JP2007103682A - 半導体ウェーハの製造方法、半導体ウェーハの製造装置、および半導体ウェーハ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハのウェーハベベルは、管理外の為膜はがれやチッピングといった課題がある。一方、ウェーハベベルに存在する上に凸形状のドットを使ったＩＤなどを表すドット群を活用することが望まれている。しかしパーティクルの発生の無い上に凸のドットが形成されているウェーハベベルを、成膜時のプロセス上の課題などでウェーハバルクのＳｉ部位まで研磨すれば、ベベルに存在するＩＤを消失させてしまうことになる。
本発明は、歩留まり低下原因を取り除くベベル研磨の効果を向上させ、ベベルにあるＩＤを保護する。
【解決手段】本発明の半導体ウェーハの製造方法は、プロセス上膜剥がれやチッピングの恐れのある膜よりもプロセスダメージが少ない保護膜４をベベル部１ｂにのみ事前に形成し、膜剥がれやチッピングを発生させない。また、その保護膜４中にドット２を埋め込むことでドット２を保護する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体ウェーハの製造方法とその製造装置に関し、特にウェーハ表面のデバイス面とは違い、パーティクルや傷、成膜膜厚の制御と言った従来においては管理の行われていなかったウェーハ最外周部分であるベベル部において、成膜膜厚の制御を行うためのベベル研磨方法およびベベル研磨装置に関するものである。

近年、半導体ウェーハの製造管理手法において、枚葉管理、つまりウェーハ１枚１枚の製造データや検査データを管理する手法が必須となってきている。これは、半導体ウェーハのデバイスルールの微細化やウェーハ半径の大型化により、要求加工精度が高度化し、製品の出来映えを、つまりウェーハ２５枚一組単位で品質を均一化することが難しくなっているためである。よって、歩留まりを向上させるためにはウェーハ１枚１枚の製造データや検査データを管理し、それに合わせて製造条件などを変更させるウェーハ管理が必須である。すなわちウェーハ複数枚を一塊と考える従来のロット管理制御では歩留まりの向上が制御しきれない。そこでウェーハを枚葉管理できる管理番号をウェーハに直接付加することが必須となってきている。ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格であるＴ７は、ウェーハ１枚１枚に製造番号を付けるスタンダード規格であり、３００ｍｍウェーハ１枚１枚の裏面に唯一無二の製造番号が刻印される。しかし、この刻印は、直径１００μｍ、深さが約５０μｍの穴を並べて文字を形成しているため、その複数の穴から０．１μｍ以下のパーティクルの発塵が懸念されている。そこで、特許文献１において、穴を掘るといったＴ７使用のドット形成では無く、上に凸状に突出するドットをレーザ照射により、ウェーハのベベル部に形成すると言ったパーティクル発生の無いＩＤを付加することが提案されている。

また一方で、半導体ウェーハのデバイスルールの微細化や使用材料の多様化に伴う加工技術の高度化に伴い、従来デバイス面内のように均一性の高い膜の形成は必須とされていなかったベベル部の管理も一部実施されている。例えば、膜はがれやチッピングといったパーティクルなどの発生原因対策として、ベベル研磨をする技術などである。詳しく述べると、デバイス面内では、例えばドライエッチングにより加工したい部分をレジスト膜を露光技術によりパターニング、つまりレジスト膜を取り除いてエッチングしたり、パターニングしたくない部分は、レジスト膜により保護することで、エッチングしない手法を用いる。しかし、ベベル部分はウェーハを搬送する為のウェーハチャック部が接触したり、装置内のウェーハ保持機構が接触することがあるため、レジスト除去されることが一般的である。特にエッジから２〜３ｍｍ部分において、レジスト膜除去がなされる。つまり、エッチングしたくないにも関わらずレジスト膜が無いために実際はエッチングされる。しかし、このような矛盾が起きたとしても、デバイスを作る領域ではないため、殆どレジスト除去といった最小限の品質管理しか行われなかったのに対し、最近ではエッチングが繰り返し行われることで、不良原因と考えられるチッピングしやすい状態になったベベル部や膜はがれし易いと言ったベベル部分に対して研磨を行うといった管理が特許文献２などにおいて提案されていた。
特開２００４−２００６３５号公報 特開２００１−３４５２９４号公報

しかしながら、半導体ウェーハの微細化や使用材料の多様化に伴う加工技術の高度化に対応した上記のウェーハベベル部へのＩＤ（半導体ウェーハの識別情報）形成技術と、ベベル部の膜はがれやチッピングといった課題対策であるベベル研磨技術とを組み合わせようとすると、これらの２つの技術には矛盾が発生する。つまり、パーティクルの発生の無い状態で上に凸状に突出するドットが形成されているウェーハのベベル部を、成膜時のプロセス上の課題などでウェーハバルクのＳｉ部位まで研磨すれば、ベベル部に存在するＩＤを消失させてしまうことになり、ＩＤが読み取れなくなってしまう。

