JP4462755B2

JP4462755B2 - Wafer support substrate

Info

Publication number: JP4462755B2
Application number: JP2000382169A
Authority: JP
Inventors: 孝之森川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: JP2002184845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイスの製造工程において、ウエハー裏面加工に用いる支持基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程では以下のような工程が行われている。
【０００３】
まず、図５(a)に示すようなデバイス回路を形成したガリウム砒素、ガリウムリン等の化合物単結晶やシリコン等の単結晶からなるウエハー2の回路形成面2aをロジン系ワックス或いはポリィミド系の感光液レジストなどの接着液３を用いて、ヒーター等４上で支持基板1に接着することにより図５(b)の接合体を得る。その後、図５(c)のように接着されたウエハー2の裏面2bを研削機または研磨機の定盤5に取り付けられた研削砥石または6により研削または研磨加工を行い、厚みが30〜200μmとなるように薄肉化する。
【０００４】
次に図５(d)に示すように薄肉化したウエハー2にサファイア支持基板1の下部より可視光7を照射してウエハー2の回路形成面2aのパターンをモニターし、導通口2cとなる部分をマスクアライニング（位置合わせ）して、所定の位置にウエハーを収める。このウエハー2の裏面2bにレジストを塗布して導通口2cとなる部分のレジストをエッチングする。その後、薬品を用いたウェットエッチングやプラズマ等でウエハー2に導通口2cを形成し、金蒸着或いは金メッキの導通材を施してデバイス回路とワイヤーボンディングを行い導通をとる。
【０００５】
最後に図５(e)に示すように、ヒーター等４で加熱されたプレート上に上記加工を施したウエハー2を接着したサファイア支持基板1を置き、ワックス或いはレジストなどの接着剤3を溶解させてウエハー2を剥離する。この場合、剥離方法は上記の他、図５(f)に示すようなアルカリ、有機溶剤等の溶液8を支持基板1に施した丸または角形状の貫通穴1aから流しワックス或いはレジストなどの接着剤3を溶融させてウエハー2を剥離することもできる。
【０００６】
その後、図５(g)のようにチップ9に分割されてデバイスとなる。
【０００７】
これに用いられる支持基板１としては図５(d)の工程は可視光７を透過させるために石英もしくはサファイアが使われていた（特開平10―270537号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のガラス系材料からなる石英を支持基板1として用いると機械的に硬度が低く強度的に弱いため、取り扱いにおいて支持基板１自体が割れやすく、また加工時に支持基板１がたわむためウエハー2の高精度化が困難で、加工圧力がかけられず加工効率も悪い物であった。また、熱伝導性が低いため接着時の不均一な過熱状態での貼り付けによる加工精度が悪化したり、ウエハー2との熱膨張係数が大きく異なるため接着、剥離時のウエハー2に割れが発生しやすかった。さらに耐薬品性も非常に悪いことから、ウエハー2の剥離時に使用する溶液8に支持基板１が大きなダメージを受けコストを必要とした。
【０００９】
そこで、石英やガラスではなく支持基板1をサファイアにすることで機械的に強く、熱伝導性がよくなる。また、耐薬品性に優れているので支持基板1の再利用ができコスト削減にもなる。よって支持基板１はサファイアを使用する方が好ましい。
【００１０】
しかし、サファイア製の支持基板1を用いた場合、図５(d)のようにウエハー2の裏面2bに導通口2cを加工する際のアライニングでモニターリングする時に問題がある。即ちウエハー2の回路形成面2aのパターンを可視光７を照射してモニターする時、可視光７がサファイアを透過する。そのときに可視光７がサファイア内で屈折するが、サファイアは２種類の屈折率を持っているため（以下で複屈折と言う）、可視光７が２つの方向に分かれてしまう。つまり、真にモニターしようとしているパターンとはずれた位置をモニターしてしまうことになり、導通口2cが求められた位置とは異なった位置に形成されてしまうという不都合がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、半導体製造工程において化合物半導体ウエハーの裏面加工の際にウエハーを支持する基板において、サファイアからなり、その主面がＲ面±２°以内であり、かつ主面内にＣ軸投影方向±２°以内の位置に表示部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は上記主面がＲ面±２°以内であり、その主面内にＣ軸投影方向±２°以内とＡ軸方向±２°以内を示す表示部を有することを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明は半導体製造工程における化合物半導体ウエハーの裏面加工の際にウエハーを支持する基板において、サファイアからなりその主面がＡ面またはＣ面±５°以内であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を示す。
