(57)【要約】【課題】集束イオンビームを用いて配線パターンにおける短絡欠陥部を除去した場合における短絡欠陥部の周辺や下部の絶縁膜受けるダメージを低減する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、主表面に配線パターンが配された半導体基板を有した半導体装置の製造方法であって、集束イオンビームを用いて、前記配線パターンにおける短絡欠陥部における面方向の内側に位置する第１の照射領域を選択的に除去する第１の照射工程と、前記第１の照射工程の後に、集束イオンビームを用いて、前記短絡欠陥部における面方向の外側に位置する領域を含む第２の照射領域を除去する第２の照射工程とを備える。【選択図】図１
2010056172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面に配線パターンが配された半導体基板を有した半導体装置の製造方法であって、
集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における前記配線パターンにおける短絡欠陥部の内側に位置する第１の照射領域を選択的に除去する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程の後に、集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における前記短絡欠陥部の外側に位置する領域を含む第２の照射領域を除去する第２の照射工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の照射工程に用いられる集束イオンビームの照射エネルギーは、前記第１の照射工程に用いられる集束イオンビームの照射エネルギーより低い
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の照射領域は、前記第１の照射領域を内包する領域である
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の照射領域は、前記主表面と平行な面方向において、前記短絡欠陥部における前記第１の照射領域の外側に位置する
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５】
前記第２の照射領域は、前記主表面と平行な面方向において、前記短絡欠陥部における前記第１の照射領域に重ならない領域である
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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体基板上にトランジスタ等の半導体素子を形成する工程と、トランジスタ等の半導体素子上に層間絶縁膜を介して配線パターンを形成する配線工程とが含まれる。配線は、多層で形成されることが多い。各層の配線パターン形成工程は、成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程などからなる。これらの工程で用いられる半導体製造装置から発生する発埃などによって、配線パターン上に意図しない短絡欠陥部が形成されてしまう場合がある。
【０００３】
半導体装置の製造工程では、配線パターンの形成後に、意図しない短絡欠陥部を検出する欠陥検査を実施する。欠陥検査を実施することで、短絡欠陥部の密度が許容レベル以下であるかどうかを確認する。この欠陥検査は、半導体装置の品質管理や各装置の発埃状況の監視といった目的に用いる。欠陥検査は、単に工程管理のためだけでなく、検査結果から意図せず形成された短絡欠陥部を修正するためにも用いられる。
【０００４】
特許文献１には、特許文献１の図２（ａ）に示すように、プラズマディスプレイのガラス基板９上に形成された銀電極１のショート欠陥部２をレーザー光により除去加工することが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、特許文献２の図１３に示す切断箇所Ｃ１〜Ｃ４を集束イオンビーム（ＦＩＢ）により切断することにより、電源配線８ｂ１，８ｂ２間の短絡不良部分を電源配線ブロック７内の電源配線系から分離することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２５８５３号公報
【特許文献２】特開平０９−０８２８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザー光を用いた場合、半導体装置の配線パターンにおける短絡欠陥部をサブミクロンオーダーで除去することが困難であると考えられる。一方、集束イオンビームを用いれば、半導体装置の配線パターンにおける短絡欠陥部をサブミクロンオーダーで除去することができる。
【０００７】