本発明は上記の前記課題を鑑みて、この課題を解決するためになされたものであり、ベベルを保護する保護膜を形成することでベベルを保護する一方で、べべル保護膜よりも上層に出来たパーティクル発生源を取り除くことができながら、べべル保護膜を良好な厚みに制御管理できて、ベベル部に存在する必要な識別用ドットを消失させることも防止可能な半導体ウェーハの製造方法および半導体ウェーハの製造装置ならびに半導体ウェーハを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、プロセス上、膜剥がれやチッピングの恐れのある膜よりもプロセスダメージが少ないベベル保護膜をベベル部にのみ、後述するべべル研磨の工程よりも前に均一に形成し、膜剥がれやチッピングを発生させないことにある。例えば、プロセス上膜剥がれやチッピングの恐れのある膜よりもプロセスダメージが少ないベベル保護膜とは、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと称す）工程でのストッパー膜であったり、層間絶縁膜と配線層との間に形成する拡散防止膜である。ベベル保護膜をべべル研磨の工程よりも前に均一に形成する方法について詳しく述べると、まず、半導体ウェーハのベベル部に複数のドットを形成する。このドットは、例えばレーザ等で半導体ウェーハのＳｉを溶解・自然熱収縮させて形成するものである。この手法により、保護したいベベル部の管理したい各位置にドットを形成する。形成された複数のドットを覆う状態で半導体ウェーハのベベル部に前記ベベル保護膜を形成する。ベベル部に形成されたベベル保護膜は、管理したい各位置に所定の厚みより厚かったり、ベベル保護膜を形成する必要の無い位置も存在する可能性がある。そこで、ベベル保護膜の除去を、例えばＣＭＰで除去する。この際、管理したい各ベベル部に形成されたドットも一部研磨されるが、そのドットの研磨状態、例えばドットの大きさを測定しながらＣＭＰすることで、ベベル保護膜が所定の厚みとなるように制御することができる（請求項１〜３、８、９、１２）。

このベベル保護膜の厚みを、半導体ウェーハを枚葉管理するために管理したい識別情報（ＩＤ情報）として必要なドットが残る厚みとすることで、この識別情報を確実に残すことができる（請求項７）。

また、管理したい各ベベル部位置に形成されたドットも一部研磨されるとしたが、万一そのベベル保護膜を再度形成したり、その再生されたベベル保護膜を再ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）した際にドットが機械精度誤差により削れて消失された場合、消失したドット位置とは別のＣＭＰの影響を少し受けにくい位置に補助測定用ドットを形成しておく事で、再生されたベベル保護膜も管理可能となる（請求項４、１３）。
また、ベベル保護膜を形成する際、そのドットの研磨状態、例えば大きさを測定しながらＣＭＰするとしたが、ドットの最表面元素を分析する元素分析機によりドットの露出を分析しながらベベル研磨を行うことでもベベル保護膜の管理も可能となる（請求項５、１０）。

また、管理したい各ベベル部位置に形成されたドットやＣＭＰの影響を受けにくい位置に形成された補助測定用ドットよりも更に低い高さのドットを複数形成することで、それら微小ドットは全くＣＭＰの影響を受けなくすることが可能になる。つまり、これらの微小ドット群によりＩＤなどの識別情報、例えば２次元マトリクスコードを形成する事は、トレーサビリティーに有効活用できる（請求項７、１４）。

また、半導体ウェーハは真円ではない。そこで、最も半径の小さい所（凹部など）に微小ドット群を形成し、最も半径の大きい所を測定しながらべべル研磨することは、微小ドットは全くＣＭＰの影響を受けなくすることが可能になる（請求項６、１１、１５）。

本発明によれば、半導体ウェーハのベベル部に均一なベベル保護膜を形成することが出来、そのベベル保護膜により、ベベル部での膜はがれやチッピングといったパーティクルなどの発生原因をウェーハバルクのＳｉ部分まで削ることなく除去できることになる。よって、簡単に不良対策が出来ることになる。

また、本発明によれば、万一ベベル保護膜を再度形成したり、その再生されたベベル保護膜を再ＣＭＰしたりした際にドットが機械精度誤差により削れて消失された場合、消失したドット位置とは別のＣＭＰの影響を少し受けにくい位置に補助測定用ドットを形成しておく事で、再生されたベベル保護膜も管理可能となり、ベベル部での膜はがれやチッピングといったパーティクルなどの発生原因を再び除去できることになる。

また、本発明によれば、ベベル保護膜を形成する際、例えば大きさを測定しながらＣＭＰするとしたが、エッチングバックによる平坦化ではドットの大きさの変化は非常に検出しにくい。そこで最表面元素を分析する元素分析機によりドットの露出を分析しながらベベル研磨を行うことでベベル保護膜の管理も可能となる。よってベベル部での膜はがれやチッピングといったパーティクルなどの発生原因を除去できることになる。