【００１５】
図１(a)に本発明の支持基板1を示す。支持基板1の主面1dはＲ面であり、半導体製造工程においてアルカリ、有機溶剤等を流し込むための多数の貫通穴1aを有し、C軸投影方向を示す表示部1bを備えている。
【００１６】
次に他の実施形態を説明する。図１(b)は図１(a)の支持基板1に加えて、A軸方向を示す表示部1cを有しており、これらの表示部1b、1cの形状は異なるものとし識別できるようにしておく。
【００１７】
さらに他の実施形態を示す。図２は支持基板1の主面1dをＡ面もしくはＣ面としたものであり、図１の実施形態と同様に多数の貫通穴1aを有している。
【００１８】
本発明のサファイア支持基板1を保持板として図５に示す化合物半導体の裏面研磨工程に用いると、サファイアの特性を表１に示すようにサファイア支持基板1はヤング率や圧縮強度といった機械的強度に優れていることから裏面研磨時の加工圧を高くすることができるため、裏面研磨終了時の裏面2bの加工精度を向上する事ができる。
【００１９】
また、裏面研磨時の加工熱および、接着時、剥離時のヒーター4からの熱によりサファイア支持基板1および化合物半導体が高温になる。この時、サファイア支持基板1は化合物半導体（特にガリウム砒素デバイス）との熱膨張係数の差がガラスや石英に比べて小さいことで熱を加えたときのサファイア支持基板1とウエハー2との膨張差によるウエハーの割れは大幅に減少する。
【００２０】
【表１】

【００２１】
また、サファイアの様な光学的異方体の場合、複屈折が問題となが、本発明の支持基板1を用いれば上述した複屈折による問題を解決することが出来る。以下にその理由を記述する。
【００２２】
まず、複屈折について図３を用いて説明する。図３は光の屈折の現象を幾何学的に説明した図である。サファイアの様な光学的異方体では、光の進む速度が方位によって変わらない常光線と方位によって光の進む速度が変わる異常光線を持っている。図３で示す円は光の速さ（以下では光線速度）を示し光線惰円体といい、球形をなす方が常光線、楕円形をなす方が異常光線を示している。また、常光線と異常光線の光線速度が同じになる軸を光軸といい、光軸では複屈折が起きない。また、２つの光線の速度差の最大は光軸と垂直な方向にある。
【００２３】
ここでMANなる表面を持ち厚さｔの材料にAから光が垂直に入射する場合について考える。Aから入射した光は、球形および楕円形の接線がMANと平行な面になる接点（oおよびe）の方向に光が進むと考えられる。
【００２４】
そこで光軸と入射角のなす角をθとすると、常光線と異常光線の分離幅ｄと結晶厚さｔとの関係は次式で表される。
【００２５】
ｄ＝（（n₀ ²−n_e ²）tanθ）／（n₀ ²tan²θ＋n_e ²）・ｔ・・・・（１）
ここでn₀、n_eはそれぞれ常光線と異常光線に対する屈折率である。
【００２６】
サファイア製の支持基板1の主面1dがＲ面であるとすると主面1dに垂直に入射した場合、
θ＝57.６°n₀＝1.768、n_e＝1.760であるから
d=2.96×10^-3ｔとなる。
【００２７】
そこで、サファイアの場合、図４に示すように光軸がＣ軸で常光線と異常光線の光線速度の差が最大になるのがＡ軸方向である。
【００２８】
主面1dがＲ面（MAN）である支持基板1に光がＡから垂直に入射した場合、上記で説明したように球体と楕円体のＲ面との接点の方向に光が進行する。したがって、異常光線はある分離幅を持ってＣ軸投影線上に現れることになる。
【００２９】
よって、図１(a)の様に主面1dがＲ面である場合、Ｃ軸投影方向を示す表示部1bを設けることで、複屈折した異常光線がこの表示部1bを設けたＣ軸投影方向に現れることが分かる。つまり、表示部1bを設けることで次のようなアライニングが行える。可視光7にてモニタリングしたパターンは複屈折しているが、Ｃ軸投影方向のみにずれているので、Ａ軸方向のアライニングは複屈折が問題にならず位置合わせが出来る。また、Ｃ軸投影方向のアライニングはモニタリングで行うのではなく表示部1bを利用する。つまり、ピン等のジグを表示部1bに接触させて位置合わせさせることにより、支持基板1とピン等との位置関係は一定に保つことが出来る。
