(57)【要約】【課題】レーザートリミングにおけるヒューズ素子の切断性を向上し、切断不良による半導体装置の歩留まりの低下が抑制可能な半導体トリミング装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  半導体トリミング装置１００は、保護膜１３に覆われたヒューズ素子ｆxが方向ｘに間隔Δｘ1で並べられた半導体装置１５を備えた半導体ウェハ１０が載置されるステージ１０１と、保護膜１３の膜厚を測定する光学式膜厚測定部１０４と、第１の光学式膜厚測定部１０４が測定した保護膜１３の膜厚に基づく条件でヒューズ素子ｆxに対してレーザーを照射可能なレーザー照射部１０３と、レーザー照射部１０３と光学式膜厚測定部１０４とが、間隔ΔＸ1を介して設けられ、半導体ウェハ１０の上方に位置し方向ｘに移動可能な基板１０２と、を備える。【選択図】図１
2020150140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護膜に覆われたヒューズ素子が第１の方向に第１の間隔で並べられた半導体装置を備えた半導体ウェハが載置されるステージと、
前記保護膜の膜厚を測定する第１の光学式膜厚測定部と、
前記第１の光学式膜厚測定部が測定した前記保護膜の膜厚に基づく条件で前記ヒューズ素子に対してレーザーを照射可能なレーザー照射部と、
前記レーザー照射部と前記第１の光学式膜厚測定部とが第２の間隔を介して設けられ、前記半導体ウェハの上方に位置し前記第１の方向に移動可能な基板と、
を備える半導体トリミング装置。
【請求項２】
前記第２の間隔が、前記第１の間隔の倍数の距離であることを特徴とする請求項１に記載の半導体トリミング装置。
【請求項３】
前記第２の間隔が、前記半導体ウェハ内において前記半導体装置が前記第１の方向に形成される間隔の倍数の距離であることを特徴とする請求項１に記載の半導体トリミング装置。
【請求項４】
前記基板に、さらに第２の光学式膜厚測定部が、前記レーザー照射部に対し前記第１の光学式膜厚測定部と反対側の位置に前記第２の間隔を介して設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の光学式膜厚測定器から転送された膜厚データを保存する第１のデータ格納部と、
前記第１のデータ格納部から転送された膜厚データを元に、所定のレーザーエネルギー値を算出し、前記レーザー照射部へ出力する演算部と、
をさらに備える請求項１または２に記載の半導体トリミング装置。
【請求項６】
前記第１の光学式膜厚測定部から転送された膜厚データを保存する第１のデータ格納部と、
前記第２の光学式膜厚測定部から転送された膜厚データを保存する第２のデータ格納部と、を備え
前記演算部は、前記第１のデータ格納部もしくは前記第２のデータ格納部から転送された膜厚データを元に、所定のレーザーエネルギー値を算出し、前記レーザー照射部へ出力する請求項４に記載の半導体トリミング装置。
【請求項７】
保護膜に覆われた複数のヒューズ素子が第１の方向に第１の間隔で並べられた半導体装置を半導体トリミング装置によってトリミングする半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置を有する半導体ウェハをステージ上に載置し、レーザー照射部と第１の光学式膜厚測定部が所定の距離を介して前記第１の方向に配置された基板と前記半導体ウェハとの位置合わせを行う工程と、
前記レーザー照射部が前記複数のヒューズ素子のうち第１のヒューズ素子の上に位置し、前記第１の光学式膜厚測定部が前記複数のヒューズ素子のうち第２のヒューズ素子の上に位置するように前記基板を前記半導体ウェハの上方において移動させる工程と、
前記第１の光学式膜厚測定部が前記第１のヒューズ素子の上の前記保護膜の膜厚を測定し、前記レーザー照射部が前記第２のヒューズ素子の上の前記保護膜の膜厚に応じたレーザーエネルギー値によって前記第２のヒューズ素子に対しレーザーを照射する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー照射によってヒューズ素子をトリミングする半導体トリミング装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置内にヒューズ素子を設け、そのヒューズ素子を切断する事で半導体素子や回路のトリミングを行い、半導体装置の電気特性を安定化させる方法が知られている。
【０００３】
一般に半導体装置が形成された半導体ウェハにおいて、ヒューズ素子の切断を、レーザー照射部を備えた半導体トリミング装置を用いて行う場合、次のような手順で行う。まず、半導体トリミング装置のステージ上に載置された半導体ウェハの各軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）の平面視における位置合わせ調整行い、半導体ウェハに対するレーザー照射部の位置決めを行う。次に、半導体ウェハの所定の位置から、半導体装置のサイズデータ及び半導体装置内のヒューズ素子の座標データを元にレーザー照射部をヒューズ素子上に移動させる。そして、レーザー照射部が必要に応じてヒューズ素子にレーザーを照射し、その照射エネルギーによってヒューズ素子を溶融気化させ切断する。複数のヒューズ素子が半導体装置内に設置されている場合、次のヒューズ素子の座標データを元に、レーザー照射部を次のヒューズ素子上に移動させる。以上を繰り返し、半導体ウェハ内のヒューズ素子のトリミングを行う。
【０００４】
