(57)【要約】【課題】  １枚のウエーハに複数の研磨工具によって研磨した複数の研磨領域を有するサンプルウエーハおよびサンプルウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】  サンプルウエーハは、ウエーハの被研磨面に中心領域から外周に亘って複数の研磨工具によってそれぞれ研磨された複数の環状の研磨領域が形成されている。【選択図】        図１１
2006313786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハの被研磨面に中心領域から外周に亘って複数の研磨工具によってそれぞれ研磨された複数の環状の研磨領域が形成されている、
ことを特徴とするサンプルウエーハ。
【請求項２】
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研磨する研磨工具を着脱可能に装着するマウンターを備えた研磨手段とを具備する研磨装置を用い、該マウンターに複数の研磨工具を順次に装着し、該チャックテーブルおよび該研磨工具を回転しつつ該研磨工具を該チャックテーブルに保持されたウエーハの被研磨面に押圧することにより、ウエーハの被研磨面に複数の研磨領域を形成するサンプルウエーハの製造方法あって、
該マウンターに第１の研磨工具を装着し、該第１の研磨工具の外周縁を該チャックテーブルの回転中心付近に位置付け、ウエーハの被研磨面を中心領域から外周に亘って研磨し第１の研磨領域を形成する第１の研磨工程と、
該マウンターに第２の研磨工具を装着し、該第２の研磨工具の外周縁を該第１の研磨工程によって研磨された該第１の研磨領域の所定位置に位置付け、該第１の研磨領域の中心側の一部を残した状態で外周に亘って研磨し第２の研磨領域を形成する第２の研磨工程と、を含む、
ことを特徴とするサンプルウエーハの製造方法。
【請求項３】
該第１の研磨工程において、該第１の研磨工具の外周縁を該チャックテーブルの回転中心から所定量外周側に位置付け、ウエーハの被研磨面における中心領域に未研磨領域を残存せしめる、請求項２記載のサンプルウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の研磨工具によって研磨加工された複数の研磨領域を有するサンプルウエーハおよびサンプルウエーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が複数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前にその裏面を研磨装置によって研磨して所定の厚さに形成されている。研磨装置に装着される研磨工具としては、例えば粗研磨工具、中研磨工具、仕上げ研磨工具、鏡面研磨工具が用意され、研磨目的に応じて適宜選択して使用される。
【０００３】
また、研磨工具によって研磨された研磨状態を視覚で確認できるように、各研磨工具によってそれぞれウエーハを研磨し、各研磨工具毎にサンプルウエーハを製造している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、各研磨工具毎にサンプルウエーハを製造することは、研磨工具の種類に対応した複数のサンプルウエーハを製作する必要があり、不経済であるとともにサンプルウエーハの管理が煩雑となる。
また、複数のサンプルウエーハを並べて研磨状態を比較検討する際に、サンプルウエーハの反射角度を同一にすることは難しく、反射条件が異なって正確に比較できないという問題もある。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、１枚のウエーハに複数の研磨工具によって研磨した複数の研磨領域を有するサンプルウエーハおよびサンプルウエーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハの被研磨面に中心領域から外周に亘って複数の研磨工具によってそれぞれ研磨された複数の環状の研磨領域が形成されている、
ことを特徴とするサンプルウエーハが提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研磨する研磨工具を着脱可能に装着するマウンターを備えた研磨手段とを具備する研磨装置を用い、該マウンターに複数の研磨工具を順次に装着し、該チャックテーブルおよび該研磨工具を回転しつつ該研磨工具を該チャックテーブルに保持されたウエーハの被研磨面に押圧することにより、ウエーハの被研磨面に複数の研磨領域を形成するサンプルウエーハの製造方法あって、
該マウンターに第１の研磨工具を装着し、該第１の研磨工具の外周縁を該チャックテーブルの回転中心付近に位置付け、ウエーハの被研磨面を中心領域から外周に亘って研磨し第１の研磨領域を形成する第１の研磨工程と、
該マウンターに第２の研磨工具を装着し、該第２の研磨工具の外周縁を該第１の研磨工程によって研磨された該第１の研磨領域の所定位置に位置付け、該第１の研磨領域の中心側の一部を残した状態で外周に亘って研磨し第２の研磨領域を形成する第２の研磨工程と、を含む、
ことを特徴とするサンプルウエーハの製造方法が提供される。
【０００８】
上記第１の研磨工程において、該第１の研磨工具の外周縁を該チャックテーブルの回転中心から所定量外周側に位置付け、ウエーハの被研磨面における中心領域に未研磨領域を残存せしめることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるサンプルウエーハは、１枚のウエーハに複数の研磨工具によってそれぞれ複数の環状の研磨領域が形成されているので、経済的であるとともにサンプルウエーハの管理が容易となる。また、サンプルウエーハは、１枚のウエーハに複数の環状の研磨領域が形成されているので、研磨状態を比較検討する際に、複数の研磨領域の反射角度を同一にすることができ、複数の研磨領域を正確に比較検討することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成されたサンプルウエーハおよびサンプルウエーハの製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には本発明によるサンプルウエーハの製造方法を実施するための研磨装置の斜視図が示されている。