【００３０】
この時主面1dはＲ面±２°以内で表示部1bはＣ軸投影方向±２°以内に制御することが望ましい。このように角度を制御する理由は、上記の角度を超えると分離幅が大きくなり修正する値との差が大きくなってしまい、穴加工の位置が大きくずれて不要な位置に穴加工することになる。よって上記の様な精度で支持基板1を作製することで、修正する値との差を0.5μm以内にする必要がある。
【００３１】
しかし、支持基板1の厚みが変われば分離幅も大きくなるため、好ましくは表示部1bがＣ軸投影方向±１°以内に制御することが好ましい。
【００３２】
なお、上記のような表示部1bを基準に位置合わせを行わず、ウエハー2の回路形成面2aのパターンをモニターするだけでマスクアライニングする場合は、図１(b)に示すようにＣ軸投影方向を示す表示部1bに加えてＡ軸方向を示す表示部1cを有することが有効である。
【００３３】
この場合、表示部1b、1cの形状を異ならして判別が可能のい出来るようにしておく。
【００３４】
ここで、図４のＣ軸の矢印方向を＋とすると、ＡＯ₁の向きに光が入射する場合複屈折した異常光線は−方向に現れる。逆に、ＡＯ₂の向きに光が入射する場合複屈折した異常光線は＋方向に現れる。つまり、Ｃ軸投影方向を示す表示部1bのみしかなければ異常光線が＋方向か−方向かどちらに現れるか分からない。そこで、Ｃ軸投影方向に垂直なＡ軸方向を示す表示部1cを設ける。そうすれば、例えば表示部1cが向かって右側にある場合は異常光線が＋方向に現れるように決めておけば、表示部1cが左側にあれば異常光線は−側に現れる。よって表示部1cを設けることで異常光線の現れる方向がわかりその分離幅（d=2.96×10^-3ｔ）もわかる。よってＣ軸投影方向に分離した異常光線を修正することで正確なモニターリングが出来るようになる。
【００３５】
この時も先ほどと同様に、主面1dはＲ面±２°以内でＣ軸投影方向を示す表示部1bは±２°以内、Ａ方向を示す表示部1cは±２°以内に制御する必要がある。
【００３６】
また、支持基板１の厚さが変われば分離幅も変わるので先ほどと同様、修正する値との差を0.5μm以内にするために、表示部1bはＣ軸投影方向±１°、表示部1cはＡ軸方向±１°であるのがより好ましい。
【００３７】
以上のことから、正確なマスクアライニングをすることで位置合わせの精度が向上し、ウエハー2の裏面2bに正確な導通口2cの加工することができる。
【００３８】
さらに、図２の様に支持基板1の主面1dがＣ面であれば図４から分かるように、常光線と異常光線の進む方向は同じであり光が透過してもずれることはない。また、支持基板1の表面がＡ面であれば、図４より分かるように光の進む速度は異なるが分離幅を持つことはないためＣ面と同様に光の進む方向は同じである。つまり、支持基板1の表面がＣ面もしくはＡ面であれば異常光線を考えずにマスクアライニングする事ができる。
【００３９】
しかし、支持基板1の主面1dの面方位がＣ面およびＡ面から少しでもずれると分離幅を持つことになる。そこで、Ｃ面およびＡ面の面方位が±５°以内で制御すれば分離幅は0.5μm以内に制限する事が出来る。つまり、0.5μm以内の精度で導通口2cを成形すれば化合物半導体の表裏の導通はとれるため問題ない。
【００４０】
この場合も、支持基板1の厚さで修正する値との差が大きくなるため、主面1dはＡ面±３°、またはＣ面±３°にするのが好ましい。
【００４１】
次に支持基板1の主面1dの方位をＡ，Ｒ，Ｃ面としたが、サファイア育成、Ｘ線での面方位測定などを考えると、このような面方位にすることで作業性の向上がはかれる。また、加工の容易さを考えると好ましくはＲ面を有するのが望ましい。
【００４２】
また、先でも述べたように支持基板1が厚すぎると修正する値との差が大きくなり、逆に、薄すぎると化合物半導体の裏面加工の際の支持基板1の強度が低下するため圧力をかけた加工が行えないことから、支持基板1の厚さは0.5mm〜3.0mmであることが好ましい。
【００４３】
さらに、化合物半導体の裏面加工により薄肉化する際の厚み精度をよくするために、主面1dの中心線平均粗さ（Ra）は50Å以下であることが望ましい。
【００４４】
これらのサファイア製の支持基板1は次のような工程で作製される。単結晶サファイアはEFG法、チョクラルスキー法、水熱法等で製造できる。得られた単結晶サファイアはダイアモンドホイールで研削する方法やダイアモンド砥粒を供給しながらバンドやワイアーで加工する方法を用いて所望の基板形状にすることができる。この時、Ｘ線を用いて面方位の測定を行い、主面1dの方位を所望の値に制御する。その後、Ｘ線を用いて軸方位の測定を行い、表示部1b、1cの所望の方位を同定した後、上記研削方法にて表示部1b、1cを設ける。
