(57)【要約】【課題】従来の半導体ウェハの裏面加工工程で用いるサファイア製ウェハ支持基板は、半導体ウェハの裏面加工工程で付着した金を酸エッチングして、繰り返して利用しようとすると、ウェハ支持基板の外周側面や貫通穴内壁が次第に酸に反応してしまう問題があった。【解決手段】サファイア製の半導体ウェハ支持基板において、基板の面内に設けた複数の貫通穴の内壁および外周側面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとする。【選択図】  図１
2004296912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造工程における半導体ウェハの裏面加工の際にウェハを支持する基板において、サファイアからなるとともに、基板の面内に複数の貫通穴を有し、該貫通穴の内壁の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとしたことを特徴とするウェハ支持基板。
【請求項２】
上記基板の外周側面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとしたことを特徴とする請求項１記載のウェハ支持基板。
【請求項３】
上記貫通穴の内壁および／または上記基板の外周側面の、加工変質層の厚さが４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ支持基板。
【請求項４】
上記貫通穴の内壁および／または上記基板の外周側面をバフ研磨によって仕上げたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のウェハ支持基板。
【請求項５】
上記貫通穴の内壁および／または上記基板の外周側面をウェットエッチングによって仕上げたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のウェハ支持基板。
【発明の詳細な説明】
【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、半導体ウェハの裏面加工に用いる支持基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ、特に高出力の半導体装置に使われる半導体チップでは発熱が大きいため、熱を効率的に放熱させる必要がある。そのため、半導体ウェハをできるだけ薄く形成し、さらに裏面に放熱用の金属層を設けたいわゆるＰＨＳ（Ｐｌａｔｅｄ  Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）構造が採用されることが多い。
【０００３】
さらに、高周波領域で用いられるＧａＡｓ−ＭＥＳＦＥＴ、ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；高電子移動度トランジスタ）、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）などの高速半導体素子において、このＰＨＳ構造が採用される場合が多い。その理由としては、半導体ウェハの表面から裏面に到達するバイアホールを設け、このバイアホールを経由して、半導体ウェハ表面のソース電極を半導体ウェハ裏面に設けた放熱用の金属層に電気的に接続することによって、接地配線のインダクタンスを低減することができるからである。
【０００４】
このように、半導体ウェハの表面に形成されたデバイスで発生した熱を効率よく裏面へ伝達し放熱の効果を高めること、高速動作する高周波デバイスにおいて接地電位を安定化させて高周波特性を向上させること、などを目的として、半導体ウェハの裏面を研削、研磨して薄層化することが行われている。
【０００５】
薄層化の方法としては、ウェハの厚みが１００μｍ以上の領域では、バックグラインド用テープ（保護テープ）でウェハを支持して裏面を研削する方法が一般的であった。しかしながら、高集積化に伴い、ディスクリート半導体や化合物半導体では、ウェハ厚みを１００μｍ以下まで、場合によっては３０μｍ程度まで薄層化する必要が生じている。その上、ウェハサイズの大型化に伴って、反りの増大、厚み精度の減少、工程での割れ増大による歩留まり低下などの問題が生ずるようになってきた。
【０００６】
そこで、半導体ウェハを剛性の高い支持基板に接着して裏面を研削、研磨することによって、上述の問題を解決することが試みられている。例えば、特許文献１には、半導体を形成したＧａＡｓウェハを支持板に貼り付けた後、裏面より薄層化する技術が示され、特許文献２には、ガラス製の保持基板に保持した半導体基板の裏面を機械研削および化学エッチングによって、半導体基板の厚さを２５μｍまで薄層化する内容が示されている。
【０００７】