図示の研磨装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１２】
研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１３】
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状のマウンター３２４が設けられている。なお、マウンター３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。このマウンター３２４の下面に研磨工具４が着脱可能に装着される。
【００１４】
ここで、上記マウンター３２４に着脱可能に装着される研磨工具４について、図２乃至図５を参照して説明する。
図２に示す研磨工具は粗研磨工具４aで、環状の支持部材４１aと、該環状の支持部材４１aの下面に同一円周上に装着された複数個の電鋳砥石４２aとからなっている。環状の支持部材４１aは、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数のねじ穴４１１ａが形成されている。このよう構成された粗研磨工具４aは、図１に示すように環状の支持部材４１aを上記マウンター３２４の下面に位置付け、マウンター３２４に形成されている貫通孔を通して環状の支持部材４１aに形成されているねじ孔４１１ａに締結ボルト３２５を螺着することによって、マウンター３２４に装着される。
【００１５】
図３に示す研磨工具は中研磨工具４ｂで、環状の支持部材４１bと、該環状の支持部材４１bの下面に同一円周上に装着された複数個のレジンボンド砥石４２bとからなっている。この中研磨工具４ｂも上記粗研磨工具４aと同様に、図１に示すように環状の支持部材４１bを上記マウンター３２４の下面に位置付け、マウンター３２４に形成されている貫通孔を通して環状の支持部材４１bに形成されているねじ孔４１１bに締結ボルト３２５を螺着することによって、マウンター３２４に装着される。
【００１６】
図４に示す研磨工具は仕上げ研磨工具４cで、環状の支持部材４１cと、該環状の支持部材４１cの下面に同一円周上に装着された複数個のポーラスビトリファイド砥石４２cとからなっている。この仕上げ研磨工具４cも上記粗研磨工具４aおよび中研磨工具４ｂと同様に、図１に示すように環状の支持部材４１cを上記マウンター３２４の下面に位置付け、マウンター３２４に形成されている貫通孔を通して環状の支持部材４１cに形成されているねじ孔４１１cに締結ボルト３２５を螺着することによって、マウンター３２４に装着される。
【００１７】
図５に示す研磨砥石は鏡面研磨工具４dで、円盤状の支持部材４１dと、該円盤状の支持部材４１dの下面に装着された円形状のバフ砥石４２dとからなっている。円盤状の支持部材４１dは、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数のねじ穴４１１dが形成されている。このよう構成された鏡面研磨工具４dは、図１に示すように円盤状の支持部材４１dを上記マウンター３２４の下面に位置付け、マウンター３２４に形成されている貫通孔を通して円盤状の支持部材４１dに形成されているねじ孔４１１dに締結ボルト３２５を螺着することによって、マウンター３２４に装着される。
【００１８】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研磨ユニット送り機構５を備えている。この研磨ユニット送り機構５は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド５１を具備している。この雄ねじロッド５１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材５２および５３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材５２には雄ねじロッド５１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ５４が配設されており、このパルスモータ５４の出力軸が雄ねじロッド５１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド５１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ５４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ５４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００１９】
図１を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構６が配設されている。チャックテーブル機構６は、チャックテーブル６１と、該チャックテーブルの周囲を覆うカバー部材６２と、該カバー部材６２の前後に配設された蛇腹手段６３および６４を具備している。チャックテーブル６１は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル６１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記スピンドルユニット３２を構成する研磨工具４と対向する研磨域２５との間で移動せしめられる。蛇腹手段６３および６４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段６３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材６２の前端面に固定されている。蛇腹手段６４の前端はカバー部材６２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル６１が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段６３が伸張されて蛇腹手段６４が収縮され、チャックテーブル６１が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段６３が収縮されて蛇腹手段６４が伸張せしめられる。
