(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハのベベル部に成膜された膜の密着性が良好となるように、ベベル部の表面粗さが適切に設定されたウェハを得る。【解決手段】半導体装置の製造方法は、ウェハ１のベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、ベベル部２を研磨する工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハのベベル部の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、前記ベベル部を研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記研磨する工程では、前記表面粗さを０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記表面粗さをモニターしながら、前記研磨する工程を行い、前記モニターされる前記表面粗さが所定の表面粗さとなると、前記研磨を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記研磨する工程の後で、
前記ベベル部を含む前記半導体ウェハの表面上に膜を成膜する工程を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記膜は、ＴｉＮ膜、Ｔａ膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミ膜及びＣｕ膜のうちの何れかの膜であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体ウェハのベベル部の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、前記ベベル部を研磨するベベル研磨部を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記表面粗さをモニターする粗さモニター計と、
前記ベベル研磨部を制御する制御部と、
を更に有し、
前記制御部は、前記粗さモニター計によりモニターされる前記表面粗さが所定の表面粗さとなると、前記研磨を終了させることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、半導体装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体ウェハ（以下、単にウェハ）の周縁部（ベベル部）を鏡面研磨することが記載されている。ベベル部の表面粗さ（Ｒａ）は、同文献に記載されているように、２０ｎｍ以下とすることが一般的であった。
【０００３】
なお、特許文献１には、ウェハの表面全体にポリシリコン膜を形成した場合に、ベベル部の微小な凹凸内に入り込んだポリシリコンが残存することによって、後工程で悪影響が生じることについても記載されている。特許文献１の技術は、このような悪影響を避けるためにベベル部の表面粗さ（Ｒａ）を２０ｎｍ以下とするものであり、同文献には、研磨によって、より平滑な鏡面に加工することが望ましい旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者の検討によれば、以下の知見が得られた。
ベベル部の微細な凹凸上に成膜された膜は密着性が悪いため、膜剥がれを起こすことがある。膜剥がれが生じると、剥がれた膜がウェハに付着し、歩留まり低下を起こす要因となる。特許文献１には、ベベル部の表面粗さ（Ｒａ）を２０ｎｍ以下とすることが記載されているが、２０ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）は、現在では粗いレベルであり、そのレベルの表面粗さでは、成膜する膜種によっては膜剥がれが生じてしまう。
また、上述のように、特許文献１には、表面粗さが小さいほど好ましい旨の記載がある。しかし、本発明者は、ベベル部の表面粗さが小さすぎると、その表面の凹凸が少なくなりすぎて、成膜された膜とウェハとの密着性がむしろ悪化することを見出した。
【０００６】
このように、ウェハのベベル部に成膜された膜の密着性が良好となるように、ベベル部の表面粗さが適切に設定されたウェハを得ることは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者が、ウェハのベベル部の表面粗さの適切な値について検討した結果、その表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下である場合に、ウェハのベベル部に成膜された膜の密着性が良好となる、という知見が得られた（図２参照）。
【０００８】
そこで、本発明は、半導体ウェハのベベル部の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、前記ベベル部を研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【０００９】
