(57)【要約】【課題】近年、半導体においては導電率を考慮し、導電体に銅が用いられるようになってきたが、ビームにて切断する際に飛び散りが起こり、切断後のショートの原因となる。また、層間絶縁膜に低誘電率素材が使用されてきているが、従来のアシストガスによるエッチングでは、サイドエッチが生じてしまい、うまく加工ができない課題があった。【解決手段】ビーム３により層間絶縁膜１を切削して導電体２を露出させ、層間絶縁膜の切削穴１ａの側面においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定し、ビーム３を最終切断面２ａの手前から最終切断面に近づけつつ最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも導電体２の最終切断面では導電性残渣２ｂの付着なしに、導電体をビーム切断する。これにより、切断後の飛び散りによるショートを防ぐ。また、アシストガスも必要としない。【選択図】図２
2006108286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴の側面においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項２】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項３】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項４】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項５】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項６】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項７】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項８】
ビームのスキャン範囲とえぐり抜き面を決定する工程と、
半導体チップ上層からビームにより上下の導電体をその下層の層間絶縁膜までえぐり抜く工程と、
ビームを前記えぐり抜き面の手前から前記えぐり抜き面に近づけつつ前記えぐり抜き面に対して並行的にスキャンして、えぐり抜き面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含む半導体加工方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の半導体加工方法において、さらに、
前記層間絶縁膜および前記導電体の切削穴に絶縁物デポ用のガスを供給し、前記導電体の切削穴の内部でビームを前記ガスに作用させつつ引き上げて、絶縁物を前記導電体の切削穴内に堆積させる工程
を含む半導体加工方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の半導体加工方法において、
前記導電体の最終切断面またはえぐり抜き面に対するビーム作用時に、ビーム入射方向に対してチップを傾斜させる半導体加工方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の半導体加工方法において、
前記導電体の最終切断面またはえぐり抜き面に対するビーム作用時に、チップに対してビーム入射方向を傾斜させる半導体加工方法。
【請求項１２】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴の側面においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１３】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１４】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１５】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１６】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１７】
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１８】
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項１９】
ビームのスキャン範囲とえぐり抜き面を決定する手段と、
半導体チップ上層からビームにより上下の導電体をその下層の層間絶縁膜までえぐり抜く手段と、
ビームを前記えぐり抜き面の手前から前記えぐり抜き面に近づけつつ前記えぐり抜き面に対して並行的にスキャンして、えぐり抜き面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた半導体加工装置。
【請求項２０】
請求項１２から請求項１９までのいずれかに記載の半導体加工装置において、さらに、
前記層間絶縁膜および前記導電体の切削穴に絶縁物デポ用のガスを供給し、前記導電体の切削穴の内部でビームを前記ガスに作用させつつ引き上げて、絶縁物を前記導電体の切削穴内に堆積させる手段
を備えた半導体加工装置。
【請求項２１】
請求項１２から請求項２０までのいずれかに記載の半導体加工装置において、
前記導電体の最終切断面またはえぐり抜き面に対するビーム作用時に、ビーム入射方向に対してチップを傾斜させる半導体加工装置。
【請求項２２】
請求項１２から請求項２０までのいずれかに記載の半導体加工装置において、
前記導電体の最終切断面またはえぐり抜き面に対するビーム作用時に、チップに対してビーム入射方向を傾斜させる半導体加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップにおいて層間絶縁膜内の導電体を切断する半導体加工方法および半導体加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）を用いて導電体を切断する場合、導電体素材と化学的に反応するアシストガスを用いていた。例えば、アルミニウム配線の場合には、塩素や臭素などを用いていた。また、酸素などを用い、導電体素材を絶縁物化する方法もある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平４−９８７４７号公報（第２−３頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、半導体装置の高性能化に伴い、導電体として抵抗の低い銅が用いられるようになってきた。ところが、銅は、ＦＩＢ加工による切断において飛び散りを生じ、飛び散った導電性残渣が導電体切断箇所や切削穴側面に付着するため、導電体の電気的分離がうまくいかない。
【０００４】
例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、半導体装置表面から層間絶縁膜１を切削して切断対象の導電体２を露出させ、切断箇所に加工ボックス４を設置したところである。１ａは層間絶縁膜１における切削穴である。加工ボックス４を利用してビームにより導電体２の切断を実行すると、図１１（ｃ），（ｄ）に示すように、導電性残渣２ｂが加工箇所の周りに飛び散る。切断対象の導電体２は、導電性残渣２ｂを介してショートしてしまい、電気的分離がうまくいかない。
【０００５】
アルミニウムが導電体とする場合は、アルミニウムと化学的に反応する塩素ガスや臭素ガスなどをアシストガスとして使用しており、飛び散りは発生しないが、銅の場合には、適切なガスがない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴の側面においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含むものである。