ヒューズ素子の切断性は、ヒューズ素子の材質とその厚さや、ヒューズ素子上の保護膜の材質やその厚さによって変わる。そのため、ヒューズ素子を切断するためのレーザーエネルギー値は、一般にその形成条件を考慮して決められた固定値に設定される。そのとき、ヒューズ素子の膜厚や保護膜の膜厚は、製造ばらつきによって変動するので、その製造ばらつきによって切断性が損なわれないよう充分な余裕のある照射エネルギー値が求められる。ヒューズ素子にＭＯＳトランジスタのゲート電極などに使用されるゲート層を利用した場合、配線層が多層化するとそれに伴い保護膜の膜厚が増加し、保護膜の膜厚の製造ばらつきも同様に増大する。そのため、近年の配線層多層化に伴いヒューズ素子の切断性が損なわれない余裕のある照射エネルギー値を設定する事が困難になってきている。このような傾向は、配線層が３層以上になると顕在化し始める。
【０００５】
特許文献１には、半導体装置内の冗長回路外にチェック用ヒューズ素子を設けてあらかじめ切断し、その切断状況に応じて冗長回路内のヒューズ素子の切断条件を最適化し、ヒューズ素子の切断性を安定化させる技術が示されている。また、特許文献２には、ヒューズ素子の切断後にヒューズ素子の切断が良好に行われたかをレーザースキャナで確認し報知する半導体装置のヒューズ切断認識方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７０１０号公報
【特許文献２】特開平１１−２５１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、チェック用ヒューズ素子の切断とそれに応じた切断条件の最適化の工程が必要となり、半導体装置の製造工程期間が長期化する。さらに、チェック用ヒューズ素子上と冗長回路内のヒューズ素子上の保護膜との間に発生する膜厚ばらつきや、冗長回路内の複数のヒューズ素子上の保護膜の膜厚ばらつきに対応する事が困難である。そのため、エネルギー不足によるヒューズ素子の切断不良や、エネルギー過剰による下地の破壊とそれによるヒューズ素子の導通などの歩留まり低下を発生させる虞がある。
【０００８】
また、特許文献２の方法では、切断後のヒューズ素子の形状ばらつきやレーザースキャンを行うヒューズ素子上の位置のばらつきにより出力波形がばらつき、切断性の判定が困難になる場合がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑み、ヒューズ素子の切断性を向上し、切断不良による半導体装置の歩留まりの低下が抑制可能な半導体トリミング装置および半導体装置の製造方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下のような半導体装置とする。
【００１１】
すなわち、保護膜に覆われたヒューズ素子が第１の方向に第１の間隔で並べられた半導体装置を備えた半導体ウェハが載置されるステージと、前記保護膜の膜厚を測定する第１の光学式膜厚測定部と、前記第１の光学式膜厚測定部が測定した前記保護膜の膜厚に基づく条件で前記ヒューズ素子に対してレーザーを照射可能なレーザー照射部と、前記レーザー照射部と前記第１の光学式膜厚測定部とが第２の間隔を介して設けられ、前記半導体ウェハの上方に位置し前記第１の方向に移動可能な基板と、を備える半導体トリミング装置とする。
【００１２】
また、本発明は以下のような半導体装置の製造方法とする。
【００１３】
すなわち、保護膜に覆われた複数のヒューズ素子が第１の方向に第１の間隔で並べられた半導体装置を半導体トリミング装置によってトリミングする半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置を有する半導体ウェハをステージ上に載置し、レーザー照射部と第１の光学式膜厚測定部が所定の距離を介して前記第１の方向に配置された基板と前記半導体ウェハとの位置合わせを行う工程と、前記レーザー照射部が前記複数のヒューズ素子のうち第１のヒューズ素子の上に位置し、前記第１の光学式膜厚測定部が前記複数のヒューズ素子のうち第２のヒューズ素子の上に位置するように前記基板を前記半導体ウェハの上方において移動させる工程と、前記第１の光学式膜厚測定部が前記第１のヒューズ素子の上の前記保護膜の膜厚を測定し、前記レーザー照射部が前記第２のヒューズ素子の上の前記保護膜の膜厚に応じたレーザーエネルギー値によって前記第２のヒューズ素子に対しレーザーを照射する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヒューズ素子を切断する前にその切断対象のヒューズ素子の上の保護膜の膜厚を測定し、ヒューズ素子に照射するレーザーのレーザーエネルギー値を保護膜の膜厚に応じた値に設定することで、ヒューズ素子の切断不良を低減し、半導体装置の歩留まりの向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体トリミング装置及び半導体ウェハの模式断面図である。
【図２】半導体ウェハの模式平面図である。
【図３】ヒューズ素子上の保護膜の膜厚と必要なレーザーエネルギー値の関係である。
【図４】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図９】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】第１の実施形態の変形例に係る半導体トリミング装置及び半導体ウェハの模式断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る半導体トリミング装置及び半導体ウェハの模式断面図である。