この製造方法によれば、ベベル部の表面の凹凸を適度に小さくすることができるので、この凹凸が大き過ぎることによってベベル部に成膜された膜が剥がれてしまうことを抑制できる。
しかも、この凹凸が過度に小さくはならないようにできるため、ベベル部の表面と、ベベル部に成膜された膜との適度な密着性を確保することができ、このことによっても、ベベル部に成膜された膜が剥がれてしまうことを抑制できる。
このように、ベベル部に成膜された膜の密着性を良好にし、その膜剥がれを抑制することができる。
すなわち、ウェハのベベル部に成膜された膜の密着性が良好となるように、ベベル部の表面粗さが適切に設定されたウェハを得ることができる。
【００１０】
また、本発明は、半導体ウェハのベベル部の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、前記ベベル部を研磨するベベル研磨部を有することを特徴とする半導体装置の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェハのベベル部に成膜された膜の密着性が良好となるように、ベベル部の表面粗さが適切に設定されたウェハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図２】ウェハのベベル部の表面粗さと膜剥がれの起こり易さとの関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造装置のベベル研磨部を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造装置を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造装置を示すブロック図である。
【図６】比較例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、それぞれ、半導体ウェハ１（以下、単にウェハ１）の一部分の断面を示す。このうち、図１（ａ）はベベル部２の研磨前の状態を示し、図１（ｂ）はベベル部２の研磨後の状態を示し、図１（ｃ）はベベル部２の研磨後にウェハ１の表面上に膜４を成膜した状態を示す。
【００１５】
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、ウェハ１のベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、ベベル部２を研磨する工程を有する。以下、詳細に説明する。
【００１６】
先ず、単結晶引き上げ法によって、シリコン単結晶インゴット（図示略）を製造する。次に、このシリコン単結晶インゴットの外周研削を行う。次に、結晶方向の位置決めの為の加工として、例えば、ノッチ加工を単結晶インゴットに対して行う。次に、ワイヤソーによりシリコン単結晶インゴットをスライスし、スライスウェハを得る。
【００１７】
次に、このスライスウェハに対し、研削砥石を用いたベベル部（外周部：図１のベベル部２参照）の面取りを行う。次に、両面ラッピング加工によりそのウェハを均一な厚みと平行度、平面度及びある程度の面粗さを持つまでに仕上げる。次に、そのウェハを、加工歪除去及び清浄化のために、酸またはアルカリにてエッチング加工することにより、加工ダメージ層を除去する。
【００１８】
次に、そのウェハ１に対して、両面研磨により、鏡面仕上げを行う。この研磨では、例えば、先ず、ウェハ１の表裏の面１ａ、１ｂ（図１参照）の研磨を行った後で、ベベル部２の研磨を行う。なお、図１（ａ）は、ウェハ１の表裏の面１ａ、１ｂの研磨を行った後、且つ、ベベル部２の研磨を行う前の状態を示す。この段階では、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）は、１０ｎｍ以上である。なお、表面粗さの単位であるＲａは、算術平均粗さである。ベベル部２の表面には、微小な凹凸３が存在する。
【００１９】
ここで、本実施形態では、ウェハ１のベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、ベベル部２を研磨する。より好ましくは、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とする（図１（ｂ））。
【００２０】
ここで、ベベル部２の研磨は、以下に説明するような、半導体装置の製造装置を用いて行うことができる。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造装置１００（図４）が有するベベル研磨部１１０を示す図である。
【００２２】
ベベル研磨部１１０は、ウェハ１のベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下となるように、ベベル部２を研磨する。
【００２３】
ベベル研磨部１１０は、ウェハ１を支持するステージ（図示略）と、ベベル部２を研磨する１つ又は複数（例えば、図３に示すように４つ）の研磨ユニット１１１と、を有する。
【００２４】
ステージは、例えば、該ステージの上面によってウェハ１を水平に支持し、且つ、該ステージの回転に伴わせてウェハ１を回転させる。その回転軸は、平面視におけるウェハ１の中心と一致する。
