JPH1015813A

JPH1015813A - 加工量モニターウエハ

Info

Publication number: JPH1015813A
Application number: JP19007696A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Saotome; 健太郎早乙女
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等の被加工材に傷を付けること
なく、簡便に、かつ低コストで前記被加工材の平面平坦
度及び厚さ精度を測定することができる加工量モニター
ウエハを提供すること。【解決手段】深さが異なる少なくとも２つの凹部が組
み合わされて形成される加工量識別マ−ク２が、モニタ
ーウエハ１の表面若しくは裏面、又は両面に形成されて
いることを特徴としている。上述のように加工量モニタ
ーウエハ１には、深さの異なる少なくとも２つ以上の凹
部が組み合わされて形成される加工量識別マ−ク２が形
成されているため、加工度合いに応じて、前記加工量識
別マ−ク２が変化する。したがって、この加工量識別マ
−ク２の変化を視覚により識別することによって、加工
量モニターウエハ１の加工量を認識することができ、同
時に加工される被加工材の平坦精度を知ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被加工材の平面平坦度及び厚さを視覚的に認識すること
ができるように、加工量識別マ−クを形成した加工量モ
ニターウエハに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウエハは、コンピュータ
等の電子関連機器、ＯＡ機器等の集積回路に使用されて
おり、その開発は日々進歩しており機器そのものの小型
化に伴う極薄化と、歩留まりの観点から、より超高精度
の加工精度が要求されてきている。

【０００３】前記半導体ウエハは、シリコン結晶からな
るインゴットをスライシング装置により一定の厚さにス
ライシングした後、そのスライシングしたウエハを所望
の厚さになるまで研削加工を施し、更に平坦精度の加工
を施すために研磨加工を行い、極薄化を図っている。

【０００４】このような研磨加工に用いられる研磨装置
であるポリッシング装置は、一度の作業で複数枚の半導
体ウエハを研磨加工するため、大径に形成されたポリッ
シングヘッドを有する下方定盤と、この下方定盤と略同
径のポリッシングヘッドを有する上部定盤とを備え、前
記定盤間（ポリッシングヘッド間）に複数枚の半導体ウ
エハを挟圧しながら、ウエハに研磨加工を施すように構
成されている。

【０００５】この研磨加工において、所定量研磨されて
いるか否かを識別するために、半導体ウエハの平面平坦
度及び厚さ精度の測定が行なわれている。この測定の最
も簡単な方法としては、ポリッシング装置からウエハを
取り出して１枚毎マイクロメータ、ダイヤルゲージ等の
測定器を用いて測定する方法がある。

【０００６】また、別の方法としては、特開平６−３９
７０７号公報に示されるように、ポリッシング装置に、
レーザー、マイクロ波、超音波、静電容量、磁気等を用
いた非接触計測部と前記非接触計測部と電気的に接続し
た表示部とからなる測定装置を設け、非接触計測部によ
りウエハの平坦精度、厚さ、面荒さ等の加工精度を計測
すると共に、表示部へ画像として表示することにより、
加工精度を把握する方法とがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のマイク
ロメータ、ダイヤルゲージ等の測定器を用いた方法にあ
っては、半導体ウエハ表面にマイクロメータ等の測定子
が直接接触するため、誤ってウエハに傷を与えてしまう
という技術的課題があった。また、この測定方法では作
業者が１枚毎手作業で測定を行うため、測定に時間がか
かると共に、数μｍ〜１０μｍ程度の測定誤差が生じる
という技術的課題があった。

【０００８】一方、後者の非接触計測部と表示部からな
る測定装置によって測定する方法では、測定精度は良好
だが、その装置自体が高価なものであるため、これを生
産工程に導入した場合には、製造コストの増加を招くと
いう技術的課題があった。また、径が異なるウエハを測
定する場合には、前記装置を改造しなければならず、ま
た新規な大口径のウエハを測定する場合には、それに対
応した新規な装置を購入しなければならず、この装置を
生産工程に導入することは費用的に容易ではなかった。

【０００９】そこで、本発明は上記技術的課題を解決す
るためになされたものであり、半導体ウエハ等の被加工
材に傷を付けることなく、簡便に、かつ低コストで前記
被加工材の平面平坦度及び厚さ精度を測定することがで
きる加工量モニターウエハを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、深さが異なる少なくとも２つの凹
部が組み合わされて形成される加工量識別マ−クが、ウ
エハの表面若しくは裏面、又は両面に形成されているこ
とを特徴としている。また、前記加工量識別マ−クが、
ウエハの表面若しくは裏面、又は両面に複数形成されて
いるのが望ましい。