【図１３】第２の実施形態である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いられる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、一部省略、拡大、透視して示している場合があり、また実際の寸法比とは異なっていることがある。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態を示す半導体トリミング装置１００と、電気特性などのトリミングがなされる半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０の模式断面図及び模式平面図である。ここで図１の半導体ウェハ１０として示されている部分は、図２のＡ−Ａ’線に沿って切断した場合の模式断面図に相当する。
【００１７】
半導体装置１５は、シリコン基板１１上に素子分離絶縁膜１２を介してヒューズ領域１４内に形成されたヒューズ素子ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5（以降ｆxとも総称する）を備える。そして必要に応じ、そのヒューズ素子ｆxの切断によるトリミングがなされることによって半導体装置１５の電気特性が安定化し、歩留まりが向上する。
【００１８】
ヒューズ素子ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5は、それぞれ素子分離絶縁膜１２上において方向ｘ上の座標ｘ1、ｘ2、ｘ3、ｘ4、ｘ5に設けられており、それらの座標の間隔Δｘ1（第１の間隔）は全て等しい。ヒューズ素子ｆxは、半導体装置１５内に集積されているＭＯＳトランジスタのゲート電極に使用される多結晶シリコンや高融点金属などのゲート層を利用し形成されている。
【００１９】
保護膜１３は、外部からの異物などからヒューズ素子ｆxを保護するためにヒューズ素子ｆx上に形成される。保護膜１３は、多層配線構造の場合、その多層配線間の層間絶縁膜などが利用される。従って、配線層の層数が増加すると層間絶縁膜の層数も増加し、それに応じて保護膜１３の膜厚も増加する。また、保護膜１３の膜厚の増加と同時にその膜厚ばらつきも増加する。例えば保護膜１３の膜厚が１μｍであれば０．１μｍ、保護膜１３の膜厚が２μｍであれば０．２μｍといったように、おおむね保護膜１３の膜厚の１０％程度の膜厚ばらつきが見込まれる。このようなヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚ばらつきは、半導体ウェハ間やその製造ロット間だけでなく、隣接するヒューズ素子間においても発生する。
【００２０】
一方、図２に示すように、半導体装置１５は、半導体ウェハ１０内にスクライブ領域１６を介して所定間隔を以って複数形成されている。例えば方向ｘに対しては、図２においては間隔Δｘ2の距離を介して半導体装置１５が形成されている。そのため、半導体装置１５毎にトリミングすべきヒューズ素子ｆxが形成されたヒューズ領域１４も、方向ｘに対し間隔Δｘ2の距離を介して形成される。
【００２１】
このように、この半導体装置１５及び半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０は、本実施形態の半導体トリミング装置１００によって電気特性のトリミングがなされるために間隔Δｘ1及び間隔Δｘ2を介して形成されたヒューズ素子ｆxを備える。続いてそのような半導体装置１５内のヒューズ素子ｆxのトリミングを行う第１の実施形態の半導体トリミング装置１００について説明する。半導体トリミング装置１００は、個々のヒューズ素子ｆx上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値でヒューズ素子ｆxをトリミングする事ができる。
【００２２】
図１に示すように、半導体トリミング装置１００は、半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０が載置されるステージ１０１と、半導体ウェハ１０の上方に位置しレーザー照射部１０３と光学式膜厚測定部１０４が設けられた基板１０２を備える。また、半導体トリミング装置１００は、光学式膜厚測定部１０４が測定し出力する保護膜１３の膜厚データを格納するデータ格納部１０５と、その保護膜１３の膜厚に応じたレーザーエネルギー値を算出する演算部１０６を有する。但し、データ格納部１０５及び演算部１０６は、データのやり取りが可能であれば、必ずしも基板１０２上に実装されている必要はなく、半導体トリミング装置１００内であればどこに設けられていてもよい。
【００２３】
レーザー照射部１０３は、下方に位置し保護膜１３に覆われたヒューズ素子ｆxを切断するためのレーザーを照射する部分である。レーザー照射部１０３から照射されるレーザーにおけるレーザーエネルギー値は、下方に位置するヒューズ素子ｆxやその周辺構造に合わせて設定される。すなわち、レーザーエネルギー値は、ヒューズ素子ｆxの融点を越え溶融させるためのエネルギーに加え、ヒューズ素子ｆxを気化させて保護膜１３を破壊し上方に飛散させるためのエネルギーを合わせた以上の値とする。保護膜１３が厚くなるとヒューズ素子ｆxを下方に抑えつけ、固定化する効果が高くなる。従って、図３に示すように、ヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚が増加すると、ヒューズ素子ｆxを切断するために必要とされるレーザーエネルギー値も高くなる。そのため、レーザー照射部１０３が照射するレーザーエネルギー値は、保護膜１３が膜厚ばらつきの上限まで厚くなった場合においてもヒューズ素子ｆxを切断できるように充分その値を高めて設定する必要がある。
【００２４】