ステージにおいてウェハ１を支持する部位の寸法（平面寸法）は、ウェハ１の平面寸法よりも小さく、ウェハ１は、ベベル部２がステージよりも外方に張り出すように、ステージ上に保持される。
なお、ステージは、ウェハ１を吸着保持することが好ましい。
【００２５】
各研磨ユニット１１１は、例えば、研磨テープ１１２と、一対の（例えば上下一対の）プーリ１１３と、を有する。
【００２６】
一対のプーリ１１３間には、研磨テープ（研磨クロス）１１２が架け渡されている。
各研磨ユニット１１１は、ステージ上に保持されたウェハ１の周囲に、例えば等間隔に配置されている。
研磨ユニット１１１の一対のプーリ１１３のうち、上側のプーリ１１３は、ウェハ１よりも上に位置し、下側のプーリ１１３は、ウェハ１よりも下に位置している。
研磨テープ１１２において、一対のプーリ１１３間の部位（以下、研磨部位１１２ａ）は、ウェハ１のベベル部２に対して所定の張力を以て接触している。
このため、ステージを回転させることにより、研磨テープ１１２とベベル部２との間に摩擦が生じて、ベベル部２が研磨テープ１１２により研磨される。
【００２７】
ここで、研磨を行う時間の長さ（以下、研磨時間）を適切に調節することにより、ベベル部２が所望の表面粗さとなるように、ベベル部２を研磨することができる。
【００２８】
製造装置１００は、例えば、株式会社荏原製作所製のＥＡＣ３００シリーズであることが挙げられる。研磨テープ１１２は、例えば、ｓｕｂａ４００などの不織布であることが挙げられる。
【００２９】
図４は、製造装置１００のブロック図である。
図４に示すように、ベベル研磨部１１０は、ステージを回転させるステージ回転モータ１１４を有している。製造装置１００は、ステージ回転モータ１１４等の動作制御を行う制御部２２０を有している。
例えば、ステージ回転モータ１１４によりステージを回転させる時間の長さを制御部２２０が適切に調節することにより、ベベル部２が所望の表面粗さとなるように、ベベル部２を研磨することができる。ステージを回転させる時間の長さは、例えば、予め実験により求められ、その時間が制御部２２０に記憶保持されている。
【００３０】
このような製造装置１００を用いてベベル部２を研磨することにより得られたウェハ１を使用して半導体装置を製造する。この製造工程において、異物がウェハ１に付着すると、歩留まり低下に繋がるため、ウェハ１への異物付着は極力避ける必要がある。
【００３１】
この製造工程には、成膜工程が含まれ、この成膜工程にて、ベベル部２を含むウェハ１の表面（例えば、表側の面１ａ）上に各種の膜４を成膜する（図１（ｃ））。この膜４はウェハ１のベベル部２上にも成膜される。この膜４は、例えば、ＴｉＮ膜、Ｔａ膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミ膜及びＣｕ膜のうちの何れかの膜とすることができる。
【００３２】
ここで、図２はウェハ１のベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を複数段階に変化させて、それぞれについて、膜剥がれの起こり易さ（膜剥がれポテンシャル）を評価した実験結果を示す図である。膜剥がれとは、ベベル部２から膜４が剥離することである。膜剥がれポテンシャルは、ウェハ１上の異物の個数にて表される。これは、特にベベル部２からの膜剥がれによりウェハ１の周縁部に発生した異物（パーティクル）の個数として表される。膜剥がれポテンシャルが小さい（ウェハ１上の異物個数が少ない）ほど、膜剥がれがし難い。この実験では、膜４として、ＴｉＮ膜を用いた。
【００３３】
図２に示される実験結果から、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下とすることにより、膜剥がれポテンシャルを抑制できることが分かる。特に、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とすることにより、膜剥がれポテンシャルを顕著に抑制できることが分かる。
これは、ベベル部２の表面の凹凸３の大きさが適度な大きさとなり、ベベル部２の表面と膜４との十分な密着性が得られるためである。つまり、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ未満の場合と比べて、ベベル部２と膜４との接触面積が増大することにより、それらの密着性が向上する結果として、膜剥がれが起き難くなる。また、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が１．４ｎｍを超える場合は、膜剥がれのポテンシャルは大きく違わないが、ベベル部２の表面が荒れているため、膜が針状に成膜されるので、その膜が容易に折れ、ウェハ１上に異物欠陥として付着するという問題が生じる。すなわち、膜剥がれが起き難く、且つ、成膜された膜が針状となって折れやすくなるポテンシャルが少ないようなベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）の範囲が、０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下の範囲である。