【００１１】更に、前記加工量識別マ−クは、少なくと
も、正方形に形成された第１の凹部と、前記第１の凹部
の内部に前記第１の凹部の一辺の長さと同じ長さの対角
線を有し各頂点が前記第１の凹部の正方形の各辺上に位
置するように形成された第２の凹部とを有しているのが
望ましい。また、前記加工量モニターウエハは、シリコ
ン、セラミックス、炭化珪素、石英ガラスのいずれかの
材料によって形成されているのが望ましい。

【００１２】前述のように構成された本発明にかかる加
工量モニターウエハを用いて半導体ウエハ等の被加工材
を研磨する場合について説明する。まず加工量モニター
ウエハ及び半導体ウエハ等の被加工材を研磨装置にセッ
トし、研磨を開始する。この時、加工量モニターウエハ
には、深さの異なる少なくとも２つ以上の凹部が組み合
わされて形成される加工量識別マ−クが形成されている
ため、研磨の度合い（深さ）に応じて、前記加工量識別
マ−クが変化する。したがって、この加工量識別マ−ク
の変化を視覚により識別することによって、加工量モニ
ターウエハの加工量を極めて容易に認識することがで
き、同時に研磨加工される被加工材の平坦精度を知るこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は本発明の加工量モ
ニターウエハに形成される加工量識別マ−クを表した平
面図であり、図２は加工量識別マ−クを形成した本発明
にかかる加工量モニターウエハ平面図である。

【００１４】図１（ａ）中のＡ〜Ｇは加工量モニターウ
エハの表面に形成された凹部であって、Ａ〜Ｇの凹部は
それぞれ異なる深さに加工されている。即ち、凹部Ａよ
り凹部Ｂが深く、凹部Ｂより凹部Ｃが深くなるように、
凹部が段階的に順次深くなるように形成されている。
尚、図中の同一の記号の部分は同一の深さを示してい
る。

【００１５】また、前記凹部の形状について説明すれ
ば、正方形に形成された凹部Ａの内部において凹部Ａよ
り深い位置に形成される凹部Ｂは、凹部Ａの一辺の長さ
と同じ長さの対角線を有し、凹部Ｂの各頂点が前記凹部
Ａの各辺上に位置するような形状を有している。また、
同様に凹部Ｃは凹部Ｂの辺の長さと同じ長さの対角線を
有し、凹部Ｃの各頂点が前記凹部Ｂの各辺上に位置する
ような形状を有している。更に、凹部Ｃ以降も凹部Ｃと
凹部Ｄ、凹部Ｄと凹部Ｅ、凹部Ｅと凹部Ｆ、凹部Ｆと凹
部Ｇとが上記した関係を有するように形成されている。

【００１６】このように各凹部Ａ〜Ｆが形成されるた
め、同一の深さを有する凹部が正方形の四隅に配される
こととなる。このように同一の深さを有する凹部が正方
形の四隅に配されているため、後述する研磨加工におい
て、平面平坦度をより正確に、かつ容易に認識すること
ができる。

【００１７】前記加工量識別マ−クは、ＹＡＧ等による
レーザ加工、あるいは、フォトエッチング等により形成
される。例えばレーザ加工によって、深さの異なる加工
量識別マ−クを形成する場合には、均一なエネルギーを
スポット照射して、Ｎ₁ ショットでの形成される凹部深
さＨ₁ 、Ｎ₂ ショットでの形成される凹部深さＨ₂ をあ
らかじめ測定しておく。そして、この結果に基づいて、
所望の深さに対応するショット数のスポット照射をモニ
ターウエハに行うことにより、所定の深さを有する凹部
を形成する。このようにして深さの異なる凹部を複数組
み合わせて形成することにより、加工量識別マ−クを形
成する。

【００１８】また上述のように形成された加工量識別マ
−クは、図２に示すようにモニターウエハ１の表面の任
意の位置に、点在するように形成されている。このよう
に加工量識別マ−ク２を点在させることにより、加工中
にモニターウエハ１の各部分が均一に研磨されているか
どうか、即ちウエハの平面平坦度を視覚により認識する
ことができる。尚、図中のモニターウエハ１は同時に加
工される被加工材、例えば半導体ウエハと同一形状で、
かつ同一寸法に形成されると共に、同一材質によって構
成されている。