光学式膜厚測定部１０４は、下方に位置するヒューズ素子ｆxの上に形成されている保護膜１３の膜厚を測定する部分である。光学式膜厚測定部１０４によって行われる膜厚測定は、例えば光の干渉効果を利用したピークバレー法に基づく測定方法が採用される。すなわち、光学式膜厚測定部１０４は、所定の波長の光を下方に照射し、保護膜１３の表面及び保護膜１３とヒューズ素子ｆxとの界面において発生する反射光を検出する。そしてあらかじめ設定された保護膜１３の屈折率に基づきそれぞれの反射光の位相差から保護膜１３の膜厚を算出する。光学式膜厚測定部１０４が照射する光のスポット形状やサイズは切断すべき対象のヒューズ素子全体の形状やサイズに合わせる。そのようにすることで、光学式膜厚測定部１０が算出する保護膜１３の膜厚は、対象のヒューズ素子上の保護膜１３の全体の膜厚ばらつきが平均化された値となり、ヒューズ素子の一部の特定箇所をレーザースキャンする方法で発生するような局所的な異常膜厚の影響が緩和される。
【００２５】
基板１０２には、図１に示すようにレーザー照射部１０３と光学式膜厚測定部１０４とが、半導体装置１５に形成されたヒューズ素子ｆxと同じ方向ｘに間隔ΔX1（第２の間隔）を介して設けられている。図１においては、この間隔ΔX1がヒューズ素子ｆxが半導体装置１５上に形成されている間隔Δｘ1の２倍の距離とされているため、光学式膜厚測定部１０４がヒューズ素子ｆ4の上方に位置し、レーザー照射部１０３がヒューズ素子ｆ2の上方に位置している。このようにすることで、光学式膜厚測定部１０４によるヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚測定と、レーザー照射部１０３によるヒューズ素子ｆ2の切断を同時に行うことができるので、製造工程時間の長時間化を抑制できる。
【００２６】
データ格納部１０５及び演算部１０６は、個々のヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚に合わせて照射すべきレーザーエネルギーを、個々に設定するためのものである。まず、図１の光学式膜厚測定部１０４によって測定されたヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚は、実線上方向矢印のようにデータ格納部１０５へ保存される。データ格納部１０５に保存されたヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚データは、レーザー照射部１０３がヒューズ素子ｆ4上に位置したときに、実線右方向矢印のように演算部１０６へ送られる。演算部１０６は、送られた膜厚データを膜厚に応じたレーザーエネルギー値に変換し、実線下方向矢印のようにレーザー照射部１０３へ転送する。レーザー照射部１０３は、演算部１０６から送られたレーザーエネルギー値に基づきヒューズ素子ｆ4に対しレーザーを照射する。
【００２７】
半導体トリミング装置１００を以上のような構成とすることにより、個々のヒューズ素子ｆx上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値の設定を、製造工程時間の長時間化を伴わずに行う事が出来る。そして、個々のヒューズ素子上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値でヒューズ素子のトリミングを行う事が出来るので、ヒューズ素子の切断性を向上し、半導体装置１５の歩留まりの低下を抑制できる。
【００２８】
次に、半導体トリミング装置１００を使用した第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図４から１０を参照しながら説明する。図４から図１０はいずれも図２のＡ−Ａ’線付近における半導体ウェハ１０の断面図に対応したものであり、１つの半導体装置１５に対し、ヒューズ素子ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5が設けられている場合を例としている。
【００２９】
まず、ヒューズ素子ｆxが方向ｘに間隔Δｘ1で並べられた半導体装置を備えた半導体ウェハ１０をステージ１０１上に載置し、基板１０２と半導体ウェハ１０との位置合わせを行う（不図示）。この位置合わせのため、あらかじめ半導体ウェハ１０には基準点となるパターンが形成されており、その基準点をカメラが画像認識することによって、半導体ウェハ１０と基板１０２との位置関係が把握される。基板１０２には、レーザー照射部１０３と光学式膜厚測定部１０４が間隔ΔX1を介して方向ｘに沿って配置されており、ここで間隔ΔX1は、間隔Δｘ1の２倍の距離となっている。基板１０２は半導体ウェハ１０の上方において、半導体ウェハ１０の表面と平行な平面上を移動可能となっている。
【００３０】
次に、図４に示すように、半導体ウェハ１０の基準点を元に基板１０２を移動させ、光学式膜厚測定部１０４を座標ｘ1の上方に位置させる。次に、光学式膜厚測定部１０４によってヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の膜厚を測定する。次に、光学式膜厚測定部１０４によって測定された膜厚データを、座標データとともにデータ格納部１０５に転送し、データ格納部１０５に保持させる。このとき、レーザー照射部１０３はヒューズ素子ｆx上には位置せず、レーザー照射も行われない。
【００３１】
次に、図５に示すように、基板１０２を方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部１０４を座標ｘ2の上方に位置させる。次に、光学式膜厚測定部１０４によってヒューズ素子ｆ2上の保護膜１３の膜厚を測定する。次に、光学式膜厚測定部１０４によって測定された膜厚データを、座標データとともにデータ格納部１０５に転送し、データ格納部１０５に先のデータとともに保持させる。このときもレーザー照射部１０３はヒューズ素子ｆx上には位置せず、レーザー照射も行われない。
【００３２】