【００４５】
得られたサファイア支持基板1に貫通穴1aを加工する場合はダイアモンド固定砥石を高速回転させて研削液を供給しながら削る方法やタングステンカーバイト等で作製した加工穴同形状のピンを超音波の振動でコランダム系の砥粒を供給しながら削る方法、炭酸ガス、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザでのパルス研削などで加工できる。その後、ダイアモンド砥粒等でのラップ形状や球状コロイダル粒子等のアルカリ媒体を分散させた研磨液を用いた化学研磨加工によりサファイア基板の表面を鏡面にすることができる。これにより得られたサファイア基板を半導体デバイス加工におけるサファイア支持基板1として用いる。
【００４６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
【００４７】
まず、図１(a)に示す本発明実施例としてサファイア製の支持基板1の主面1dがＲ面から２°ずれ、Ｃ軸投影方向を示す表示部1bはＣ軸投影方向から２°ずれた方向を示し、厚さが1mmである支持基板1を上記で示した作成法で作製した。この支持基板1に接着液３を全面に塗り化合物半導体ウエハー2を貼り付け、化合物半導体ウエハー2の裏面加工を施した。
【００４８】
その後、支持基板1のサファイア側から可視光７を照射して化合物半導体ウエハー2のパターンをモニターリングした。そこで、モニターリングしたパターンの複屈折した分を修正してアライニングし、化合物半導体ウエハー2の裏面2cに導通口を作製した。この時、作製した導通口は位置は実際に作製する位置より0.5μm以内のズレで収めることが出来き、半導体製造工程で使用可能であることが確認でき、半導体製造工程においてモニターリングのズレを解消することが出来た。
【００４９】
また、図１(b)に示すように、Ｃ軸投影方向＋２°とＡ軸方向＋２°を示す表示部1b、1cを有し、主面1dがＲ面から＋２°ずれた支持基板1（厚さ1mm）を作製し先ほどと同様に垂直方向に光を入射させた。その時の常光線と異常光線の分離幅は0.5μm以内であることが確認できた。
【００５０】
次に図２に示すように、サファイア製の支持基板1の主面1dがＡ面から５°ずれて、厚さが１mmである支持基板1と、主面1dがＣ面から５°ずれて、厚さが１mmである支持基板1を作製し、上記と同様にモニターリングした。これらの支持基板1でも導通口の位置ズレは0.5μm以内に収めることが確認でき、半導体製造工程においてモニターリングのズレを解消することが出来た。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、半導体ウエハーの裏面加工の際にウエハーを支持する基板はサファイアからなり、その主面がＲ面±２°以内であり、かつ主面内にＣ軸投影方向±２°以内の位置に表示部を有することによって、化合物半導体の裏面加工の精度向上に寄与することができ、半導体デバイスの製造工程において、歩留まり向上させることができる単結晶サファイア支持基板提供することができる。
【００５２】
さらには、サファイア支持基板面を指定の方位にすることでサファイア支持基板の製造能力の向上と品質の安定がはかれ、化合物半導体の市場要求にも十分対応する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a)、(b)は本発明のウエハー支持基板を示す図である。
【図２】本発明のウエハー支持基板の他の実施形態を示す図である。
【図３】光学的異方体に光が入射したときの光線速度を幾何学的に示した図である。
【図４】サファイアの各面（A,R,C面）に光が垂直に入射したときの光線速度を幾何学的に示した図である。
【図５】 (a)〜(g)は半導体製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１・・支持基板
1a・・貫通穴
1b・・表示部
1c・・表示部
1d・・主面
２・・化合物半導体ウエハー
2a・・回路形成面
2b・・裏面
2c・・導通口
３・・接着液
４・・ヒーター
５・・定盤
６・・研削砥石または研磨布
７・・可視光
８・・溶液
９・・チップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a support substrate used for wafer back surface processing in a semiconductor device manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor device manufacturing process, the following processes are performed.