また、裏面研削を行った後に、ウェハ支持基板に貼り付けたウェハ主面側の半導体デバイスのパターンを観察しながら、マスクアライメントを行い裏面の対応した位置にフォトリソグラフィーによって、バイアホールを形成することも多い。このような場合には、ガラス、石英、サファイアなどの可視光を透過させる透明体のウェハ支持基板が用いられてきた。例えば、特許文献３には、石英基板やサファイア基板を用いることが示され、特許文献４には、サファイア基板を用い、その面方位を特定することによって、マスクアライメントの精度を高める方法が示されている。
【０００８】
半導体ウェハをウェハ支持基板に固定する方法としては、ワックスや両面テープなどが用いられる。特許文献１、２では、ワックスを用いてウェハをウェハ支持基板に保持する方法が示され、特許文献３では、ＵＶ照射により粘着性が低下する両面ＵＶテープを用いてウェハをウェハ支持基板に保持する方法が示されている。
【０００９】
また、薄層化した後の半導体ウェハは非常に薄く破損しやすい。特に、ワックスを用いて保持する場合は、ワックスを溶解する液に浸してワックスを溶解させ、その後で半導体ウェハを剥離させるが、ワックスの除去が不完全だと、ウェハ支持基板と半導体ウェハとの接着力を完全になくすことができないので、剥離させるときに破損してしまうことがある。そこで、ワックスの除去の効果を上げるため、特許文献４では、ウェハ支持基板の面内に多数の貫通穴を設ける例が示されている。
【００１０】
このようにサファイアや石英ガラスなどからなるウェハ支持基板に貫通穴を設けることが望ましいが、その方法としては、ダイヤ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、タングステンカーバイトなどで作製した加工穴と同形状のピンを超音波で振動させながらコランダム系の砥粒を供給しつつ削る方法、炭酸ガス、エキシマ、ＹＡＧなどのレーザでのパルス研削による方法などが知られている。
【００１１】
また、透明体のウェハ支持基板としては、機械的強度が大きく熱伝導性がよいことから、石英ガラスよりもサファイアの方が適している。これらの特性に加えて、サファイアは、石英ガラス用理も耐薬品性に優れているので、繰り返して再利用ができ、コスト削減が可能となるという利点もある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２―２２８４１号公報（第２頁［課題を解決するための手段］）
【特許文献２】
特開平７−２２１０５１号公報（段落番号００２５〜００２６）
【特許文献３】
特開平１０―２７０５３７号公報（請求項１）
【特許文献４】
特開平２００２−１８４８４５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、サファイア製のウェハ支持基板は耐薬品性に優れているため、繰り返して使用できる。しかしながら、実際に半導体ウェハの裏面の加工工程で、バイアホールに金蒸着を行ったときに、ウェハ支持基板に同時に付着した金を除去するために、フッ酸などの酸処理を繰り返して行うと、ウェハ支持基板の貫通穴の内壁や外周側面の形状が徐々に変形することがわかってきた。さらに、使用中に破損したものを調査すると、その多くが貫通穴や外周側面に破壊源を有していることが明らかとなった。
【００１４】
この原因について、本発明者は鋭意検討の結果、ウェハ支持基板として耐薬品性に優れたサファイアを用いていても、貫通穴の内壁や外周側面が粗いときは、酸と反応しやすいことと、その部分に存在するマイクロクラックが破壊源となって割れを発生させる問題があることがわかった。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、これらの問題を解決して、繰り返し使用できる回数を増やし、ランニングコストを低減することができるウェハ支持基板を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的に鑑み、本発明のウェハ支持基板は、半導体製造工程における化合物半導体ウェハの裏面加工の際にウェハを支持する基板であり、材質はサファイアからなる。そして、基板の面内に複数の貫通穴を有し、貫通穴の内壁の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとしているので、貫通穴の内壁部分の耐薬品性が向上し、繰り返して使用する際の酸エッチングにも十分耐え得るようになる。そして、貫通穴の内壁のマイクロクラックが減少するため、この部分を起点とする割れの発生も少なくなる。
【００１７】
また、基板の外周側面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとすれば、基板の外周側面部分の耐薬品性が向上し、繰り返して使用する際の酸エッチングにも十分耐え得るようになる。そして、基板の外周側面のマイクロクラックが減少するため、この部分を起点とする割れの発生も少なくなる。