しかし、特許文献２に示された技術では、切断箇所Ｃ１〜Ｃ４の周辺や下部における配線パターンや絶縁膜がイオンの照射によりダメージを受ける可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、集束イオンビームを用いて配線パターンにおける短絡欠陥部を除去した場合における短絡欠陥部の周辺や下部の絶縁膜が受けるダメージを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの側面に係る半導体装置の製造方法は、主表面に配線パターンが配された半導体基板を有した半導体装置の製造方法であって、集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における前記配線パターンにおける短絡欠陥部の内側に位置する第１の照射領域を選択的に除去する第１の照射工程と、前記第１の照射工程の後に、集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における前記短絡欠陥部の外側に位置する領域を含む第２の照射領域を除去する第２の照射工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、集束イオンビームを用いて配線パターンにおける短絡欠陥部を除去した場合における短絡欠陥部の周辺や下部の絶縁膜が受けるダメージを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。
【００１２】
ステップＳ−１では、半導体基板にトランジスタなどの半導体素子を形成する。例えば、半導体基板の上にゲート電極を形成し、そのゲート電極をマスクとして半導体基板にイオン注入を行うことにより半導体基板内にソース・ドレイン領域を形成する。なお、半導体素子の形成方法はこの方法に限定されない。
【００１３】
ステップＳ−１１では、ステップＳ−１で形成した半導体素子を覆うように、第１の層間絶縁膜を形成する。
【００１４】
ステップＳ−１２では、第１の層間絶縁膜の上に金属膜を形成し、その金属膜をパターニングすることにより、第１の配線パターンを形成する。
【００１５】
ステップＳ−１３では、第１の配線パターンに対する欠陥検査を実施して、第１の配線パターンにおける意図しない短絡欠陥部を検出する。第１の配線パターンにおける短絡欠陥部が検出された場合、ステップＳ１４の工程に進み、第１の配線パターンにおける短絡欠陥部が検出されなかった場合、ステップＳ１５の次の工程に進む。
【００１６】
ステップＳ−１４では、集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における、第１の配線パターンの短絡欠陥部１２の内側に位置する第１の照射領域１７（図２参照）を選択的に除去する（第１の照射工程）。
【００１７】
ステップＳ−１５では、集束イオンビームを用いて、前記主表面と平行な面方向における、第１の配線パターンの短絡欠陥部１２の外側に位置する領域１２ａ，１２ｂを含む第２の照射領域１９（図２（ａ）参照）を除去する（第２の照射工程）。
【００１８】
ここで、ステップＳ−１１〜Ｓ−１５は、第１の配線パターンの製造工程である。多層配線プロセスを採用する場合には、第２の配線パターン以降についても同様の製造工程が適用される。
【００１９】
図１では、第２の配線パターンの製造工程〜第ｎ−１の配線パターンの製造工程（ｎ：３以上の整数）の図示が省略され、最上の配線パターンである第ｎの配線パターンの製造工程（ステップＳ−ｎ１〜Ｓ−ｎ５）が図示されている。
【００２０】
ステップＳ−１０１では、第ｎの配線パターンを覆うように、保護膜を形成する。
【００２１】
続いて、第１の配線パターンを例にとって、Ｓ−１１〜Ｓ−１５までの各工程について詳細に説明する。
【００２２】
まず、半導体基板上に半導体素子を形成（Ｓ−１）した後に、第１の層間絶縁膜を形成する（Ｓ−１１）。第１の層間絶縁膜には、ボロンやリンをドープした酸化シリコン膜であるＢＰＳＧ膜や、プラズマＣＶＤ法を用いた酸化シリコン膜などを用いるとよい。絶縁膜形成後には、必要に応じて半導体素子と第１の配線パターンを電気的に接続するコンタクトプラグを形成する。
【００２３】
次いで、第１の配線パターンを形成する（Ｓ−１２）。すなわち、層間絶縁膜上、及び、コンタクトプラグ上に例えばアルミニウムのような導電性の物質を成膜する。次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて所望のパターンを形成して、その後に例えばドライエッチング処理を行うことで、所望の配線パターンに加工する。
【００２４】
次いで、意図しない短絡欠陥部を検出する欠陥検査を行う（Ｓ−１３）。欠陥検査工程では、例えば明視野光学式のパターン欠陥検査装置を用いて、チップ単位、あるいは繰り返しパターンである基本セル単位として画像比較を行うことで、欠陥を検出する。欠陥検査装置から出力されるデータは、欠陥座標、欠陥サイズ、欠陥の種類などに関するデータである。ここでは、明視野を用いた光学式欠陥検査装置を例としたが、暗視野を用いた光学式欠陥検査装置や、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた欠陥検査装置を用いて構わない。レーザー散乱式の検査方式を用いてもよい。
【００２５】