[0003]
First, a circuit forming surface 2a of a wafer 2 made of a compound single crystal such as gallium arsenide or gallium phosphide or a single crystal such as silicon on which a device circuit as shown in FIG. The bonded body shown in FIG. 5B is obtained by adhering to the support substrate 1 on the heater 4 or the like using an adhesive liquid 3 such as a liquid resist. Thereafter, the back surface 2b of the wafer 2 bonded as shown in FIG. 5 (c) is ground or polished with a grinding wheel or 6 attached to a surface plate 5 of a grinding machine or a polishing machine, and the thickness becomes 30 to 200 μm. Reduce the thickness so that
[0004]
Next, as shown in FIG. 5 (d), the thinned wafer 2 is irradiated with visible light 7 from the lower part of the sapphire support substrate 1 to monitor the pattern of the circuit forming surface 2a of the wafer 2 and become a conductive port 2c. Are aligned with each other, and the wafer is placed in a predetermined position. A resist is applied to the back surface 2b of the wafer 2 to etch the portion of the resist that becomes the conduction port 2c. Thereafter, a conductive port 2c is formed in the wafer 2 by wet etching using chemicals or plasma, and a conductive material such as gold vapor deposition or gold plating is applied to conduct a device circuit and wire bonding to establish conduction.
[0005]
Finally, as shown in FIG. 5 (e), a sapphire support substrate 1 to which the wafer 2 subjected to the above processing is bonded is placed on a plate heated by a heater 4 or the like, and an adhesive 3 such as wax or resist is dissolved. Wafer 2 is peeled off. In this case, in addition to the above-described peeling method, a wax or resist or the like is poured from a round or square through hole 1a in which a solution 8 such as an alkali or an organic solvent is applied to the support substrate 1 as shown in FIG. It is also possible to peel the wafer 2 by melting the agent 3.
[0006]
Thereafter, it is divided into chips 9 as shown in FIG.
[0007]
As the support substrate 1 used for this, quartz or sapphire was used in the step of FIG. 5D to transmit visible light 7 (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-270537).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when quartz made of a conventional glass-based material is used as the support substrate 1, the mechanical strength is low and the strength is weak, so that the support substrate 1 itself is easily broken during handling, and the support substrate 1 bends during processing. It was difficult to achieve high accuracy, processing pressure was not applied, and processing efficiency was poor. In addition, since the thermal conductivity is low, the processing accuracy due to bonding in the non-uniform overheating state during bonding deteriorates, and the thermal expansion coefficient of the wafer 2 is greatly different, so that cracking occurs in the wafer 2 during bonding and peeling. It was easy. Furthermore, since the chemical resistance is very poor, the support substrate 1 is greatly damaged by the solution 8 used when the wafer 2 is peeled off, which requires cost.
[0009]
Therefore, using sapphire instead of quartz or glass makes the support substrate 1 mechanically strong and has good thermal conductivity. In addition, since the chemical resistance is excellent, the support substrate 1 can be reused and the cost can be reduced. Therefore, it is preferable to use sapphire for the support substrate 1.
[0010]
However, when the support substrate 1 made of sapphire is used, there is a problem when monitoring by aligning when processing the conduction port 2c on the back surface 2b of the wafer 2 as shown in FIG. That is, when the pattern of the circuit forming surface 2a of the wafer 2 is monitored by irradiating visible light 7, the visible light 7 passes through sapphire. At that time, the visible light 7 is refracted in the sapphire, but since the sapphire has two kinds of refractive indexes (hereinafter referred to as birefringence), the visible light 7 is divided into two directions. That is, a position deviating from the pattern to be truly monitored is monitored, and there is a disadvantage that the conduction port 2c is formed at a position different from the obtained position.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a substrate that supports a wafer when processing a back surface of a compound semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process, and is made of sapphire, the main surface of which is within an R plane ± 2 °, and C-axis projection within the main surface. A display portion is provided at a position within ± 2 ° in the direction.
[0012]
Further, the present invention is characterized in that the main surface is within the R plane ± 2 °, and the main surface has a display portion indicating the C axis projection direction within ± 2 ° and the A axis direction within ± 2 °. .
[0013]
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the substrate supporting the wafer during the back surface processing of the compound semiconductor wafer in the semiconductor manufacturing process, the main surface is made of sapphire and is within A plane or C plane ± 5 °.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0015]
FIG. 1A shows a support substrate 1 of the present invention. The main surface 1d of the support substrate 1 is an R surface, and has a large number of through holes 1a for pouring alkali, organic solvent, etc. in a semiconductor manufacturing process, and includes a display portion 1b indicating the C-axis projection direction.
[0016]
Next, another embodiment will be described. FIG. 1 (b) has a display portion 1c indicating the A-axis direction in addition to the support substrate 1 of FIG. 1 (a). The shapes of these display portions 1b and 1c are different so that they can be identified. Keep it.
[0017]
Yet another embodiment is shown. In FIG. 2, the main surface 1d of the support substrate 1 is an A surface or a C surface, and has a large number of through holes 1a as in the embodiment of FIG.