【００１８】
貫通穴の内壁や基板の外周側面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとすることによって、耐薬品性が向上する理由としては、反応に関与する単位当たりの表面積が減少して、表面エネルギーが減少するため、反応が進みにくくなるものと考えられる。
【００１９】
そして、上記に加えて、貫通穴の内壁および／または基板の外周側面の、加工変質層の厚さを４０μｍ以下とすることにより、耐薬品性をさらに向上させることができる。この加工変質層は、通常貫通穴の内壁や基板の外周側面を研削加工したときに形成されるものであり、通常は５０μｍ以上の深さを有する。そして、
その部分は結晶性が悪く、エネルギー状態が高くなっているため、酸によるエッチングを受けやすい。
【００２０】
したがって、この加工変質層の厚さを４０μｍ以下とすれば、酸エッチングによる形状変化を抑えることができるとともに、繰り返して使用する中で酸エッチングを受けにくい箇所のみ残る。そのため、貫通穴の内壁および／または基板の外周側面を元の形状に保ったまま、酸エッチングに対する耐性を高めることができ、ウェハ支持基板として、長期にわたって繰り返して用いることができる。
【００２１】
なお、加工変質層の厚さの評価は、レーザラマン分光法により測定することができる。また、貫通穴の内壁の加工変質層の厚さについては、同条件によって作製した試料を破壊し、測定を行うことによって、厚さを推定することができる。
【００２２】
また、貫通穴の内壁および／または基板の外周側面の、鏡面仕上げについては、バフ研磨やウェットエッチングによって仕上げることができる。バフ研磨のように砥粒による切りこみの深さが浅い研削加工を行うことによって、新たな加工変質層の生成を最低限に抑えて、すでに存在する加工変質層を除去することができる。さらに、用いる砥粒の粒径と仕上げ時間を調整することによって、自由に研磨状態を調整することが可能である。
【００２３】
なお従来、バフ研磨とは、砥粒が付着した不織布や研磨パッドを回転させるなどして、表層部を緩やかに研磨する方法を指すが、本明細書においては、貫通穴に砥粒が付着した毛糸などの繊維を挿入して、その内壁を研磨する方法についても、バフ研磨と見なすものとする。
【００２４】
また、ウェットエッチングは新たな加工変質層を全く生成させることがないばかりか、すでに存在する加工変質層を非常に効率的に除去することができる。なお、サファイアのウェハ支持基板をウェットエッチングするためのエッチング液としては、熱リン酸や熱ＨＣｌ−Ｈ２、水酸化カルシウムが好適に用いられ、中でもエッチングレートが速い熱リン酸を用いることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は本発明のウェハ支持基板である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は貫通穴を通る断面図を示す。
【００２６】
ウェハ支持基板１の外形は、ハンドリングなどを考慮してウェハ支持基板１は半導体ウェハ２より多少大きな外径である方が好ましい。例えば４インチφ（直径約１００ｍｍ）の半導体ウェハを用いる場合、ウェハ支持基板１は直径１０５ｍｍとすればよい。
【００２７】
また、ウェハ支持基板１の厚みは、０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内とするのがよく、この範囲より大きくしても、得られる効果は変わらずコストのみ上昇するという問題があり、この範囲よりも小さいと、ウェハ支持基板１の強度が低くなるために、半導体ウェハの裏面加工時に十分に圧力をかけた加工を行うことができないという問題があるからである。
【００２８】
ウェハ支持基板１の半導体ウェハを支持する主面１ｃは、鏡面に仕上げられ、中心線平均粗さは、Ｒａ０．０５μｍ〜０．３μｍである。主面１ｃを鏡面に仕上げるのは、半導体ウェハの貼付精度を向上させるためである。また、主面１ｃの反対側の面は、後述するマスクアライニング時に、ウェハ支持基板１を透して半導体ウェハが目視確認できる程度に、鏡面仕上げとしておくことが望ましい。
【００２９】
ウェハ支持基板１の面内には、複数の貫通穴１ａが設けられている。この貫通穴１ａは、半導体ウェハをウェハ支持基板１から剥離させるときに、ワックスを溶かすための溶剤を浸透させることができる。さらに、ウェハ支持基板１に半導体ウェハを貼り合わせる際に、面の間に生じた気泡をこの貫通穴１ａから抜くこともできる。
【００３０】