また、本発明によれば、ベベル部位置に形成されたドットもしくは補助ドットよりも更に低い高さの微小ドット群を形成することでＩＤなどの識別情報、例えば２次元マトリクスコードを形成でき、トレーサビリティーに有効活用できる。

また、本発明によれば、半導体ウェーハの最も半径の小さい所に微小ドット群を形成し、最も半径の大きい所を測定しながらべべル研磨することで、微小ドットは全く研磨されることが無く、ＩＤなどの識別情報の作成ならびに保護を良好に行える。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態を示す以下の図面において、半導体ウェーハやベベル部などにおける同一または相当する部分の構成要素には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さずに省略する。

（第１の実施の形態）
まず、図１、図２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法および半導体ウェーハの製造装置について説明する。ここで、図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図で、図２は半導体ウェーハの要部を示す斜視図である。

図１（ａ）に示すように、まず、半導体ウェーハ１の最外周部分であるベベル部１ｂに凸状の複数のドット２を刻印して形成する（ドット形成工程）。ドット２の形成方法は、例えば、レーザ照射によりシリコンの溶融物の再結晶化時にベベル部１ｂから盛り上がる凸形状に形成する（例えば、前記した特許文献１（特開２００４−２００６３５号公報）にもこの点について記載がある）。前記特許文献１にも記載されているように、特にレーザ照射パワーを制御することで、ドット２の高さを制御できることが分かっている。そこで、後述するべべル保護膜４の必要高さ、例えば５００ｎｍ＝０．５μｍの高さのドット２を形成する。ここで、前記ドット２を、半導体ウェーハのベベル部１ｂにおいて径方向に傾斜して並ぶ配置状態に形成する。

次に、半導体ウェーハ１の全面にべべル保護膜４を、前記複数のドット２を覆う状態で、例えば６００〜７００ｎｍ成膜する。５００ｎｍ以上でプラス１００〜２００ｎｍ余分に成膜する理由は、ベベル部１ｂの成膜レートは、デバイス表面のレートとは違うことが分かっているので、確実にドット２を覆うように形成する（保護膜形成工程）。べべル保護膜４を成膜する方法（保護膜形成装置）としては、スピンコート装置やＣＶＤ装置などがある。

そして、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、べべル保護膜４を半導体ウェーハ１のデバイス面に平行にかつ、ベベル部１ｂにおけるデバイス面と同一面の箇所のみ削除する（研磨工程）。ここで、図１（ｂ）における３は、べべル保護膜４を削り取る仮想削り取り線である。その削除方法は、デバイス面上方よりドライエッチングするか化学機械研磨（以下、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）と称す）と呼ばれる装置（研磨装置）による研磨などで実施され、その除去した様子を示している。なお、前記仮想削り取り線３で除去する装置（研磨装置）については図示していない。

半導体ウェーハ１のデバイス面上の前記仮想削り取り線３でベベル部１ｂにおけるデバイス面と同一面の箇所のみ削除することで、図１（ｃ）に示すように、半導体ウェーハ１の端部にのみ、べべル保護膜４が残る。この時、ドット２の一部が削り取られているのが分かる。ドット２は、刻印の際にその位置を決めることが可能である。ドット２の形成位置の決め方は、例えば半導体ウェーハ１のノッチ１ａ（図２参照）からの角度と半導体ウェーハ１のデバイス面を０度として、ドット２をレーザ（図示せず）刻印する際の傾き角とで一義的に決定できる。この位置情報を持つドット２の状態、例えば半導体ウェーハ１の上面から１番目（半導体ウェーハ１を平面視して最も中心寄り）のドット２ａは消失し、２番目（半導体ウェーハ１を平面視して中心から２番目）のドット２ｂは一部削り取られ、３番目のドット２ｃは全く削り取られない状態で定量化することで、削り取るべべル保護膜４の定量化が可能となる。すなわち、この状態（半導体ウェーハ１の上面から１番目のドット２ａが消失し、２番目のドット２ｂは一部削り取られ、３番目のドット２ｃは全く削り取られない状態）となるまで、研磨作業を継続し、前記状態となった時点で目標位置まで研磨できたと判定して研磨作業を終了する。これにより、べべル保護膜４の研磨状態（削り取り線３の位置）が適正な位置となるように管理することができる。

ちなみに、べべル保護膜４としては例えばシリコン窒化膜Ｓｉ_ｘＮ_ｙを用いる。半導体ウェーハ１の本体材料であるＳｉとのエッチングレートの違いであるが、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ：Ｓｉ＝１：＞１０となる（使用ガスＣＦ_４、Ｏ_２他）。べべル保護膜４が存在しない場合、例えば、前記特許文献１においても述べられているように、剣山状の突起が発生するとあるが、まず、半導体ウェーハ１の外周部にレジストが残らないようベベル部１ｂのリンス／洗浄を充分に行い、剣山の突起を発生する原因の元になる残渣を発生しないようにする。万一、半導体ウェーハ１の外周部にレジストが残っていても、デバイス面のシリコン窒化膜Ｓｉ_ｘＮ_ｙの膜厚に対して、元々ベベル部１ｂにはエッチングされても剣山状態にならないようエッチングレートから計算した膜厚を上記工法にて形成しており、剣山状態にならないことを確認している。特にシリコン窒化膜Ｓｉ_ｘＮ_ｙ膜が無くなり、エッチングレートの非常に大きなＳｉがエッチングされ始めて急激に剣山が発生することも確認されている。