【００１９】次に本発明にかかる加工量モニターウエハ
の形成及び半導体ウエハの研磨作業について説明する。
まず、モニターウエハ表面に加工量識別マ−クを上述し
たようにレーザ加工により凹部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇの順で１μｍずつ深くなるように、即ち、凹部Ａ
がウエハ表面から１μｍ、凹部Ｂがウエハ表面から２μ
ｍ、凹部Ｃがウエハ表面から３μｍと段階的に深くなる
ように形成して、最終的に凹部Ｇがウエハ表面から７μ
ｍ深くなるように形成する。そしてまた、前記形状の加
工量識別マ−クをウエハ表面の任意の位置に点在するよ
うに形成する。尚、各凹部の深さ、言い換えれば凹部Ａ
と凹部Ｂ、凹部Ｂと凹部Ｃ・・・の深さの差は必ずしも
１μｍとする必要はなく、任意に設定することができ
る。

【００２０】このように加工量識別マ−クを形成したモ
ニターウエハをポリッシング装置の下方定盤と上部定盤
との間（ポリッシングヘッド間）に被加工材である半導
体ウエハと共に挟圧させながら研磨加工を施すと、ま
ず、図１（ｂ）に示すようにモニターウエハが研磨加工
されて凹部Ａの部分が消失する。

【００２１】このとき、同一の深さを有する凹部Ａが正
方形の四隅に配されているため、このうちいずれかの凹
部Ａが消失していない場合には、所定の平面平坦度が得
られていないことを意味している。これとは逆に、すべ
ての凹部Ａが同じように消失している場合には、所定の
平面平坦度が得られていることを意味している。このよ
うに、正方形の四隅に配されている凹部Ａの消失度合い
を見ることにより、平面平坦度をより正確に、かつ容易
に認識することができる。

【００２２】そして更に研磨加工を続けると、図１
（ｃ）に示すように凹部Ｂが消失し、次に凹部Ｃ、その
次に凹部Ｄ・・・という順序で消失して行く。そして、
例えば、モニターウエハ表面の加工量識別マ−クが図１
（ｅ）に示す状態であるとすれば、研磨量は凹部Ｄより
深く、凹部Ｅより浅いため、モニターウエハ表面から４
μｍ〜５μｍの範囲内であると認識することができる。
尚、例えば上記凹部Ａの消失とは、凹部Ａの高さが凹部
Ｂと同じ高さになることを意味している。また、図面に
は加工量識別マ−クのみを示し、モニターウエハの最外
郭を省略している。

【００２３】そして、これと同時に研磨加工される半導
体ウエハの加工度合も、前記モニターウエハと同様に研
磨されていることを認識することができる。更に、モニ
ターウエハに点在して形成されている加工量識別マ−ク
によって、モニターウエハの表面が均一に研磨されてい
るか否かを識別することができる。これにより、モニタ
ーウエハ表面の平坦精度を知ることができると共に、モ
ニターウエハが平坦に加工されている場合には同時に研
磨加工された半導体ウエハも平坦に加工されていること
を認識できる。そして、所定の平坦度が得られた後、研
磨加工を終了する。

【００２４】次に加工量識別マ−クの変形例を図３乃至
図５に示す。図３に示す加工量識別マ−クは、三角形状
の凹部Ａの内部に、その凹部Ａを構成する辺の中点をそ
れぞれ結ぶことにより形成される三角形状の凹部Ｂを、
凹部Ａより深く形成し、更に前記凹部Ｂを構成する辺の
中点をそれぞれ結ぶことにより形成される三角形状の凹
部Ｃを、前記凹部Ｂより深く形成したものである。

【００２５】また、図４に示す加工量識別マ−クは、円
形の凹部Ａの内部に、凹部Ａの直径より小さい直径で、
同心円となる凹部Ｂを凹部Ａより深く形成し、また前記
凹部Ｂより小さい直径で、同心円となる凹部Ｃを凹部Ｂ
より深く形成し、以後も同心円状に順次段階的に深くな
るように各凹部形成したものである。

【００２６】更に、図５（ａ）に示す加工量識別マ−ク
は、深さの異なる四角形の凹部Ａ〜Ｆを隣接して配置し
たものである。この図においては、凹部Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ、Ｆの順に段階的に深さが深くなるように構成さ
れている。

【００２７】そして、図５に示された加工量識別マ−ク
が形成されたモニターウエハのを加工して行くと、図５
（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）、図５
（ｆ）のように、凹部の深さの浅いものから順に消失
し、前述の図１の場合と同様にモニターウエハの加工量
を知ることができる。

【００２８】尚、上記実施形態において、モニターウエ
ハは半導体ウエハと同一材料であるシリコンによって形
成されている。しかし特にこの材料に限定されず、モニ
ターウエハの材質は被加工材と同一の材料でなくても良
く、具体的には珪素含浸の炭化珪素や、石英ガラス、セ
ラミックス等であってもよい。これら材質のモニターウ
エハを用いることにより、研磨工程以外の研削、ドライ
エッチング等の工程におけるモニターウエハとして用い
ることができる。