貫通穴１ａの形状については、特に限定はなく、円形もしくは四角形が用いられるが、加工をしやすいことから、円形が望ましい。また、貫通穴１ａの寸法は直径０．３ｍｍ〜１ｍｍ（円形時）、０．３ｍｍ角〜１ｍｍ角（四角形時）が望ましい。この範囲よりも大きいと、貫通穴１ａ部で半導体ウェハがたわんでしまう恐れがあり、この範囲よりも小さいとワックスを溶かすための溶液の浸透が悪くなる恐れがある。
【００３１】
そして、貫通穴１ａの存在密度は、ワックスを溶解する溶剤の浸透性と気泡の除去の効率を向上させるため、できるだけ緻密にすることが望ましく、例えば、４インチφの場合で、５００個〜１５００個の貫通穴１ａが設けられる。
【００３２】
また、本発明においては、この貫通穴１ａの内壁１ｄは、鏡面仕上げされており、中心線平均粗さ（Ｒａ）は０．３μｍ以下であることが必要である。このように仕上げることにより、貫通穴１ａの内壁１ｄの耐薬品性が向上し、繰り返して使用する際の酸エッチングにも十分耐え得るようになるからである。そして、この部分からマイクロクラックが減少するため、この部分を起点とする割れの発生も少なくなる。
【００３３】
そして、ウェハ支持基板１の外周側面１ｂも、鏡面仕上げとし、中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下とすることが望ましい。貫通穴１ａの内壁１ｄに加えて、外周側面１ｂについても、耐薬品性が向上し、繰り返して使用する際の酸エッチングにも十分耐え得るようになるからである。そして、ウェハ支持基板１の外周側面１ｂの部分からマイクロクラックが減少するため、この部分を起点とする割れの発生も少なくなる。
【００３４】
なお、貫通穴１ａの内壁１ｄと、ウェハ支持基板１の外周側面１ｂの、中心線平均粗さ（Ｒａ）については、特に貫通穴１ａが円形の形状のときは、内壁１ｄは曲面であり測定が難しいため、同条件でテストピースを作製し、破壊して測定を行う。
【００３５】
また、貫通穴１ａの内壁１ｄと、ウェハ支持基板１の外周側面１ｂについては、加工変質層の厚さが４０μｍ以下であることが望ましい。この加工変質層は、繰り返して使用する際に、酸エッチングを受けやすいため、形状変化の原因となるが、厚さを４０μｍ以下に抑えることによって、形状変化量を少なく抑えることができる。そして、繰り返して使用する中で、酸エッチングを受けにくい部分のみが残るので、長期にわたって繰り返して用いることができる。
【００３６】
加工変質層の厚さは、５μｍ以下とすれば、酸エッチング時にほとんど形状変化がなくなることから、より望ましい。
【００３７】
この加工変質層は結晶性が悪いので、レーザラマン分光により評価を行えば、サファイアに該当する部分のピークの半価幅が大きくなるため、検出が可能である。さらに、顕微レーザラマン分光を用いて、加工断面における加工変質層の存在状態を評価すれば、加工変質層の厚さを求めることができる。
【００３８】
また、図２に示すように、ウェハ支持基板１に使用するサファイアの結晶方位については、主面１ｃ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１ｅとＡ軸方向±２°以内の位置に表示部１ｆのどちらか少なくとも１つを有するように加工することが望ましい。もしくは主面１ｃがＡ面±５°以内かＣ面±５°以内のどちらかとなるように加工することが望ましい。
【００３９】
その理由としては、半導体ウェハのデバイス回路設計によっては、半導体ウェハの主面と裏面をパターンの位置合わせを高精度に行うことが必要となる場合があり、上述のように面方位を合わせておけば、ウェハ支持基板１に貼り付けた半導体デバイスのパターンを、複屈折の光学特性を有するサファイアを通して観察しながら、位置ずれを低く抑えて、半導体ウェハの主面と裏面で０．５μｍ以下の精度を有する位置合わせが可能となるからである。
【００４０】
次に、本発明の、サファイア製のウェハ支持基板の作製方法について説明する。
【００４１】
まず、材料となる単結晶サファイアは、ＥＦＧ法、チョクラルスキー法、水熱法などで製造することができる。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ヤモンド砥粒を供給しながらバンドやワイヤーで加工する方法を用いて所望の基板形状にする。
【００４２】
そして、得られたサファイア製のウェハ支持基板１に複数の貫通穴１ａを加工する。加工方法としては、ダイヤ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など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などのレーザでのパルス研削などで加工することができる。その中でも、超音波加工を用いることが加工コストを低減することができるため、望ましい。
【００４３】