【００３４】
一方、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ未満の場合、又は、該表面粗さが１．４ｎｍを超える場合は、膜剥がれポテンシャルが大きくなり、膜剥がれが起こりやすい。
【００３５】
図６は比較例に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、それぞれ、ウェハ１の一部分の断面を示す。比較例１に係る製造方法では、図６（ａ）に示すように、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）は１．４ｎｍを超える（例えば、１０ｎｍ）。一方、比較例２に係る製造方法では、図６（ｂ）に示すように、該表面粗さは、０．４ｎｍ未満（例えば、０．１ｎｍ）である。図２に示される結果から分かるように、これらの場合には、膜剥がれが生じやすい。
図６（ｃ）はベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が０．１ｎｍのウェハ１上に膜４を成膜する工程を示し、図６（ｄ）はこの工程の後で膜４がベベル部２から剥がれた様子（膜剥がれ５が生じた様子）を示す模式図である。
【００３６】
以上のような第１の実施形態によれば、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下とすることにより、ベベル部２の表面の凹凸３を適度に小さくすることができるので、この凹凸３が大き過ぎることによってベベル部２に成膜された膜４が剥がれてしまうことを抑制できる。
しかも、この凹凸３が過度に小さくはならないようにできるので、ベベル部２の表面と、膜４との適度な密着性を確保することができ、このことによっても、膜４が剥がれてしまうことを抑制できる。
このように、ベベル部２の表面粗さを一定範囲内に制御することによって、ベベル部２に成膜された膜４の密着性を良好にし、その膜剥がれを抑制することができる。
すなわち、ウェハ１のベベル部２に成膜された膜４の密着性が良好となるように、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）が適切に設定されたウェハ１を得ることができる。
よって、剥がれた膜４に起因する半導体装置の歩留まり低下を抑制することができる。
【００３７】
〔第２の実施形態〕
図５は第２の実施形態に係る半導体装置の製造装置１００を示すブロック図である。
本実施形態では、製造装置１００は、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）をモニターする粗さモニター計２１０と、ベベル研磨部１１０を制御する制御部２２０と、を更に有し、制御部２２０は、粗さモニター計２１０によりモニターされる表面粗さが所定の表面粗さとなると、研磨を終了させる。
【００３８】
粗さモニター計２１０としては、例えば、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡法）を利用した測定装置（例えば、オリンパス株式会社製のＮＶ２０００等）を用いることができる。この粗さモニター計２１０は、ベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）を随時に計測し、その計測結果を制御部２２０に出力する。
【００３９】
制御部２２０は、粗さモニター計２１０から入力される計測結果を監視し、その値が所定の表面粗さ（例えば、０．４ｎｍ以上１．４ｎｍ以下）となると、ベベル研磨部１１０によるベベル部２の研磨動作を終了させる。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、粗さモニター計２１０によりベベル部２の表面粗さ（Ｒａ）をモニターしながら、ベベル研磨部１１０によってベベル部２を研磨する。そして、モニターされる表面粗さが所定の表面粗さとなると、ベベル部２の研磨を終了する。
【００４１】
一般的には、研磨を行う際、研磨布の磨耗により研磨状態が変わるため、ベベル部２の表面粗さを正確に制御することは難しい。
これに対し、本実施形態では、粗さモニター計２１０によりベベル部２の表面粗さを随時モニターしながらベベル部２を研磨し、モニターされる表面粗さが所定の表面粗さとなると研磨を終了するので、ベベル部２の表面粗さを正確に制御することができる。よって、より高精度にベベル部２の表面粗さを制御することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 半導体ウェハ
１ａ 面（表面）
１ｂ 面（裏面）
２ ベベル部
３ 凹凸
４ 膜
５ 膜剥がれ
１００ 半導体装置の製造装置
１１０ ベベル研磨部
１１１ 研磨ユニット
１１２ 研磨テープ
１１２ａ 研磨部位
１１３ プーリ
１１４ ステージ回転モータ
２１０ 粗さモニター計
２２０ 制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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