【００２９】また、この加工量識別マ−クをモニターウ
エハの両面に形成することにより、表裏で研磨深さが異
なるような場合であっても、容易に加工量を認識するこ
とができる。更に、直接視覚で加工量識別マ−クを認識
するのみでなく、画像認識装置と組み合わせることによ
り、装置により自動的に認識できるようにしてもよい。
尚、高精度の平坦度を得る必要がない場合には、モニタ
ーウエハに形成する加工量識別マ−クの数を減らして、
極端に言えば加工量識別マ−クを１つ形成して、加工量
のみ測定するようにしても良い。

【００３０】また、上記実施形態の説明では、モニター
ウエハと半導体ウエハを別体として、同時に研磨加工す
る場合について説明したが、本発明は上記実施形態に何
ら限定されず、半導体ウエハ等の被加工材に加工量識別
マ−クを形成し、加工量識別マ−クが形成されていない
部分を製品とするようなものであっても良い。更に、半
導体ウエハ等の被加工材の両面に異なる形状の加工量識
別マ−クを形成することによって、被加工材の表裏の判
別を容易に行うこともできる。

【００３１】また、本発明は半導体ウエハの研磨工程に
限定されるものではなく、例えば石英ガラス製もしくは
炭化珪素製のフォトマスクの研磨工程に適用することが
でき、これらの場合、各々被研磨物と同形状であり、か
つ石英ガラス製もしくは炭化珪素製のモニタ−ウエハと
することが好ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明にかかる加工量モニターウエハ
は、マイクロメータや、ダイヤルゲージ等の測定器を用
いることなく、視覚的に被加工材の平面平坦度及び厚さ
を測定することができるため、測定子が被加工材に接触
して被加工材表面を傷付けることなく、かつ、視覚的に
認識することができる。また製造時間を短縮して生産性
の向上を図ることができる。

【００３３】また、視覚的に認識できるため、加工装置
に高価な測定装置を設ける必要がないため、製造コスト
の低下を図ることができる。更に、複数の加工量識別マ
−クを、モニターウエハの表面の任意の箇所に点在させ
て形成することにより、任意の箇所での加工量を知るこ
とができると共に、前記モニターウエハと同時に加工さ
れる被加工材表面の平坦度を認識することができる。さ
らにまた、モニターウエハの表裏両側に加工量識別マ−
クを形成すれば、表裏の加工量の差やバラツキなどを知
ることができるため、厚さのみの測定では得ることがで
きないデータを得ることができる。

【００３４】加えて、前記加工量識別マ−クは、少なく
とも、正方形に形成された第１の凹部と、前記第１の凹
部の内部に前記第１の凹部の一辺の長さと同じ長さの対
角線を有し、各頂点が前記第１の凹部の正方形の各辺上
に位置するように形成された第２の凹部とにより構成さ
れているため、正方形の四隅に配されている第１の凹部
の消失度合いを見ることにより、平面平坦度をより正確
に、かつ容易に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる加工量モニターウエハの加工量
識別マ−クの一例を表した平面図である。

【図２】加工量識別マ−クを形成した本発明にかかる加
工量モニターウエハの平面図である。

【図３】他の加工量識別マ−クを表した平面図である。

【図４】他の加工量識別マ−クを表した平面図である。

【図５】他の加工量識別マ−クを表した平面図である。

【符号の説明】

１モニターウエハ２加工量識別マ−ク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】深さが異なる少なくとも２つの凹部が組
み合わされて形成される加工量識別マ−クが、ウエハの
表面若しくは裏面、又は両面に形成されていることを特
徴とする加工量モニターウエハ。
【請求項２】前記加工量識別マ−クが、ウエハの表面
若しくは裏面、又は両面に複数形成されていることを特
徴とする請求項１に記載された加工量モニターウエハ。
【請求項３】前記加工量識別マ−クは、少なくとも、
正方形に形成された第１の凹部と、前記第１の凹部の内
部に前記第１の凹部の一辺の長さと同じ長さの対角線を
有し各頂点が前記第１の凹部の正方形の各辺上に位置す
るように形成された第２の凹部とを有していることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載された加工量モ
ニターウエハ。
【請求項４】前記加工量モニターウエハは、シリコ
ン、セラミックス、炭化珪素、石英ガラスのいずれかの
材料によって形成されていることを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれかに記載された加工量モニターウ
エハ。