この状態におけるウェハ支持基板１に設けられた貫通穴１ａの内壁１ｄおよび外周側面１ｂは、いずれも研削加工がされており、その表面には通常の研削加工の場合で、５０μｍ以上の加工変質層を有し、さらに研削加工によって生じたマイクロクラックが存在した状態である。この後、貫通穴１ａの内壁１ｄと外周側面１ｂに対して、鏡面仕上げを行って、加工変質層やマイクロクラックを除去する。この鏡面仕上げの方法として、バフ研磨かウェットエッチングを行うことが望ましい。
【００４４】
バフ研磨を用いた場合、ウェットエッチングに比べると、加工変質層およびマイクロクラックを除去する効果は小さいが、短時間で必要な状態に鏡面仕上げを行うことができる。
【００４５】
なお、バフ研磨を用いる場合、ダイヤモンド砥粒は０．５〜２０μｍの小粒径のものを用いて切り込み量を少なくし、加工変質層の生成を最低限に抑えて緩やかに研磨を行う必要がある。さらに、貫通穴１ａは、通常、直径１ｍｍ以下であるため、このような部位にバフ研磨を行うためには、毛糸などの繊維に砥粒を付着させたものを貫通穴１ａに挿入し緩やかに研磨加工すればよい。
【００４６】
貫通穴１ａの内壁１ｄと外周側面１ｂの粗さについては、バフ研磨前の研削状態によっても変わるが、バフ研磨に用いる砥粒の粒径や研磨の時間を制御すればよく、あらかじめ先行試験を行うことによって最適な条件を選択すればよい。
【００４７】
また、ウェットエッチングを用いた場合、ウェハ支持基板１をエッチャントに全面浸漬することによって、貫通穴１ａの内壁１ｄと外周側面１ｂの、加工変質層およびマイクロクラックを全て同時に除去し、鏡面仕上げにすることができる。
【００４８】
ウェットエッチングに用いるエッチャントとしては、溶融ボラックス、熱リン酸、熱リン酸−硫酸、溶融酸化バナジウム、溶融フッ化鉛、熱フッ化硫黄、熱フッ化炭化水素、熱ＨＣｌ−Ｈ２、熱水素、水酸化カリウムなどを用いることができるが、エッチングレートが速いことから熱リン酸を用いるのが好ましい。
【００４９】
なお、貫通穴１ａの内壁１ｄと外周側面１ｂの粗さについては、ウェットエッチング前の研削状態によっても変わるが、エッチャントの濃度やウェットエッチングの時間、エッチャントの攪拌状態などを調節することによって、制御することができる。
【００５０】
例えば、エッチャントとして熱リン酸を用いた場合、濃度５０〜９０重量％の範囲で、ウェットエッチングの時間を３０分〜１２０分とし、あらかじめ先行試験を行うことによって最適な条件を選択すればよい。
【００５１】
貫通穴１ａの内壁１ｄと外周側面１ｂに鏡面仕上げを行った後、ウェハ支持基板１の主面１ｃを鏡面仕上げし、中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ〜０．３μｍとする。さらに、化合物半導体ウェハの裏面加工を行って薄層化するときに、平行度を２０μｍ以下の厚み精度にするためには、主面１ｃの中心線平均粗さ（Ｒａ）は５０Å以下とすることが望ましい。
【００５２】
サファイア製のウェハ支持基板１の主面１ｃを鏡面加工するための方法は、粒径５μｍ以下のダイヤモンド砥粒でラップ研磨を行うことによって、中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍ〜０．３μｍとすることができる。さらに必要に応じて、球状コロイダルシリカ粒子など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を行うことによって、Ｒａ５０Å以下とすることができる。
【００５３】
以上のような手法によって製造されたウェハ支持基板１の稜部（基板外周もしくは貫通穴）はなだらかな形状ができており、Ｃ０．０５ｍｍ以上の面取り形状が形成されるため、欠け防止の役割を果たす。
【００５４】
本発明のサファイア製のウェハ支持基板１を化合物半導体の裏面研磨工程で用いる方法について、図３を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、図３（ａ）に示すようなデバイス回路を形成した半導体ウェハ２、例えばガリウム砒素、ガリウムリンなどの化合物単結晶やシリコンなどの元素系半導体からなる半導体ウェハ２の回路形成面２ａをロジン系ワックスあるいはポリイ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４上で必要に応じてワックスを溶かすために加熱されたウェハ支持基板１に接着することにより図３（ｂ）の接合体を得る。
【００５６】
このとき、ウェハ支持基板１の貫通穴１ａは、半導体ウェハ２をウェハ支持基板１に貼り付けたときに、接着液３中にできる気泡を除去し、半導体ウェハ２をウェハ支持基板１に平滑に貼り付ける効果を有する。
【００５７】