なお、第１の実施の形態において、べべル保護膜４が窒化膜である場合を述べたが、窒化膜に限るものではない。
また、上記実施の形態において、半導体ウェーハ１の識別情報を示すドットなど、枚葉管理するためなどに必要なドット２を中心から３番目以降（また、確実性を期するために４番目以降としてもよい）のドット２とすることにより、半導体ウェーハを枚葉管理するなどのための管理用ＩＤ情報として必要なドット２を残すとともに、このドット２をべべル保護膜４で保護することも可能である。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法およびこの製造方法に用いる半導体ウェーハの製造装置について、図３〜図６を参照しながら説明する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法におけるベベル研磨工程において、研磨状態を認識する様子を概略的に示す図である。この実施の形態においては、半導体ウェーハの製造方法のドット形成工程と保護膜形成工程とを上記第１の実施の形態で述べた場合と同様に行い、この後のベベル研磨工程において、ドット測定手段により研磨途中のドット２の径（直径）を測定するように構成されている。前記ドット測定手段は、例えば、図３に示すように、カメラ６などの撮像手段と、このカメラ６で撮像した撮像画像を取り込んで処理するマイクロコンピュータ等の演算処理手段７とから構成されており、ベベル研磨工程において、研磨途中のドット２の径をカメラ６で撮像し、演算処理手段７は、前記カメラ６で撮像した撮像画像データを入力し、この撮像画像データに基づいて、前記ドット２の径を演算する。

より具体的に、図４〜図６を参照しながら説明する。ここで、図４（ａ）はドットの箇所の概略的な平面図、図４（ｂ）はドットの箇所の概略的な断面図、図５は撮像素子（ＣＣＤ）を有するカメラで撮像した画像イメージを示し、図６は、カメラに設けられたＣＣＤの１画素を升目状にモデリングしてイメージセンシングした状態を示したものである。なお、図５においては、複数のドット２が２列形成されている場合を撮像した画像イメージを示している。

図４に示すように、上方に凸状に突出しているドット２に斜めから光を当てることにより、ドット２の上部凸状部分に光が反射して光るので、図３に示すように、この状態をカメラ６で撮像することでドット２を認識する。この光る部分が、図５における丸形状の範囲１０１にあたる。このようにドット２の径を測定する場合、図６で示すように、ＣＣＤを使ったイメージセンサーにより、カメラ６で撮影された画像から、輝度などで明部分（または暗部分）の縦横のＣＣＤ数を演算することができるのである。この原理を使って、ドット２の大きさ、つまり図４に示す、ドット２の山の頂部（研磨されて削り取られた部分）の詳細外形形状１００を測定できる。

つまり、半導体ウェーハ１の外周部のベベル部１ｂに万一レジスト残渣が発生し、このレジスト残渣がべべル保護膜４の上に形成されている場合でも、ベベル部１ｂにあるその残渣を除去すべく、事前にベベル部１ｂに形成されたべべル保護膜４のドット２の外形寸法をカメラ６を利用して初期値を測定しておき、その形状変化を確認しながらベベル研磨を行うことで、べべル保護膜４の上のレジスト残渣を除去することができる。この場合に、もしベベル研磨量が進み、ドット２の山が研磨されることにより、ドット２の外形寸法が大きくなれば、研磨を即停止する。例えば、図６を使って１例を説明すると（図６（ａ）に示す研磨前の画像イメージおよび図６（ｂ）に示す研磨後の画像イメージの各図の升目はＣＣＤの１画素を表現している）、研磨前の明部分の丸形範囲１０１ａが３×４のＣＣＤを囲む領域であるのに対し、研磨後の明部分の丸形範囲１０１ｂでは５×５のＣＣＤを囲む領域であるのが分かる。つまり３×４＝１２から５×５＝２５に増加した分、ドット２の上部が削られたことが間接的に判断できる。すなわち、研磨されつつある所定の位置のドット２（例えば、半導体ウェーハ１を平面視して中心から２番目寄りのドット２）の研磨されている径を測定しながらベベル研磨を行い、前記径に基づいて、例えば、研磨後の明部分の丸形範囲１０１ｂが５×５のＣＣＤを囲む領域よりも小さければ研磨作業を継続し、前記明部分の丸形範囲１０１ｂが５×５のＣＣＤを囲む領域となった時点で、目標位置（適正な厚み）まで研磨できたと判定して研磨作業を終了する。これにより、べべル保護膜４を適正な位置（厚み）まで研磨するように管理することができる。