次に、図６に示すように、基板１０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部１０４を座標ｘ3の上に位置させる。次に、光学式膜厚測定部１０４によってヒューズ素子ｆ3上の保護膜１３の膜厚を測定する。次に、光学式膜厚測定部１０４によって測定された膜厚データを、座標データとともにデータ格納部１０５に転送し、データ格納部１０５に先のデータとともに保持させる。このときレーザー照射部１０３はヒューズ素子ｆ1の上方に位置するので、図４で示される工程で得られたヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の膜厚データをデータ格納部１０５から演算部１０６に転送し、図３を元にレーザーエネルギー値を算出する。演算部１０６で算出されたレーザーエネルギー値は、レーザー照射部１０３に転送され、レーザー照射部１０３は半導体装置の電気特性の安定化のため必要であればそのレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ1を切断する。
【００３３】
次に、図７に示すように、基板１０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部１０４を座標ｘ4の上方に位置させる。次に、光学式膜厚測定部１０４によってヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚を測定する。次に、光学式膜厚測定部１０４によって測定された膜厚データを、座標データとともにデータ格納部１０５に転送し、データ格納部１０５に先のデータとともに保持させる。このときレーザー照射部１０３はヒューズ素子ｆ2の上方に位置するので、図５で示される工程で得られたヒューズ素子ｆ2上の保護膜１３の膜厚データをデータ格納部１０５から演算部１０６に転送し、図３を元にレーザーエネルギー値を算出する。演算部１０６で算出されたレーザーエネルギー値は、レーザー照射部１０３に転送され、レーザー照射部１０３は半導体装置の電気特性の安定化のため必要であればそのレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ2を切断する。
【００３４】
次に、図８に示すように、基板１０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部１０４を座標ｘ5の上方に位置させる。次に、光学式膜厚測定部１０４によってヒューズ素子ｆ5上の保護膜１３の膜厚を測定する。次に、光学式膜厚測定部１０４によって測定された膜厚データを、座標データとともにデータ格納部１０５に転送し、データ格納部１０５に先のデータとともに保持させる。このときレーザー照射部１０３はヒューズ素子ｆ3の上方に位置するので、図６で示される工程で得られたヒューズ素子ｆ3上の保護膜１３の膜厚データをデータ格納部１０５から演算部１０６に転送し、図３を元にレーザーエネルギー値を算出する。演算部１０６で算出されたレーザーエネルギー値は、レーザー照射部１０３に転送され、レーザー照射部１０３は半導体装置の電気特性の安定化のため必要であればそのレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ3を切断する。
【００３５】
次に、図９に示すように、基板１０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、レーザー照射部１０３を座標ｘ4の上方に位置させる。光学式膜厚測定部１０４は以降ヒューズ素子ｆx上から外れるので、ヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚測定を行わず、データ格納部１０５へも膜厚データを転送しない。次に、図７で示される工程で得られたヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚データをデータ格納部１０５から演算部１０６に転送し、図３を元にレーザーエネルギー値を算出する。演算部１０６で算出されたレーザーエネルギー値は、レーザー照射部１０３に転送され、レーザー照射部１０３は半導体装置の電気特性の安定化のため必要であればそのレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ4を切断する。
【００３６】
次に、図１０に示すように、基板１０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、レーザー照射部１０３を座標ｘ5の上方に位置させる。ここでも光学式膜厚測定部１０４は保護膜１３の膜厚測定を行わない。次に、図８で示される工程で得られたヒューズ素子ｆ5上の保護膜１３の膜厚データをデータ格納部１０５から演算部１０６に転送し、図３を元にレーザーエネルギー値を算出する。演算部１０６で算出されたレーザーエネルギー値は、レーザー照射部１０３に転送され、レーザー照射部１０３は半導体装置の電気特性の安定化のため必要であればそのレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ5を切断する。
【００３７】
図１０の半導体装置内のヒューズ領域１４におけるトリミングが終了した後は、別の半導体装置において同様のトリミングを行うために、基板１０２を移動させ、光学式膜厚測定部１０４を新たな半導体装置の座標の上に位置させる。そして、このような工程を繰り返す事で、半導体ウェハ１０内の全ての半導体装置のトリミングを行う。
【００３８】