その後、図３（ｃ）のように接着された半導体ウェハ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研磨布などの研削体６により研削または研磨加工を行い、厚みが３０〜２００μｍの所定の厚さとなるように薄層化する。
【００５８】
次に、図３（ｄ）に示すように薄層化した半導体ウェハ２の裏面２ｂにレジスト８を塗布して、サファイア製のウェハ支持基板１の下部より可視光７を照射して半導体ウェハ２の回路形成面２ａのパターンをモニターし、バイアホール２ｃを設ける部分をマスクアライニング（位置合わせ）して、所定の位置で半導体ウェハ２の裏面２ｂに露光・現像を行い、バイアホール２ｃとなる部分のレジストを除去する。
【００５９】
その後、薬品を用いたウェットエッチングやプラズマを用いたドライエッチングなどで半導体ウェハ２にバイアホール２ｃを形成し、レジスト８を除去する。そして、図３（ｅ）に示すように、全面にカレントフィルム９の金やチタン合金などを蒸着あるいはスパッタなどで形成した上にＰＨＳのパターンレジスト１０を塗布する。
【００６０】
次に、図３（ｆ）に示すように、金属のメッキ処理を行い、ＰＨＳの金属メッキ層１１を設ける。金属メッキ層としては、金や銅などが用いられる。その後パターンレジスト１０やカレントフィルム９を除去する。これによりＰＨＳ付きのデバイスチップができる。
【００６１】
半導体ウェハ２を剥離させる方法としては、図３（ｈ）に示すように、アルカリ、有機溶剤などの溶液１２をウェハ支持基板１に設けた貫通穴１ａに流し、ワックスあるいはレジストなどの接着液３を溶かしてＰＨＳ加工を行った半導体ウェハ２を剥離する。
【００６２】
また半導体ウェハ２を剥離させる方法としては、上述の方法のほかに、ヒーター４で加熱されたプレート上にＰＨＳ加工を行った半導体ウェハ２を接着したサファイア製のウェハ支持基板１を置き、ワックスあるいはレジストなどの接着液３を溶解させて半導体ウェハ２を剥離してもよい。
【００６３】
最後に、図３（ｉ）のようにＰＨＳ加工を行ったチップ１３を分割する。
【００６４】
半導体ウェハ２の裏面加工に使用したウェハ支持基板１は、耐薬品性に優れたサファイア製であるため、加工中に付着した金などの金属を、フッ酸などの酸によってエッチングして、再使用することができる。
【００６５】
そして、本発明のウェハ支持基板１は、貫通穴１ａの内壁１ｄや、外周側面１ｂが、鏡面仕上げされており、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下となっているため、繰り返して酸エッチングを行っても、酸と反応することがなく、繰り返し使用できる回数が増えるので、ランニングコストを低減することができる。また、マイクロクラックが減少するため、この部分を起点とする割れの発生も少なくなり、高い耐久性を有するようになる。
【００６６】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００６７】
例えば、上述の説明では、ウェハ支持基板１の貫通穴１ａの内壁１ｄや、外周側面１ｂの鏡面仕上げの方法として、ウェットエッチングかバフ研磨のいずれかを用いて行う例を示したが、これに限るものではなく、これらを組み合わせることも可能である。特に、バフ研磨は短時間で必要な表面粗さの状態に仕上げを行うことができ、ウェットエッチングは、バフ研磨に比べると研磨速度は遅いが、加工変質層を発生させずに除去することができるという効果を有している。したがって、先にバフ研磨によって短時間で必要な表面粗さに仕上げた後に、ウェットエッチングによって加工変質層を除去すれば、それぞれの加工方法によって相乗効果が生み出され、短時間で表面粗さを小さく、加工変質層を少なく仕上げることが可能となる。
【００６８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。次に示す方法により、図１に示すサファイア製のウェハ支持基板１を作製した。ＥＦＧ法で引き上げられた単結晶サファイア材から、ダイアモンドホイールで外径サイズ１２５ｍｍφの基板形状加工を行った。
【００６９】
次に、タングステンカーバイト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り、０．５ｍｍφの貫通穴加工を行った。このとき、ウェハ支持基板１の貫通穴１ａの内壁１ｄおよび外周側面１ｂの表面粗さ（Ｒａ）は０．８μｍであった。また、レーザラマン分光法により加工変質層の厚みを評価したところ、５０μｍであった。
【００７０】
その後、８０％の熱リン酸に３０分間浸漬し、全面ウェットエッチングを行ったときの上記箇所の表面粗さ（Ｒａ）は０．１μｍであり、加工変質層の厚みは１０μｍであった。
【００７１】