続いて、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて欠陥検査で検出された短絡欠陥部を修復（除去）するステップＳ−１４、及び、Ｓ−１５を説明する。修復に用いるＦＩＢ装置は、同時にＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）が搭載されているＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置が望ましい。ＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置では、真空系を破らずにＳＥＭ観察とＦＩＢによる修復処理とを交互に繰り返すことができる。
【００２６】
このようなＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置を用いて、欠陥検査工程にて検出された欠陥の画像の確認を行う。欠陥検査で検出された欠陥のＳＥＭ画像で、欠陥の種類、サイズ、及び形状を確認し、修復すべき短絡欠陥部かどうかを判断することができる（Ｓ−１３）。
【００２７】
修復可能（Ｓ−１３でＹ）と判断された短絡欠陥部は、例えばガリウムイオンを用いた集束イオンビーム（ＦＩＢ）が照射される（Ｓ−１４、Ｓ−１５）。短絡欠陥部の金属は、イオンビームによりスパッタされるので、短絡欠陥部を切断できる。その際、集束イオンビームの照射領域を決定する必要がある。
【００２８】
ここで、近年のサブミクロンオーダーの微細配線を前提に考えると、単に短絡欠陥部の切断のみを考慮するだけでなく、短絡欠陥部の周辺や下部における配線パターン、絶縁膜、半導体素子へのダメージを抑制することが重要である。
【００２９】
そこで、本実施形態では、短絡欠陥部の周辺や下部における配線パターン等へのダメージを抑制しながら、配線パターンにおける短絡欠陥部を修復（除去)することが可能となるよう、次のような処理を行う。集束イオンビームを用いて短絡欠陥部を切断する処理を、短絡欠陥部の切断領域の照射誤差も考慮し、主表面と平行な面方向における短絡欠陥部の内側のみを照射する第１の照射工程と絶縁膜も含めて短絡欠陥部を照射する第２の照射工程との２段階で行う。ここで、主表面とは半導体素子が形成される半導体基板の一方の面を示す。
【００３０】
次に、第１の照射工程（Ｓ−１４）における第１の照射領域の詳細を、図２を用いて説明をする。図２は、第１の照射工程（Ｓ−１４）における第１の照射領域の詳細を示す平面図である。
【００３１】
図２（ａ）に示す配線パターン（第１の配線パターン）ＬＰおける金属ライン１０と金属ライン１１とは、互いに略平行に延びている。また、配線パターンＬＰおける短絡欠陥部１２は、意図しない欠陥のパターンであり、金属ライン１０と金属ライン１１とを短絡させている。
【００３２】
絶縁膜（第１の層間絶縁膜）１６−ａ、１６−ｂは、金属ライン１０，１１の間における短絡欠陥部１２の周辺に配されている。
【００３３】
第１の照射領域１７は、第１の照射工程（Ｓ−１４）における集束イオンビームが照射されて除去される領域である。第１の照射領域１７は、短絡欠陥部１２における面方向の内側に位置する。短絡欠陥部１２の幅はＷ、短絡欠陥部１２の切断幅はＤとすると、図２（ａ）に示すようにＤ＜Ｗとなるように切断幅を設定する。これにより集束イオンビームを絶縁膜１６−ａ、１６−ｂに照射することを防ぐことができる。
【００３４】
集束イオンビームの第１の照射領域１７と短絡欠陥部１２及び絶縁膜１６−ｂ，１６−ａとの境目の距離Ｄ１、Ｄ２を集束イオンビームの最大位置ずれ量よりも大きくすることで、絶縁膜へのダメージが発生しない短絡欠陥部の修復手法が得られる。以下、詳細に説明する。
【００３５】
想定される第１の照射領域１７の最大ずれ量をΔｄとする。Ｄ１＞Δｄ、Ｄ２＞Δｄの２条件を満足するように第１の照射領域１７を設定する。これにより、仮に、左右いずれの方向へずれた場合であっても、絶縁膜１６−ａ、絶縁膜１６−ｂに全くダメージを与えずに短絡欠陥部を削ることができる。図２（ｂ）は、集束イオンビーム照射領域が最大限（Δｄ）左側にずれた場合、図２（ｃ）は、集束イオンビーム照射領域が最大限（Δｄ）右側にずれた場合を示している。ここで、集束イオンビームで左右に分断された短絡欠陥部をそれぞれ１７−ａ、１７−ｂとする。１７−ａ、１７−ｂの幅をそれぞれＤ１’、Ｄ２’とする。Ｄ１＞Δｄ、Ｄ２＞Δｄの２条件を考慮に入れると、Ｄ１’、Ｄ２’はそれぞれ以下の数式１，２を満たす。
【００３６】
０＜Ｄ１−Δｄ≦Ｄ１’≦Ｄ１＋Δｄ・・・数式１
０＜Ｄ２−Δｄ≦Ｄ２’≦Ｄ２＋Δｄ・・・数式２
すなわち、Ｄ１＞Δｄ、Ｄ２＞Δｄの２条件を満足すれば、第１の照射工程（Ｓ−１４）では、絶縁膜１６−ａ、１６−ｂにイオンビームが照射されないので、絶縁膜１６−ａ、１６−ｂがともにダメージを受けないことがわかる。例えば、集束イオンビーム装置の能力として集束イオンビーム照射領域の最大ずれ量が０．１５μｍであると仮定すると、Ｄ１＞０．１５μｍ、Ｄ２＞０．１５μｍとなるように第１の照射領域１７を設定すればよい。また、面方向において幅Ｗと直交する方向の、即ち配線パターンの間隔方向の照射範囲についても同様である。
【００３７】