以上のように第１の実施形態の半導体装置の製造方法においては、ヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚の測定とその膜厚に応じたヒューズ素子ｆxに対するレーザーの照射を行う事でヒューズ素子ｆxの切断性を向上し、半導体装置の歩留まり低下を抑制できる。また、ヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚測定と、膜厚測定後のヒューズ素子ｆxのトリミングを同時に行う事ができるため、製造工程時間の長時間化を抑制する事ができる。
（第１実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の半導体トリミング装置の変形例について説明する。図１１は、第１の実施形態の変形例を示す半導体トリミング装置２００と、電気特性などのトリミングがなされる半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０の模式断面図である。ここで図１１の半導体ウェハ１０として示されている部分は、図２のＢ−Ｂ’線に沿って切断した場合の模式断面図に相当する。
【００３９】
半導体ウェハ１０内には、半導体装置１５がスクライブ領域１６を介して所定の間隔を以って複数形成されている。例えば、方向ｘに対しては間隔Δｘ2（第２の間隔）の距離を介して半導体装置１５が形成されており、それに伴いヒューズ素子ｆx群も方向ｘに対し、間隔Δｘ2の距離を介して形成されている。
【００４０】
半導体トリミング装置２００に設けられている基板２０２は、方向ｘにおいて半導体装置１５よりも大きい。基板２０２内に設けられているレーザー照射部２０３と光学式膜厚測定部２０４は、間隔ΔX2を介して方向ｘに沿って配置されている。ここで間隔ΔX2は、半導体装置１５の形成間隔である間隔Δｘ2の倍数の距離となっている。図１１においては間隔ΔX2を、ステージ２０１上の半導体ウェハ１０内に半導体装置１５が形成されている間隔Δｘ2の１倍の距離としているが、間隔Δｘ2の倍数の距離であればどのような値であっても構わない。
【００４１】
半導体トリミング装置２００の、保護膜１３の膜厚データを格納するデータ格納部２０５や膜厚データからレーザーエネルギー値を算出する演算部２０６などの部分の構成は、半導体トリミング装置１００と同様である。
【００４２】
半導体トリミング装置２００を使用した半導体装置の製造方法については、半導体トリミング装置１００を使用した半導体装置の製造方法と同様となる。但し、半導体トリミング装置１００を使用した半導体装置の製造方法においては、図６において光学式膜厚測定部１０４によるヒューズ素子ｆ3上の保護膜１３の膜厚測定と、レーザー照射部１０３によるヒューズ素子ｆ1のレーザー照射は、同一の半導体装置１５のヒューズ領域１４内で行われていた。それに対し半導体トリミング装置２００を使用した半導体装置の製造方法においては、光学式膜厚測定部２０４による保護膜１３の膜厚測定と、レーザー照射部２０３によるヒューズ素子ｆ1のレーザー照射とは、別の半導体装置１５内の別のヒューズ領域１４内で行われる。すなわち、図６に示すように、半導体トリミング装置２００の光学式膜厚測定部２０４が図６の中心に位置するスクライブ領域１６を挟んで左側の半導体装置１５のヒューズ素子ｆ1の保護膜１３の膜厚測定を行う際に、レーザー照射部２０３が右側の半導体装置１５のヒューズ素子ｆ’1に対しレーザー照射を行う。
【００４３】
図１の半導体トリミング装置１００において間隔ΔX1は、ヒューズ素子ｆxの間隔Δｘ1の倍数としたが、間隔Δｘ1が微細であったり、ヒューズ領域内のヒューズ素子ｆxの数が充分でない場合、レーザー照射部１０３と光学式膜厚測定部１０４との設置距離を充分に確保できない場合がある。そこで、図６のような第１の実施形態の変形例を採用する事により、様々なヒューズ素子間隔やヒューズ本数の半導体装置に対応する事ができるようになる。
【００４４】
半導体トリミング装置２００を以上のような構成とすることにより、ヒューズ素子ｆx上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値の設定を、製造工程の増加を伴わずに行う事が出来、半導体装置１５の歩留まり低下を抑制できることは半導体トリミング装置１００と同様である。さらに半導体トリミング装置２００は、半導体トリミング装置１００に比べてヒューズ素子ｆx周辺の微細化や少ない本数のヒューズ素子ｆxに対応する事ができ、半導体装置の形態に対する応用範囲が広い。
（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態を示す半導体トリミング装置３００と、電気特性などのトリミングがなされる半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０の模式断面図である。半導体装置１５は、第１の実施形態と同様の構成であるので、第２の実施形態の半導体トリミング装置３００の、第１の実施形態の半導体トリミング装置１００と異なる点を中心に説明する。
【００４５】
半導体トリミング装置３００は、半導体装置１５が形成された半導体ウェハ１０が載置されるステージ３０１と、半導体ウェハ１０の上方に位置しヒューズ素子ｆxを切断するためのレーザー照射部３０３とヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚を測定するための光学式膜厚測定部３０４ａ、３０４ｂが設けられた基板３０２を備える。また、半導体トリミング装置３００は、光学式膜厚測定部３０４ａ、３０４ｂそれぞれが出力する保護膜１３の膜厚データを格納するデータ格納部３０５ａ、３０５ｂと、保護膜１３の膜厚に応じたレーザーエネルギー値を算出する演算部３０６を有する。データ格納部３０５ａ、３０５ｂ及び演算部３０６は、データのやり取りが可能であれば、必ずしも基板３０２上に実装されている必要はなく、半導体トリミング装置３００内のいずれかに設けられていればよいことは第１の実施形態と同様である。