なお、図３においては、上記ドット２を第１の実施の形態と同様に、ドット２をベベル部１ｂの半径方向に沿って５つ形成した場合を述べたが、これに限るものではなく、例えば、撮像対象となる位置のドット２と、研磨し過ぎの状態を確認するためにその外周にもう１つだけドット２を設けるなどしてもよい。

（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法およびこの製造方法に用いる半導体ウェーハの製造装置について、図７、図８を参照しながら説明する。ここで、図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図で、図８は半導体ウェーハの要部を示す斜視図である。

図７（ａ）、図８に示すように、この実施の形態においては、ドット形成工程において、半導体ウェーハ１のベベル部１ｂに、前記第１、第２の実施の形態と同様の高さの複数のドット（主測定用ドット）２を径方向に傾斜して並ぶ配置状態で刻印して形成するとともに、これらのドット２と周方向にずれた位置（つまり、ドット２と同様に径方向に傾斜して並ぶ配置状態で、半導体ウェーハ１のデバイス面からはそれぞれ同じ距離だけ下がった配置状態）で平行に、ドット２よりもその高さが少し小さい複数の補助ドット（補助測定用ドット）２０が刻印して形成されている。前記ドット２は例えば、前記実施の形態と同様に５００ｎｍの高さであり、これに対して、補助ドット２０は例えば３００ｎｍといった高さで作成されている。

そして、上記実施の形態と同様に、これらのドット２および補助ドット２０を覆うようにべべル保護膜４を成膜した後、図３に示したと同様なカメラ６や演算処理手段７を備えて、これらのカメラ６や演算処理手段７を用いながら、ベベル研磨工程において、研磨されつつある所定の位置のドット２（例えば、半導体ウェーハ１を平面視して中心から２番目寄りのドット２）、並びに、このドット２に隣接する補助ドット２０のそれぞれ研磨されている径を測定しながらベベル研磨を行う。なお、予め、事前にベベル部１ｂに形成されたべべル保護膜４のドット２の先端部の外形寸法をカメラ６を利用して初期値を測定しておき、補助ドット２０と共にその形状変化を確認しながらベベル研磨を行う。もしベベル研磨量が進み、ドット２の山が研磨されることにより、ドット２の研磨部分の外形寸法が所定量よりも大きくなれば、適正な厚みとなるまで研磨できたと判定して、研磨作業を即停止する。この時、万一、ドット２を研磨し過ぎてドット２の研磨部分が、カメラ６の撮像範囲からはみだした場合でも、補助ドット２０の外形寸法をカメラ６を使い確認することで、研磨しすぎた量を確認することができる。

これにより、半導体ウェーハ１の外周部のベベル部１ｂに万一レジスト残渣が発生し、このレジスト残渣がべべル保護膜４の上に形成されている場合でも、ベベル部１ｂにあるその残渣を除去すべく、事前にベベル部１ｂに形成されたべべル保護膜４のドット２の外形寸法をカメラ６を利用して初期値を測定しておき、ドット２並びにこれに隣接する補助ドット２０の形状変化を確認しながらベベル研磨を行うことで、べべル保護膜４の上のレジスト残渣を良好に除去することができる。また、目標位置（適正な厚み）まで研磨した場合には、適正な厚みまで研磨できたと判定して、研磨作業を終了する。

また、この実施の形態では、ドット２だけでなく補助ドット２０の形状変化を確認しながらベベル研磨を行うので、万一ドット２を研磨し過ぎた場合でも、補助ドット２０の形状変化から研磨しすぎた量を確認することができ、信頼性が向上する。

なお、補助ドット２０の高さを３００ｎｍとしたが、ドット２と補助ドット２０との高さの関係はこの組合わせに限るものではない。
また、この実施の形態では、ドット２、２０を高さを変えて２種類形成した場合を述べたが、さらに、高さを３段階以上変えて形成してもよい。

（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法およびこの製造方法に用いる半導体ウェーハの製造装置について、図９、図１０を参照しながら説明する。ここで、図９は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法におけるベベル研磨工程において、研磨状態を認識する様子を概念的に示す図である。

図９に示すように、この実施の形態においては、半導体ウェーハの製造装置として、ベベル研磨工程において研磨するドット２に向けて電子１０を発射し、検知対象物からの２次電子１１を検知する電子検知部８が設けられている。また、この検知部８には、検知部８からの情報を入力して、２次電子１１を検査した結果、検知対象物）がどのような原子であるかを表示するマイクロコンピュータおよびモニタ等からなる検知情報出力手段９が設けられている。そして、これらの電子検知部８と検知情報出力手段９とにより、ドット位置の最表面元素を分析する元素分析機が構成されている。

この実施の形態においては、ドット形成工程と保護膜形成工程とを上記第１の実施の形態と同様に行うが、この後のベベル研磨工程において、ベベル部１ｂに形成されたドット２に向けて、電子１０を照射し、２次電子１１による原子分析を行う。