[0018]
When the sapphire support substrate 1 of the present invention is used as a holding plate in the backside polishing process of the compound semiconductor shown in FIG. 5, the sapphire support substrate 1 has mechanical strength such as Young's modulus and compressive strength as shown in Table 1. Since it is excellent, the processing pressure at the time of back surface polishing can be increased, so that the processing accuracy of the back surface 2b at the end of back surface polishing can be improved.
[0019]
In addition, the sapphire support substrate 1 and the compound semiconductor are heated to high temperatures by processing heat during back surface polishing and heat from the heater 4 during bonding and peeling. At this time, since the difference in thermal expansion coefficient between the sapphire support substrate 1 and the compound semiconductor (especially gallium arsenide device) is smaller than that of glass or quartz, the difference in expansion between the sapphire support substrate 1 and the wafer 2 when heat is applied. Wafer cracking due to the is greatly reduced.
[0020]
[Table 1]

[0021]
Further, in the case of an optical anisotropic body such as sapphire, birefringence becomes a problem, but if the support substrate 1 of the present invention is used, the above-mentioned problem due to birefringence can be solved. The reason is described below.
[0022]
First, birefringence will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for geometrically explaining the phenomenon of light refraction. An optical anisotropic body such as sapphire has an ordinary ray whose speed of light does not change depending on its direction and an extraordinary ray whose speed of light changes depending on its direction. The circle shown in FIG. 3 indicates the speed of light (hereinafter referred to as the speed of light) and is referred to as a light beam ellipsoid. A spherical shape indicates an ordinary ray, and an elliptic shape indicates an extraordinary ray. The axis where the ray speeds of the ordinary ray and the extraordinary ray are the same is called the optical axis, and no birefringence occurs on the optical axis. The maximum speed difference between the two rays is in the direction perpendicular to the optical axis.
[0023]
Consider a case where light from A enters a material having a surface of MAN and a thickness t, perpendicularly. The light incident from A is considered to travel in the direction of the contacts (o and e) where the spherical and elliptical tangent lines are parallel to MAN.
[0024]
Therefore, if the angle between the optical axis and the incident angle is θ, the relationship between the separation width d of the ordinary ray and the extraordinary ray and the crystal thickness t is expressed by the following equation.
[0025]
_{^{d = ((n 0 2 -n}} e 2) tanθ) / (n 0 2 tan 2 θ + n e 2) · t ···· (1)
Here, n ₀ and _ne are the refractive indices for ordinary and extraordinary rays, respectively.
[0026]
If the main surface 1d of the support substrate 1 made of sapphire is the R plane,
Because θ = 57.6 ° n ₀ = 1.768 and n _e = 1.760
d = 2.96 × 10 ⁻³ t.
[0027]
Therefore, in the case of sapphire, as shown in FIG. 4, the optical axis is the C axis, and the difference between the ray speeds of the ordinary ray and the extraordinary ray is maximized in the A axis direction.
[0028]
When light enters the support substrate 1 whose main surface 1d is an R surface (MAN) perpendicularly from A, the light travels in the direction of the contact point between the spherical surface and the R surface of the ellipsoid as described above. Therefore, extraordinary rays appear on the C-axis projection line with a certain separation width.
[0029]
Therefore, when the main surface 1d is the R surface as shown in FIG. 1A, the display unit 1b indicating the C-axis projection direction is provided so that the birefringent extraordinary ray is C-axis projection provided with the display unit 1b. You can see that it appears in the direction. That is, the following alignment can be performed by providing the display unit 1b. Although the pattern monitored by visible light 7 is birefringent, it is shifted only in the C-axis projection direction, and therefore alignment in the A-axis direction can be aligned without causing any problem of birefringence. Further, the alignment in the C-axis projection direction is not performed by monitoring, but the display unit 1b is used. That is, the positional relationship between the support substrate 1 and the pins and the like can be kept constant by bringing a jig such as a pin into contact with the display unit 1b for alignment.
[0030]
At this time, it is desirable to control the main surface 1d within the R plane ± 2 ° and the display unit 1b within ± 2 ° in the C-axis projection direction. The reason for controlling the angle in this way is that if the angle exceeds the above angle, the separation width becomes large and the difference from the value to be corrected becomes large. Become. Therefore, it is necessary to make the difference from the value to be corrected within 0.5 μm by producing the support substrate 1 with the accuracy as described above.
[0031]
However, since the separation width increases as the thickness of the support substrate 1 changes, the display unit 1b is preferably controlled within ± 1 ° of the C-axis projection direction.