また、ウェットエッチングの代わりに粒径１５μｍのダイヤモンド砥粒を用いて、１０分間、同箇所をバフ研磨した試料の表面粗さ（Ｒａ）を測定したところ、０．０８μｍであり、加工変質層の厚みは１８μｍであった。なお、貫通穴に対しては、砥粒を付着した毛糸を挿入してバフ研磨を行った。
【００７２】
最後に、ウェハ支持基板１の主面１ｃを、粒径５μｍのダイヤモンド砥粒でラップ加工を行った後、球状コロイダルシリカ粒子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を行うことによって中心線平均粗さ（Ｒａ）２Åに鏡面加工した。
【００７３】
なお、非破壊で測定することのできない加工変質層の厚みや、貫通穴１ａの内壁１ｄの部分の表面粗さについては、同一条件で作製を行った試料を破壊して断面を評価することによって求めた。
【００７４】
次に、図３に示すような方法により、このウェハ支持基板１を４インチφのデバイスが形成されたガリウム砒素のデバイス形成面側にワックスを用いて貼り付けて、１００μｍまで薄層化した。その後、ＰＨＳ付きのデバイスチップを形成した後に、薬液を用いて、剥離した。
【００７５】
剥離後、ウェハ支持基板１に付着した金を、フッ酸を用いて除去し、蒸留水によって洗浄を行った。このような工程を繰り返して再使用を行い、繰り返して使用できる回数を調べた。
【００７６】
なお、繰り返し使用回数の判定は、フッ酸による貫通穴もしくは外周側面の形状の変化量が、基準値を超えないかどうかを確認することによって行った。
【００７７】
さらに、ウェットエッチング、バフ研磨の時間を変えることによって、表面粗さと加工変質層の厚みを変えた試料、およびバフ研磨後にウェットエッチングを行った試料も作製した。これらの試料は、上記と全く同様にして評価を行った。
【００７８】
そして、比較のため、貫通穴の内壁や外周側面のウェットエッチングやバフ研磨を行わなず、研削面のままとした従来の方法による試料も作製し、上記と全く同様にして評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2004296912.tif 000003
【００８０】
評価結果より、繰り返し使用回数が１３８回以上を良好（○）、１３１〜１３７回を許容範囲内（△）、１３０回以下を不可（×）として判定を行った。
【００８１】
その結果、本発明の範囲内である、貫通穴の内壁が鏡面仕上げされて、Ｒａが０．３μｍ以下である試料Ｎｏ．１〜４、６〜１３、１５，１７，１９、２０については、すべて良好か、もしくは許容範囲内の結果となった。しかしながら、本発明の範囲外である、試料Ｎｏ．５、１４、１６，１８、および従来例の試料Ｎｏ．２１については、不可の結果となった。
【００８２】
さらに、本発明の範囲外の試料のうち、貫通穴の内壁を研削加工のままとした３種類の試料Ｎｏ．１６、１８、２１については、そのうち２つが評価中に割れが発生したため、評価を中止した。
【００８３】
このように、本発明のウェハ支持基板は、従来のものよりも酸に対して反応せず繰り返し使用回数を約１割以上増加させることができ、使用中にウェハ支持基板が割れないので、ウェハ支持基板を高寿命化することができることがわかった。
【００８４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、サファイア製のウェハ支持基板において、基板の面内に設けた複数の貫通穴の内壁や外周側面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍ以下の鏡面仕上げとすることによって、酸洗浄に対する耐性を付与することができ、かつ割れにくくなるため、ウェハ支持基板の繰り返し使用回数を増加させることができ、ランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハ支持基板であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は貫通穴を通る断面図である。
【図２】
本発明のウェハ支持基板の他の実施形態を示す図である。
【図３】
（ａ）〜（ｉ）は半導体製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１：ウェハ支持基板
１ａ：貫通穴
１ｂ：外周側面
１ｃ：主面
１ｄ：内壁
１ｅ、１ｆ：表示部
２：半導体ウェハ
２ａ：回路形成面
２ｂ：裏面
２ｃ：バイアホール
３：接着液
４：ヒーター
５：定盤
６：研削体
７：可視光
８：レジスト
９：カレントフィルム
１０：パターンレジスト
１１：金属メッキ層
１２：溶液
１３：チップ
【図１】
2004296912.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004296912.tif 000006