【００２０】
以上のように構成された研磨装置を用いて、サンプルウエーハを製造する方法について説明する。
図６には、サンプルウエーハを形成するためのシリコンからなる円板状のウエーハ１０の斜視図が示されている。このウエーハ１０をサンプルウエーハに形成するには、スピンドルユニット３２のマウンター３２４に先ず第１の研磨工具として図２に示す粗研磨工具４aを装着する。
そして、ウエーハ１０の被研磨面１０aを上側にして図１に示す研磨装置の被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル６１上に載置する。このとき、チャックテーブル６１の回転中心とウエーハ１０の中心が一致するようにウエーハ１０を載置する。このようにしてチャックテーブル６１上に載置されたウエーハ１０は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル６１上に吸引保持される。チャックテーブル６１上にウエーハ１０を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル６１を矢印２３ａで示す方向に移動し研磨域２５に位置付ける。そして、図７に示すように粗研磨工具４aの複数の電鋳砥石４２aの外周縁がチャックテーブル６１の回転中心P、即ちウエーハ１０の中心付近に位置付ける。図７に示す実施形態においては、粗研磨工具４aの電鋳砥石４２aの外周縁がチャックテーブル６１の回転中心Pと所定の間隔S１を設けて位置付けられる。
【００２１】
このように粗研磨工具４aとチャックテーブル６１に保持されたウエーハ１０が図７に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６１を図７において矢印６１０で示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、粗研磨工具４aを矢印４０で示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、粗研磨工具４aを下降して複数個の電鋳砥石４２aをウエーハ１０の上面である被研磨面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０の被研磨面は中心領域から外周に亘って粗研磨され、第１の研磨領域としての粗研磨領域１０１が形成される（第１の研磨工程）。なお、図７に示す実施形態においては、粗研磨工具４aの電鋳砥石４２aの外周縁がチャックテーブル６１の回転中心Pと所定の間隔Sをもって位置付けられているので、ウエーハ１０の被研磨面１０aにおける中心領域に未研磨領域１００が残存せしめられる。
【００２２】
第１の研磨工程を実施したならば、スピンドルユニット３２のマウンター３２４に装着されている粗研磨工具４aを取り外し、第２の研磨工具として図３に示す中研磨工具４ｂをマウンター３２４に装着する。そして、図８に示すように中研磨工具４ｂの複数のレジンボンド砥石４２bの外周縁が上記第１の研磨工程によってウエーハ１０の被研磨面に形成された粗研磨領域１０内の所定位置に位置付ける。図８に示す実施形態においては、中研磨工具４ｂのレジンボンド砥石４２bの外周縁が粗研磨領域１０１の内周縁と所定の間隔S2を設けて位置付けられる。このように中研磨工具４ｂとチャックテーブル６１に保持されたウエーハ１０が図８に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６１を図８において矢印６１０で示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、中研磨工具４ｂを矢印４０で示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、中研磨工具４ｂを下降して複数個のレジンボンド砥石４２bをウエーハ１０の被研磨面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０の被研磨面１０aは上記間隔S2の幅を有する環状の粗研磨領域１０１を残して外周に亘り中研磨され、第２の研磨領域としての中研磨領域１０２が形成される（第２の研磨工程）。
【００２３】
第２の研磨工程を実施したならば、スピンドルユニット３２のマウンター３２４に装着されている中研磨工具４ｂを取り外し、第３の研磨工具として図４に示す仕上げ研磨工具４cをマウンター３２４に装着する。そして、図９に示すように仕上げ研磨工具４cの複数個のポーラスビトリファイド砥石４cの外周縁が上記第２の研磨工程によってウエーハ１０の被研磨面１０aに形成された中研磨領域１０２内の所定位置に位置付ける。図９に示す実施形態においては、仕上げ研磨工具４cのポーラスビトリファイド砥石４cの外周縁が中研磨領域１０２の内周縁と所定の間隔S2を設けて位置付けられる。このように仕上げ研磨工具４cとチャックテーブル６１に保持されたウエーハ１０が図９に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６１を図９において矢印６１０で示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、仕上げ研磨工具４cを矢印４０で示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、仕上げ研磨工具４cを下降して複数個のポーラスビトリファイド砥石４cをウエーハ１０の被研磨面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０の被研磨面１０aは上記間隔S2の幅を有する環状の中研磨領域１０２を残して外周に亘り仕上げ研磨され、第３の研磨領域としての仕上げ研磨領域１０３が形成される（第３の研磨工程）。
