 mm and an outermost diameter of 201.5 mm was used. The tray is made by diagonally cutting the outer periphery of the upper surface (mounting part processing surface) side with a thickness of 0.7 mm and a width of 3 mm, and forming each mounting part inside the tray. Each mounting part is located at the center of the disk. With a center at a position of 57.0 mm from the center, a mounting portion diameter of 76.5 mm, a depth of 0.5 mm, a mounting portion inner diameter of 73.0 mm, a bottom thickness of 0.7 mm, and a bottom surface of 25.0 mm from the center of each mounting portion. And four holes each having a center of 15 mm and having a diameter of 15 mm were used. The tray is manufactured by the technique of the present inventors' earlier application.
[0032]
Fixed parts were created at four equal positions (16 in total) on the outer periphery of each mounting part of the tray.
The fixing portion has a through hole having a width (direction parallel to the mounting surface and perpendicular to the diameter direction with respect to the center of each mounting portion) of more than 1.0 mm and a depth (diameter direction of the mounting portion) of 1.5 mm. The inner side walls of 0.6 mm in depth direction were cut by about 0.2 mm on both side walls. The outer groove is obliquely cut from the back surface to the front surface direction to 0.7 mm from the back surface to a width of slightly more than 0.2 mm on both sides of the back surface (the back surface is a rectangle of slightly more than 1.4 mm x 1.5 mm) to be a fixed portion. .
[0033]
A ring-shaped polyimide resin molded product having an outer diameter of 80 mm, an inner diameter of 74 mm, and a thickness of 2.0 mm was prepared.
First, a fixing member was formed at four equal positions of the ring.
First, a prism having a width of 1.4 mm, a thickness (diameter direction of the mounting portion) of 1.0 mm, and a height of 1.6 mm was produced. The width was set to 1.0 mm from the root to a little more than 1.0 mm, and the top was cut diagonally to make the width of the top less than 1.4 mm. Next, the outer oblique cut portion was removed so that the overlapping portion with the oblique cut portion of the fixing portion slightly exceeded 0.1 mm.
Next, the fixing member and the fixing portion were engaged with each other, and finely adjusted so that the fixing member and the fixing portion could be easily mounted by being pushed inward, and smooth engagement was achieved.
[0034]
After placing a 3-inch silicon wafer on the above tray and attaching the above tray cover, a sputtering test was performed in which gold was sputtered by a sputtering device, and then transferred to a diffusion furnace and maintained at 450 ° C. for 40 minutes in a nitrogen atmosphere. As a result, good work was done without any damage. The thickness of the gold adhered to the tray cover was about 2 μm.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, the tray cover of the present invention can use both processes of sputtering and diffusion of a semiconductor wafer, and also prevents metal from adhering around the tray and the semiconductor wafer, thereby reducing the occurrence of cracks and the like. Further, the metal can be removed and the metal adhered to the surface can be recovered, and its significance is extremely high.