【００４６】
光学式膜厚測定部３０４ａ、３０４ｂは、下方に位置するヒューズ素子ｆxの上に形成されている保護膜１３の膜厚を測定する部分であり、その測定原理や測定条件は、第１の実施形態と変わる事はない。光学式膜厚測定部３０４ａは、第１実施形態と同様にヒューズ素子ｆxを切断する前にヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚を測定するために設けられる。一方、光学式膜厚測定部３０４ｂは、ヒューズ素子ｆxを切断した後にヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚を測定し、切断性を確認するために設けられる。
【００４７】
基板３０２には、図１２に示すように光学式膜厚測定部３０４ａ、レーザー照射部３０３、光学式膜厚測定部３０４ｂがこの順に、半導体装置１５に形成されたヒューズ素子ｆxと同じ方向ｘに、それぞれ間隔ΔX3を介して設けられている。図１２においては、それぞれの間隔ΔX3をヒューズ素子ｆxが半導体装置１５上に形成されている間隔Δｘ1の２倍の距離とすることで、光学式膜厚測定部３０４ａ、３０４ｂがヒューズ素子ｆ1、ｆ5の上方に位置し、レーザー照射部１０３がヒューズ素子ｆ3の上方に位置する。図１２の状態においては、光学式膜厚測定部３０４ａ、３０４ｂによるヒューズ素子ｆ1、ｆ5の上の保護膜１３の膜厚測定と、レーザー照射部１０３によるヒューズ素子ｆ3の切断を同時に行うことができるので、製造工程時間が長時間化を抑制する事ができる。
【００４８】
データ格納部３０５ａ、３０５ｂ及び演算部３０６は、個々のヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚に合わせて照射すべきレーザーエネルギーを個々に設定するためのものである。光学式膜厚測定部３０４ａは、レーザー照射部３０３が照射すべきレーザーエネルギー値を決定するために、ヒューズ素子ｆ5上の保護膜１３の膜厚を測定し、左側実線上方向矢印のようにデータ格納部１０５へ転送する。また、光学式膜厚測定部３０４ｂは、レーザー照射がなされた後のヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の残膜厚を測定し、右側実線上方向矢印のようにデータ格納部１０５へ転送する。演算部３０６は、光学式膜厚測定部３０４ａからのレーザー照射前の膜厚データを図３のグラフからレーザーエネルギー値に変換し、実線下方向矢印のようにレーザー照射部３０３へ転送する。また、演算部３０６は、光学式膜厚測定部３０４ｂからのレーザー照射後の膜厚データを図３のグラフからレーザーエネルギー値に変換し、実線下方向矢印のようにレーザー照射部３０３へ転送する。
【００４９】
レーザー照射部３０３は、演算部３０６から送られたレーザーエネルギー値に基づきヒューズ素子ｆ3に対しレーザーを照射する。レーザー照射部３０３は、レーザー照射前のヒューズに対し光学式膜厚測定部３０４ａが測定した保護膜１３の膜厚に応じたレーザーエネルギー値でレーザーを照射する。また、レーザー照射部３０３は、レーザー照射後のヒューズに対し切れ残りが発生した場合、光学式膜厚測定部３０４ｂが測定した保護膜１３の膜厚に応じたレーザーエネルギー値でレーザーを照射する。
【００５０】
半導体トリミング装置３００を以上のような構成とすることにより、ヒューズ素子ｆx上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値のレーザー照射を行う事ができるとともに、突発的なレーザー照射不足等により発生するヒューズ素子ｆxの切れ残りを低減出来る。それによってヒューズ素子ｆxの切断不良を低減でき、半導体装置１５の歩留まり低下を抑制できる。
【００５１】
次に、半導体トリミング装置３００を使用した第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について第１の実施形態との異なる部分を中心に、図１２、１３を参照しながら説明する。図１２、１３はいずれも図２のＡ−Ａ’線付近における半導体ウェハ１０の断面図に対応したものであり、１つの半導体装置１５に対し、ヒューズ素子ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5が設けられている場合を例としている。
【００５２】
まず、半導体ウェハ１０をステージ１０１上に載置し、基板３０２と半導体ウェハ１０との位置合わせを行う（不図示）。
【００５３】
次に、半導体ウェハ１０の基準点を元に基板３０２を移動させ、光学式膜厚測定部３０４ａによって座標ｘ1のヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の膜厚を測定し、その膜厚データを、座標データとともにデータ格納部に転送してデータ格納部３０５ａに保持させる（不図示）。次に、基板３０２を方向ｘに沿って間隔Δｘ3の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部３０４ａを座標ｘ2の上に位置させヒューズ素子ｆ2上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ａに転送する（不図示）。
【００５４】
次に、図１３に示すように、基板３０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部３０４ａを座標ｘ3の上に位置させ、ヒューズ素子ｆ3上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ａに転送する。一方、ヒューズ素子ｆ1上に位置するレーザー照射部３０３は、必要に応じデータ格納部３０５ａから演算部３０６に転送されるヒューズ素子ｆ1上の膜厚データに基づいたレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ1を切断する。