次に、第２の照射工程（Ｓ−１５）を有する欠陥修復方法における第２の照射領域の詳細を、図３を用いて説明をする。図３は、第２の照射工程（Ｓ−１５）を有する欠陥修復方法における第２の照射領域の詳細を示す平面図である。
【００３８】
第１の照射工程（Ｓ−１４）で除去された領域１８は、第１の照射領域１７（図２参照）とほぼ同じ位置においてほぼ同じ形状をしている。
【００３９】
第２の照射領域１９は、第２の照射工程（Ｓ−１５）における集束イオンビームが照射されて除去される領域である。第２の照射領域１９は、短絡欠陥部１２における面方向の外側に位置する領域１２ａ，１２ｂを含む。第２の照射領域１９は、第１の照射領域１７（図２参照）を内包する領域である。
【００４０】
集束イオンビームの第２の照射領域１９の左右方向への決定方法は短絡欠陥部１２内側のみの第１の照射工程と同様であり、第２の照射領域１９の幅Ｅは、短絡欠陥部長さＷより左右にＥ１およびＥ２だけ大きく設定する。Ｅ１、Ｅ２は、集束イオンビームの照射誤差Δｄより大きく設定する。この方法により、確実に配線間の短絡欠陥部１２を除去することができる。
【００４１】
ここで、第２の照射工程（Ｓ−１５）では、短い時間で短絡欠陥部１２が除去されるので、絶縁膜１６−ａ、１６−ｂにイオンビームが照射される時間も短い。特に、短絡欠陥部１２における面方向の外側に位置する領域（金属膜のパターン）１２ａ，１２ｂは、その上面だけでなく側面も集束イオンビームにされされるので、短い時間で除去される。これにより、集束イオンビームを用いて配線パターンにおける短絡欠陥部を除去した場合における短絡欠陥部の周辺や下部の絶縁膜が受けるダメージを低減することができる。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、正常な配線パターンへのダメージや半導体素子へのダメージを抑制しながら、配線パターンの短絡欠陥部を修復することが可能である。
【００４３】
また、短絡欠陥部の中央部のみに集束イオンビームを照射する第１の照射工程、及び、第１の照射工程で残存した短絡を低ダメージで照射する第２の照射工程を有することにより、修復を行わない層へのダメージも抑制することができる。
【００４４】
なお、第２の照射工程に用いられる集束イオンビームの照射エネルギーは、第１の照射工程に用いられる集束イオンビームの照射エネルギーより低くてもよい。この場合、短絡欠陥部の周辺や下部の絶縁膜が受けるダメージをさらに低減することができる。
【００４５】
また、図４（ｂ）に示すように、第２の照射領域２０は、短絡欠陥部１２における第１の照射領域１７（図２参照）より面方向の外側に位置していてもよい。第２の照射領域２０は、第１の照射領域１７と一部だけ重なっている。このように、第１の照射工程（Ｓ−１４）によって残存した短絡欠陥部のみに集束イオンビームを照射するので、第１の照射工程によって絶縁膜が露出した領域１８へのダメージを低減することでできる。
【００４６】
さらに、図４（ｃ）に示すように、第２の照射領域２１は、短絡欠陥部１２における第１の照射領域１７（図２参照）に重ならない領域であってもよい。すなわち、集束イオンビームによるスパッタリングは、横方向への広がりもあるため、それを加味して第１の照射領域１７と重ならないよう、第２の照射領域２１を設定する。これにより、絶縁膜が露出した領域１８へのダメージは、更に低減される。
【００４７】
また、第１の照射領域１７の全てが、面方向において短絡欠陥部１２の内部になくてもよい。少なくともその一部が短絡欠陥部１２の内部に位置するだけでも、絶縁膜が露出した領域へのダメージを低減することが可能となる。
【００４８】
これまでの説明では、第１の配線パターンに対する短絡欠陥部の修復について説明したが、多層配線プロセスの場合には、第２の配線パターン以降についても同様に短絡欠陥部の修復処理を行うことが可能である。
【００４９】
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、あらゆる半導体装置に適用可能である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤイメージセンサなどの撮像装置のように特性上冗長回路が適用できないデバイスに対して、特に、有効であり、さらに、大面積を有する半導体装置に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図。
【図２】第１の照射工程（Ｓ−１４）における第１の照射領域の詳細を示す平面図。
【図３】第２の照射工程（Ｓ−１５）における第２の照射領域の詳細を示す平面図。
【図４】第２の照射工程（Ｓ−１５）における第２の照射領域の詳細を示す平面図（変形例）。
【符号の説明】
【００５１】
１７  第１の照射領域
１９，２０，２１  第２の照射領域
【図１】
2010056172.tif 000003
【図２】
2010056172.tif 000004
【図３】
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【図４】
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