例えば、ドット２がべべル保護膜４で覆われている研磨開始時においては、ドット２が未だ研磨されていないため、ドット２のＳｉ組成原子が検出されない。一方、べべル保護膜４を研磨するに従い、ドット２の皮膜部が無くなり、ドット２自身が露出することになる。その際、前記元素分析機により、ドット２に向けて２次電子１１による原子（元素）分析を行うと、べべル保護膜４の組成原子が検出されず、ドット２の組成原子Ｓｉが検出される（または、ドット２の組成原子Ｓｉの検出量が増加する）ことになる。要するに、検出原子状態でドット２の上部が削られたことが間接的に判断できる。この検出メカニズムを使い、研磨状態を認識し、研磨作業の継続または停止の判定をすることができる。

これにより、半導体ウェーハ１の外周部のベベル部１ｂに万一レジスト残渣が発生し、このレジスト残渣がべべル保護膜４の上に形成されている場合でも、ベベル部１ｂにあるその残渣を除去すべく、ベベル部１ｂに形成されたドット２に向けて２次電子１１による原子分析を行い、ドット２の組成原子Ｓｉを検出した（或いは所定量検出した）時点で、ドット２の上部が削られて半導体ウェーハ１が良好な厚みまで研磨されたと判断して、良好なタイミングで研磨作業を終了することができる。

（第５の実施の形態）
以下、本発明の第５の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法およびこの製造方法に用いる半導体ウェーハの製造装置について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。ここで、図１１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第５の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図、図１２は半導体ウェーハの要部を示す斜視図、図１３（ａ）〜（ｆ）は同半導体ウェーハの製造方法のベベル研磨工程およびパターニング工程に関する各工程を示す断面図である。

本実施の形態の半導体ウェーハの製造方法においては、図１１（ａ）および図１２、図１３（ａ）に示すように、半導体ウェーハ１の最外周部分であるベベル部１ｂに複数のドット２を刻印して形成する際に、同時に、微小ドットの集合体からなる微小ドット群５０をベベル部１ｂに形成して刻印している（ドット形成工程）。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）は、微小ドット群５０が形成されている切断面での断面図を示す。複数のドット２と微小ドット群５０とは、図１２に示すように、半導体ウェーハ１のベベル部１ｂにおける周方向にずれた位置に形成され、例えば、図１３に概略的に示すように、各ドット２の高さは約５００ｎｍ、各微小ドット群５０の高さは約２００ｎｍである。また、図１２に示すように、微小ドット群５０は、例えばマイクロＩＤといった２次元マトリクス状に配列され、文字情報を含むＩＤとして活用される。但し、図１１においては、微小ドット群５０をわかり易いように図示しているが、縮尺は実際のものとは違い、例えば微小ドット群５０の大きさは縦横約１００μｍの大きさである。

図１３（ａ）に示すように、微小ドット群５０は、半導体ウェーハ１に何も成膜などが施されていない状態で、半導体ウェーハ１のベベル部１ｂに刻印される。そして、半導体ウェーハ１のベベル部１ｂを被服するようにべべル保護膜４を半導体ウェーハ１表面全面に成膜をする（保護膜形成工程）。そして、図１１（ｂ）、図１３（ｂ）、図１１（ｃ）、図１３（ｃ）に示すように、ＣＭＰプロセスなどを経てべべル保護膜４を仮想削り取り線３まで研磨し、研磨ストッパー膜として機能するべべル保護膜４の箇所だけをドット２および微小ドット群５０にのみ残す（研磨工程）。なお、この際の、研磨位置の管理方法としては、上記実施の形態１〜４で述べた方法の何れかを用いるとよく、これにより、べべル保護膜４を適正な位置（厚み）まで研磨するように管理することができるとともに、半導体ウェーハ１を枚葉管理するために管理したいＩＤ情報として必要な微小ドット群５０を良好に残すことができる。

次に、図１３（ｄ）〜（ｆ）に示すように、半導体ウェーハ１へのプロセス処理の過程で、ＣＶＤ膜５１をレジスト５２によりパターニングする。この場合に、ベベル部１ｂなどにはレジスト５２が存在しないため、ベベル部１ｂの表面がエッチングされて表面が荒れるような状態が発生する。そこで、べべル保護膜４としてエッチングレートの低い材料を採用し、べべル保護膜４をベベル部１ｂに残る構成とする。これにより、べべル保護膜４中に複数のドット２と微小ドット群５０とが被覆された状態で存在し、微小ドット群５０はドライエッチングのダメージを受けない。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）と呼ばれるベベル研磨が実施されるとしても、べべル保護膜４の膜硬度やエッチングレートの選択性により、微小ドット群５０例えばマイクロＩＤ情報などが保護されることになる。これにより、ドット２を利用して、べべル保護膜４の研磨位置を適正な位置に管理することで、半導体ウェーハ１を枚葉管理するために必要なＩＤ情報を良好に残すことができる。