[0032]
In the case where mask alignment is performed only by monitoring the pattern of the circuit forming surface 2a of the wafer 2 without performing alignment based on the display unit 1b as described above, as shown in FIG. It is effective to have a display unit 1c indicating the A-axis direction in addition to the display unit 1b indicating the projection direction.
[0033]
In this case, the shapes of the display portions 1b and 1c are made different so that the discrimination is possible.
[0034]
Here, when the arrow direction of the C axis in FIG. 4 is +, when light is incident in the direction of AO ₁ , an extraordinary ray birefringent appears in the − direction. Conversely, when light enters in the direction of AO ₂ , birefringent extraordinary rays appear in the + direction. That is, if there is only the display unit 1b indicating the C-axis projection direction, it is not known whether the extraordinary ray appears in the + direction or the-direction. Therefore, a display unit 1c indicating the A-axis direction perpendicular to the C-axis projection direction is provided. Then, for example, if the display unit 1c is on the right side, it is determined that the extraordinary ray appears in the + direction. If the display unit 1c is on the left side, the extraordinary ray appears on the negative side. Therefore, by providing the display unit 1c, the direction in which extraordinary rays appear can be determined, and the separation width (d = 2.96 × 10 ⁻³ t) can also be determined. Therefore, accurate monitoring can be performed by correcting the extraordinary ray separated in the C-axis projection direction.
[0035]
At this time as well, the main surface 1d must be controlled within ± 2 ° on the R surface, the display unit 1b indicating the C-axis projection direction within ± 2 °, and the display unit 1c indicating the A direction within ± 2 °. There is.
[0036]
In addition, since the separation width also changes as the thickness of the support substrate 1 changes, the display unit 1b has a C-axis projection direction of ± 1 ° and the display unit 1c in order to make the difference from the value to be corrected within 0.5 μm. Is more preferably ± 1 ° in the A-axis direction.
[0037]
From the above, the accuracy of alignment is improved by performing accurate mask alignment, and the accurate conduction port 2c can be processed on the back surface 2b of the wafer 2.
[0038]
Further, if the main surface 1d of the support substrate 1 is the C plane as shown in FIG. 2, the traveling direction of the ordinary ray and the extraordinary ray is the same as shown in FIG. Further, if the surface of the support substrate 1 is the A plane, the light travel speed is different as shown in FIG. 4, but the light travel direction is the same as the C plane because it does not have a separation width. That is, if the surface of the support substrate 1 is a C plane or an A plane, mask alignment can be performed without considering extraordinary rays.
[0039]
However, if the plane orientation of the main surface 1d of the support substrate 1 is slightly deviated from the C plane and the A plane, it has a separation width. Therefore, if the plane orientations of the C plane and A plane are controlled within ± 5 °, the separation width can be limited to within 0.5 μm. That is, there is no problem because the conduction between the front and back sides of the compound semiconductor can be obtained if the conduction port 2c is formed with an accuracy within 0.5 μm.
[0040]
Also in this case, since the difference from the value to be corrected by the thickness of the support substrate 1 becomes large, it is preferable that the main surface 1d is A surface ± 3 ° or C surface ± 3 °.
[0041]
Next, the orientation of the main surface 1d of the support substrate 1 is the A, R, C plane. However, considering sapphire growth, measurement of the surface orientation with X-rays, etc., improving the workability by using such a surface orientation. Is peeled off. In view of ease of processing, it is desirable to have an R surface.
[0042]
In addition, as described above, if the support substrate 1 is too thick, the difference from the value to be corrected becomes large, and conversely, if the support substrate 1 is too thin, the strength of the support substrate 1 at the time of processing the back surface of the compound semiconductor decreases, so the pressure is reduced. Since the applied processing cannot be performed, the thickness of the support substrate 1 is preferably 0.5 mm to 3.0 mm.
[0043]
Furthermore, the center line average roughness (Ra) of the main surface 1d is desirably 50 mm or less in order to improve the thickness accuracy when the compound semiconductor is thinned by the back surface processing.
[0044]
These support substrates 1 made of sapphire are manufactured by the following process. Single crystal sapphire can be manufactured by EFG method, Czochralski method, hydrothermal method and the like. The obtained single crystal sapphire can be formed into a desired substrate shape using a method of grinding with a diamond wheel or a method of processing with a band or wire while supplying diamond abrasive grains. At this time, the surface orientation is measured using X-rays, and the orientation of the main surface 1d is controlled to a desired value. Then, after measuring the axial direction using X-rays and identifying the desired direction of the display units 1b and 1c, the display units 1b and 1c are provided by the above grinding method.