【００５５】
次に、基板３０２を方向ｘに沿って間隔Δｘ3の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部３０４ａを座標ｘ4の上に位置させヒューズ素子ｆ4上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ａに転送する（不図示）。一方、ヒューズ素子ｆ2上に位置するレーザー照射部３０３は、必要に応じデータ格納部３０５ａから演算部３０６に転送されるヒューズ素子ｆ2上の膜厚データに基づいたレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ2を切断する。ここまではいずれの場合も、光学式膜厚測定部３０４ｂによるヒューズ素子ｆx上の保護膜１３の膜厚の測定は行われない。
【００５６】
次に、図１２に示すように、基板３０２をさらに方向ｘに沿って間隔Δｘ1の距離だけ移動させ、光学式膜厚測定部３０４ａを座標ｘ5の上に位置させ、ヒューズ素子ｆ5上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ａに転送する。一方、ヒューズ素子ｆ3上に位置するレーザー照射部３０３は、必要に応じデータ格納部３０５ａから演算部３０６に転送されるヒューズ素子ｆ3上の膜厚データに基づいたレーザーエネルギー値でレーザー照射を行い、ヒューズ素子ｆ3を切断する。第２の実施形態においてはここで、座標ｘ1の上に位置する光学式膜厚測定部３０４ｂによってヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ｂに転送する。その膜厚データが基準値以上で、ヒューズ素子ｆ1の切れ残りが発生していると判断された場合、基板３０２を方向ｘの逆方向に間隔Δｘ3の2倍の距離だけ移動させ、図１３に示すようにレーザー照射部３０３を座標ｘ1の上に位置させる。そして、ヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３を、その膜厚データに従って追加でレーザー照射を行う。
【００５７】
次に、再び基板３０２を方向ｘに沿って間隔Δｘ1の2倍の距離だけ移動させ、図１２の状態で光学式膜厚測定部３０４ｂを座標ｘ1の上に位置させ、ヒューズ素子ｆ1上の保護膜１３の膜厚測定を行い、その膜厚データと座標データをデータ格納部３０５ａに転送する。その膜厚データが基準値以下で、ヒューズ素子ｆ1の切れ残りの発生がないと判断された場合、基板３０２を方向ｘの逆方向に間隔Δｘ3の距離だけ移動させ、レーザー照射部３０３がヒューズ素子ｆ4のトリミングを行う（不図示）。
【００５８】
第２の実施形態は、半導体トリミング装置３００を以上のような構成とすることにより、第１の実施形態と同様にヒューズ素子ｆx上の保護膜の膜厚に合わせたレーザーエネルギー値の設定を、製造工程の増加を伴わずに行う事が出来る。それに加え、半導体トリミング装置３００は、突発的なレーザー照射不足等により発生するヒューズ素子ｆxの切れ残りのような切断不良を低減することができるので半導体装置１５の歩留まり低下の抑制効果が高い。
【００５９】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更や組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【００６０】
例えば、ヒューズ素子や、光学式膜厚測定部とレーザー照射部が並べられる方向は、同じ方向であれば方向ｘに限らずどの方向であっても構わない。同様に、半導体トリミング装置における基板が半導体ウェハ上で移動する方向も方向ｘに限られない。
【００６１】
また、第１の実施形態の変形例と第２の実施形態を組み合わせて、図１２における間隔ΔX3を図２のような半導体装置１５の間隔Δｘ2の倍数の距離としても構わない。一方、この半導体装置１５の間隔Δｘ2がヒューズ素子ｆxの間隔Δｘ1の倍数であっても構わない。
【００６２】
すなわち、本発明においては、光学式膜厚測定部とレーザー照射部を備え、光学式膜厚測定部によるヒューズ素子上の保護膜の膜厚の測定とレーザー照射部による保護膜の膜厚に応じたレーザー照射が同時にできれば、どのような位置関係や座標、方向であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０  半導体ウェハ
１１  シリコン基板
１２  素子分離絶縁膜
１３  保護膜
１４  ヒューズ領域
１５  半導体装置
１６  スクライブ領域
１０１、２０１、３０１  ステージ
１０２、２０２，３０２  基板
１０３、２０３、３０３  レーザー照射部
１０４、２０４、３０４ａ、３０４ｂ  光学式膜厚測定部
１０５、２０５、３０５ａ、３０５ｂ  データ格納部
１０６、２０６、３０６  演算部
ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5、ｆx、ｆ’1、ｆx  ヒューズ素子
【図１】
2020150140.tif 000003
【図２】
2020150140.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】
2020150140.tif 000009
【図８】
2020150140.tif 000010
【図９】
2020150140.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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