【００２４】
第３の研磨工程を実施したならば、スピンドルユニット３２のマウンター３２４に装着されている仕上げ研磨工具４cを取り外し、第４の研磨工具として図５に示す鏡面研磨工具４dをマウンター３２４に装着する。そして、図１０に示すように鏡面研磨工具４dの円形状のバフ砥石４dの外周縁が上記第３の研磨工程によってウエーハ１０の被研磨面１０aに形成された仕上げ研磨領域１０３内の所定位置に位置付ける。図１０に示す実施形態においては、鏡面研磨工具４dの円形状のバフ砥石４dの外周縁が仕上げ研磨領域１０３の内周縁と所定の間隔S2を設けて位置付けられる。このように鏡面研磨工具４dとチャックテーブル６１に保持されたウエーハ１０が図１０に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６１を図１０において矢印６１０で示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、鏡面研磨工具４dを矢印４０で示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、鏡面研磨工具４dを下降して円形状のバフ砥石４dをウエーハ１０の被研磨面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０の被研磨面１０aは上記間隔S2の幅を有する環状の仕上げ研磨領域１０３を残して外周に亘り鏡面研磨され、第４の研磨領域としての環状の鏡面研磨領域１０４が形成される（第４の研磨工程）。
なお、上述した各研磨工程においては、研磨工具による研磨部に研磨液が適宜供給される。
【００２５】
以上のようにして、第１の研磨工程乃至第４の研磨工程を実施することにより、ウエーハ１０の被研磨面には図１１に示すように中心部に未研磨領域１００が残存し、この未研磨領域１００の外周側に環状の粗研磨領域１０１が形成され、この粗研磨領域１０１の外周側に環状の中研磨領域１０２が形成され、この中研磨領域１０２の外周側に環状の仕上げ研磨領域１０３が形成され、この仕上げ研磨領域１０３の外周側に環状の鏡面研磨領域１０４が形成されたサンプルウエーハ１１０が形成される。このようにサンプルウエーハ１１０は、１枚のウエーハに複数の研磨工具によってそれぞれ複数の環状の研磨領域が形成されているので、経済的であるとともにサンプルウエーハの管理が容易となる。また、サンプルウエーハ１１０は、１枚のウエーハに複数の研磨工具によってそれぞれ複数の環状の研磨領域が形成されているので、研磨状態を比較検討する際に、複数の研磨領域の反射角度を同一にすることができ、複数の研磨領域を正確に比較検討することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による研磨方法を実施するための研磨装置の斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成するマウンターに着脱可能に装着される粗研磨工具の斜視図。
【図３】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成するマウンターに着脱可能に装着される中研磨工具の斜視図。
【図４】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成するマウンターに着脱可能に装着される仕上げ研磨工具の斜視図。
【図５】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成するマウンターに着脱可能に装着される鏡面研磨工具の斜視図。
【図６】本発明によるサンプルウエーハを形成するためのウエーハの斜視図。
【図７】本発明によるサンプルウエーハの製造方法における第１の研磨工程を示す説明図。
【図８】本発明によるサンプルウエーハの製造方法における第２の研磨工程を示す説明図。
【図９】本発明によるサンプルウエーハの製造方法における第３の研磨工程を示す説明図。
【図１０】本発明によるサンプルウエーハの製造方法における第４の研磨工程を示す説明図。
【図１１】本発明によるサンプルウエーハの製造方法によって製作されたサンプルウエーハの斜視図。
【符号の説明】
【００２７】
２：装置ハウジング
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２６：支持部材
３２７：研磨砥石
４：研磨工具
４a：粗研磨工具
４２a：電鋳砥石
４b：中研磨工具
４２b：レジンボンド砥石
４：c仕上げ研磨工具
４２c：ポーラスビトリファイド砥石
４d：鏡面研磨工具
４２d：バフ砥石
５：研磨ユニット送り機構
５４：パルスモータ
６：チャックテーブル機構
６１：チャックテーブル
１０：ウエーハ
１１０：サンプルウエーハ
【図１】
2006313786.tif 000003
【図２】
2006313786.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006313786.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006313786.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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