（第６の実施の形態）
以下、本発明の第６の実施の形態に係る半導体ウェーハおよびその製造方法並びに製造装置について、図１４、図１５を参照しながら説明する。ここで、図１４は本発明の第６の実施の形態に係る半導体ウェーハおよび半導体ウェーハの製造装置ならびに製造方法を概念的に示す平面図、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同半導体ウェーハの外形測定平面図である。

この実施の形態では、図１４に示すように、ベベル研磨装置として、半導体ウェーハ１を回転させる回転装置（図示せず）と、半導体ウェーハ１の外周端部を研磨する端部研磨装置１３と、半導体ウェーハ１の外周端部を検出する端部検出部１４と、半導体ウェーハ１のノッチ１２を検出するノッチ検出部１５とが設けられている。端部研磨装置１３には、半導体ウェーハ１の外周端部に向けて研磨部１３ａを前後に動かすアクチュエータ１３ｂが後部に取り付けられている。端部検出部１４は、半導体ウェーハ１の端部の位置を、ノッチ１２からの回転角度に合わせて詳細に計測する。例えば、レーザなどを使って、光の透過／非透過で半導体ウェーハ１の端部位置検出を行う。

また特に、本実施の形態においては、図１４に示すように、半導体ウェーハ１のくぼみ部分に（特に本実施の形態では、半導体ウェーハ１の半径の一番小さいところに）、微小ドット群５０を刻印している。ここで、微小ドット群５０としては、例えば、トレーサビリティーに重要なＩＤを刻印している。

図１５（ａ）、（ｂ）により、更に詳細に説明を行う。２００は、半導体ウェーハ１の製造工程において必ず出来るくぼみ、２００ａは窪んでいる寸法で、ノッチ１２からある角度にあるシリコンの結晶方位に一致する形で存在する。図１５はその実測値を図にしたもので、３００ｃは、半導体ウェーハ１の直径が３００ｍｍの場合の外形線を表し、３００ｍａｘは実測値の最大直径を円で表したもの、３００ｍｉｎは実測値の最小直径を円で表したものである。例えば、図１５（ａ）に示す半導体ウェーハ１では、ノッチ１２より９０度・１８０度・２７０度あたりに最大外形部分があり、４５度・１３５度・２２５度・３１５度におおよそ最小半径部が存在している。その差は最大２０μｍ窪むと言われている。理由は、シリコンの結晶方位により、半導体ウェーハ１の製造過程で必須であるエッチング工程にて、エッチングレートの差が出てしまうためである。例えば、ノッチ１２から４５度・１３５度・２２５度・３１５度では小さな直径値を示すのは、より多くエッチングされるからである。半導体ウェーハ１の製造工程にて一部の違いが出ることもあるが、必ずある規則性をもって窪む位置が存在することが分かる。

そして、本実施の形態では、このくぼみに、トレーサビリティーに重要なＩＤなどのデータからなる微小ドット群５０を刻印している。
そして、ベベル研磨工程において、端部検出部１４にてノッチ１２からの角度データをもとに、回転装置により半導体ウェーハ１を回転させながら、端部研磨部１３を前後させて、半導体ウェーハ１の最外周で半導体ウェーハ１を研磨する。また、半導体ウェーハ１の最外周からさらに任意の距離、例えば１０μｍだけ内側にオフセットすることで、ウェーハ外周部を１０μｍ小さくしながら研磨することができる。

しかしながら、本実施の形態では、図１４に示すように、半導体ウェーハ１のくぼみ部分に（特に本実施の形態では、半導体ウェーハ１の半径の一番小さいところに）、トレーサビリティーに重要なＩＤなどの微小ドット群５０を刻印しているので、ベベル研磨を実施した後においても、研磨の影響を受けず、微小ドット群５０が良好に残る。これにより、例えば裏面Ｔ７のような組立て工程にて裏面研磨にてＩＤが消失するといったことを防止でき、このような不具合の防止に対して非常に有効である。

以上のように、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法および製造装置によれば、ベベル部１ｂでの膜はがれやチッピングといったパーティクルなどの発生原因（歩留まり低下原因）を取り除くベベル研磨の効果を向上させると同時に、半導体ウェーハ１のベベル部１ｂに存在する上に凸形状の、識別情報など、管理に必要なドット２、５０を消失させることのないベベル研磨を行うことができる。