[0045]
When processing the through-hole 1a in the sapphire support substrate 1 obtained, a method is used in which a diamond-fixed grindstone is rotated at a high speed to grind while supplying a grinding liquid, or a pin having the same shape as a processing hole made with tungsten carbide or the like It can be processed by a method of cutting while supplying corundum abrasive grains by vibration, pulse grinding with a laser of carbon dioxide, excimer, YAG or the like. Thereafter, the surface of the sapphire substrate can be made into a mirror surface by chemical polishing using a polishing liquid in which an alkaline medium such as a lapping shape with diamond abrasive grains or spherical colloidal particles is dispersed. The sapphire substrate thus obtained is used as a sapphire support substrate 1 in semiconductor device processing.
[0046]
【Example】
Examples of the present invention are shown below.
[0047]
First, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1A, the main surface 1d of the sapphire support substrate 1 is shifted by 2 ° from the R plane, and the display portion 1b indicating the C axis projection direction is shifted by 2 ° from the C axis projection direction. A supporting substrate 1 having a thickness of 1 mm was produced by the production method shown above. An adhesive liquid 3 was applied to the entire surface of the support substrate 1 to affix the compound semiconductor wafer 2, and the back surface of the compound semiconductor wafer 2 was processed.
[0048]
Thereafter, visible light 7 was irradiated from the sapphire side of the support substrate 1 to monitor the pattern of the compound semiconductor wafer 2. Therefore, the birefringent portion of the monitored pattern was corrected and aligned to produce a conduction port on the back surface 2c of the compound semiconductor wafer 2. At this time, the position of the produced conduction port can be accommodated with a deviation within 0.5 μm from the actual production position, and it can be confirmed that it can be used in the semiconductor manufacturing process. I was able to eliminate it.
[0049]
Further, as shown in FIG. 1B, the support substrate 1 (having display portions 1b and 1c indicating the C-axis projection direction + 2 ° and the A-axis direction + 2 °, and the main surface 1d is shifted by + 2 ° from the R-plane) 1 mm thick) and light was incident in the vertical direction as before. It was confirmed that the separation width of the ordinary ray and the extraordinary ray at that time was within 0.5 μm.
[0050]
Next, as shown in FIG. 2, the main surface 1d of the support substrate 1 made of sapphire is shifted by 5 ° from the A surface, and the support substrate 1 having a thickness of 1 mm and the main surface 1d is shifted by 5 ° from the C surface. A support substrate 1 having a thickness of 1 mm was prepared and monitored in the same manner as described above. Even with these support substrates 1, it was confirmed that the position deviation of the conduction port was within 0.5 μm, and the monitoring deviation was eliminated in the semiconductor manufacturing process.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the substrate that supports the wafer when processing the back surface of the semiconductor wafer is made of sapphire, the main surface is within the R plane ± 2 °, and the C-axis projection direction is within the main surface. To provide a single crystal sapphire support substrate that can contribute to improving the accuracy of backside processing of compound semiconductors by having a display portion at a position within ± 2 °, and can improve yield in the manufacturing process of semiconductor devices. Can do.
[0052]
Furthermore, by making the sapphire support substrate surface a specified orientation, the production capability of the sapphire support substrate can be improved and the quality can be stabilized, and it is possible to sufficiently meet the market demand for compound semiconductors.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views showing a wafer support substrate of the present invention.
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the wafer support substrate of the present invention.
FIG. 3 is a diagram geometrically showing the speed of light when light is incident on an optical anisotropic body.
FIG. 4 is a diagram geometrically showing the speed of light when light vertically enters each surface (A, R, C surface) of sapphire.
FIGS. 5A to 5G are diagrams showing a semiconductor manufacturing process.
[Explanation of symbols]
1. Support substrate
1a ・・ Through hole
1b ・・ Display part
1c ・・ Display
1d ・・ Main surface 2 ・・ Compound semiconductor wafer
2a ... Circuit formation surface
2b ... Back side
2c ·· Conduction port 3 · Adhesive liquid 4 · Heater 5 · Surface plate 6 · Grinding wheel or polishing cloth 7 · · Visible light 8 · · Solution 9 · · Chip

Claims

The substrate that supports the wafer during the backside processing of a compound semiconductor wafer in the semiconductor manufacturing process is made of sapphire, the principal surface of which is within R ± 2 °, and the C-axis projection direction within ± 2 ° within the principal surface. A wafer support substrate having a display portion at the position.

2. The wafer support substrate according to claim 1, further comprising a display portion at a position within ± 2 ° in the C-axis projection direction and within ± 2 ° in the A-axis direction within the main surface.