本発明の半導体ウェーハの製造方法および製造装置、半導体ウェーハは、枚葉管理される半導体ウェーハの製造方法として、特に適しているがこれに限るものではなく、半導体ウェーハのベベル部からパーティクルなどの発生原因を取り除くことができながら、各種情報をドットとして良好に残すシステムに用いられる各種の半導体ウェーハの製造方法および製造装置、半導体ウェーハに適用できる。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図 本発明の第１の実施の形態におけるベベル研磨方法を示す斜視図 本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法におけるベベル研磨工程において、研磨状態を認識する様子を概略的に示す図 （ａ）は同半導体ウェーハの製造方法におけるドットの箇所の概略的な平面図、（ｂ）はドットの箇所の概略的な断面図 同半導体ウェーハの製造方法において、ドットをカメラで撮像して表示させたイメージを示す図 （ａ）および（ｂ）は、同半導体ウェーハの製造方法において、カメラに設けられたＣＣＤの１画素を升目状にモデリングしてイメージセンシングした、研磨前および研磨後の画像イメージを示した図 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図 同実施の形態に係る半導体ウェーハの要部を示す斜視図 本発明の第４の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法におけるベベル研磨工程において、研磨状態を認識する様子を概念的に示す図 （ａ）および（ｂ）は、同実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法のドットの箇所の研磨前および研磨後の断面図 （ａ）〜（ｃ）は本発明の第５の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法の、特にベベル研磨工程に関する各工程を示す断面図 同半導体ウェーハの要部を示す斜視図 （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ同半導体ウェーハの製造方法のベベル研磨工程およびパターニング工程に関する各工程を示す断面図 本発明の第６の実施の形態に係る半導体ウェーハおよび半導体ウェーハの製造装置ならびに製造方法を概念的に示す平面図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ同半導体ウェーハの外形測定平面図

符号の説明

１：半導体ウェーハ
１ｂ：ベベル部
２：ドット
３：仮想削り取り線
４：べべル保護膜
６：カメラ
７：演算部分
８：電子検知部
９：検知情報出力手段
１０：電子
１１：２次電子
１２：ノッチ
１３ａ：端部研磨部
１３ｂ：アクチュエータ
１４：端部検出部
１５：ノッチ検出部
５０：微小ドット群
２００：くぼみ

Claims (15)

1. 半導体ウェーハのベベル部に凸状の複数のドットを形成するドット形成工程と、半導体ウェーハのベベル部に、前記複数のドットを覆う状態で、ベベル保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記複数のドットを覆う状態で形成された前記ベベル保護膜と前記複数のドットとを同時に研磨する研磨工程とを有することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 研磨工程において、所定位置のドットの研磨状態に基づいて研磨作業の継続または停止を判定することを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
3. 研磨工程において、研磨されつつある所定の位置のドットの研磨されている部分の径を測定しながらベベル研磨を行い、前記測定した径に基づいて研磨作業の継続または停止を判定することを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハの製造方法。
4. ドット形成工程において、半導体ウェーハのベベル部に互いに高さの異なる複数のドットを形成し、研磨工程において、高さの一番高い主測定用ドットの研磨している径と、次に高さの高い補助測定用ドットの研磨している径とを測定しながらベベル研磨を行い、前記主測定用ドットの研磨状態の径と補助測定用ドットの径の研磨状態の径とのデータに基づいて、ベベル保護膜及び主測定用ドットの研磨異常を検出することを特徴する請求項３記載の半導体ウェーハの製造方法。
5. ベベル研磨工程において、研磨するドットに対応する研磨位置の元素を検出して分析し、ドットに含まれる元素の検知状態に基づいて研磨作業の継続または停止を判定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
6. ベベル研磨工程において、半導体ウェーハを回転させるとともに半導体ウェーハの外周端部の位置を検出しながら、半導体ウェーハの外周側から外周端部を研磨し、半導体ウェーハの外周端部の研磨量に基づいて研磨作業の継続または停止を判定することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
7. 半導体ウェーハのベベル部に、半導体ウェーハの識別情報を表すドットを形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
8. 半導体ウェーハのベベル部に凸状のドットを形成するドット形成手段と、半導体ウェーハのベベル部に、前記ドットを覆う状態で、ベベル保護膜を形成する保護膜形成手段と、前記ドットを覆う状態で形成された前記ベベル保護膜と前記ドットとを同時に研磨する研磨手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハの製造装置。
9. ドットの研磨部分の径を測定するドット径測定手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の半導体ウェーハの製造装置。
10. 研磨するドットに対応する研磨位置の元素を検出して分析する分析手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の半導体ウェーハの製造装置。
11. 半導体ウェーハを回転させる手段と、半導体ウェーハの外周側から半導体ウェーハの外周端部を研磨する研磨手段と、半導体ウェーハの外周端部の位置を検出する位置検出手段とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハの製造装置。
12. 凸状の研磨状態判定用のドットがベベル部に形成されていることを特徴とする半導体ウェーハ。
13. ベベル部の、半径方向に対して同じ相対位置で、周方向に対して異なる位置に、高さの異なる複数の研磨状態測定用のドットが形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウェーハ。
14. 研磨状態判定用のドットよりも高さが低く、半導体ウェーハの識別情報を表す微小ドットが形成されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体ウェーハ。
15. 半導体ウェーハの半径の一番小さい箇所に、半導体ウェーハの識別情報を表す凸形状の微小ドットが形成されていることを特徴とする半導体ウェーハ。

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