【０００７】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴の側面においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた構成とされている。
【０００８】
すなわち、まず導電体を露出させ、層間絶縁膜の切削穴の側面に隣接して、露出した導電体の一部に対してビーム切断を行う。導電体の局部的なビーム切断であるので、所要時間が短くてよくて導電性残渣の発生量が少なく、導電体最終切断面には導電性残渣の付着なしに電気的に確実に分離する状態で導電体を切断することが可能になる。
【０００９】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含むものである。
【００１０】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた構成とされている。
【００１１】
これによれば、露出導電体上に形成した絶縁膜の存在があるので、導電体の切断箇所が、層間絶縁膜の切削穴の側面直近に限定されない。それだけ、導電体の下層の層間絶縁膜に対する切削深さの制御が容易となり、下層の導電体に対する障害を予防できる。
【００１２】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含むものである。
【００１３】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
前記層間絶縁膜の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた構成とされている。
【００１４】
この場合、露出導電体上に絶縁膜を形成する代わりに、層間絶縁膜の一部を残すことで導電体上に絶縁膜を確保する。その残した絶縁膜があるので、導電体の切断箇所が、層間絶縁膜の切削穴の側面直近に限定されない。それだけ、導電体の下層の層間絶縁膜に対する切削深さの制御が容易となり、下層の導電体に対する障害を予防できる。
【００１５】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含むものである。
【００１６】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた構成とされている。
【００１７】
この場合、導電体を切断するときに、導電体下層の層間絶縁膜まで削り込む。したがって、導電体における切断範囲が大きく確保される。ただし、ビームのエネルギーが不足しがちで、導電性残渣が付着しやすくなっている。そこで、ビームスキャンにより導電性残渣をクリーニング除去する。結果として、電気的に確実に分離する状態で導電体を切断することが可能になる。
【００１８】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する工程と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する工程と
を含むものである。
【００１９】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
前記導電体の切削穴においてビームのスキャン範囲と最終切断面を決定する手段と、
ビームを前記最終切断面の手前から前記最終切断面に近づけつつ前記最終切断面に対して並行的にスキャンして、少なくとも前記導電体の最終切断面では導電性残渣の付着なしに、前記導電体をビーム切断する手段と
を備えた構成とされている。
【００２０】
この場合、露出導電体上に絶縁膜を形成する代わりに、層間絶縁膜の一部を残すことで導電体上に絶縁膜を確保する。それ以外は上記同様である。つまり、導電体を切断するときに、導電体下層の層間絶縁膜まで削り込む。したがって、導電体における切断範囲が大きく確保される。ただし、ビームのエネルギーが不足しがちで、導電性残渣が付着しやすくなっている。そこで、ビームスキャンにより導電性残渣をクリーニング除去する。結果として、電気的に確実に分離する状態で導電体を切断することが可能になる。
【００２１】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる工程と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含むものである。
【００２２】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して導電体を露出させる手段と、
前記露出させた導電体上に絶縁膜を形成する手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた構成とされている。
【００２３】
この場合、ビームシフトであるので、導電体下層の層間絶縁膜に対する切削の影響が緩和され、導電体下層の層間絶縁膜に対する切削深さの制御が容易となり、下層の導電体に対する障害を予防できる。
【００２４】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる工程と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む工程と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含むものである。
【００２５】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームにより層間絶縁膜を切削して前記導電体上に層間絶縁膜の薄膜を残す状態で導電体露出直前まで露出させる手段と、
半導体チップ上層からビームにより前記導電体をその下層の層間絶縁膜まで削り込む手段と、
ビームをシフトすることにより前記導電体の最終切断面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた構成とされている。
【００２６】
この場合、露出導電体上に絶縁膜を形成する代わりに、層間絶縁膜の一部を残すことで導電体上に絶縁膜を確保する。それ以外は上記同様である。つまり、ビームシフトであるので、導電体下層の層間絶縁膜に対する切削の影響が緩和され、導電体下層の層間絶縁膜に対する切削深さの制御が容易となり、下層の導電体に対する障害を予防できる。
【００２７】
また、本発明による半導体加工方法は、
ビームのスキャン範囲とえぐり抜き面を決定する工程と、
半導体チップ上層からビームにより上下の導電体をその下層の層間絶縁膜までえぐり抜く工程と、
ビームを前記えぐり抜き面の手前から前記えぐり抜き面に近づけつつ前記えぐり抜き面に対して並行的にスキャンして、えぐり抜き面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する工程と
を含むものである。
【００２８】
この半導体加工方法に対応する半導体加工装置は、
ビームのスキャン範囲とえぐり抜き面を決定する手段と、
半導体チップ上層からビームにより上下の導電体をその下層の層間絶縁膜までえぐり抜く手段と、
ビームを前記えぐり抜き面の手前から前記えぐり抜き面に近づけつつ前記えぐり抜き面に対して並行的にスキャンして、えぐり抜き面に付着している導電性残渣をクリーニング除去する手段と
を備えた構成とされている。
【００２９】
これによれば、幅の大きな導電体に対して大きなえぐり抜きを行うことができる。しかも、ビームスキャンによりえぐり抜き面には導電性残渣の付着なしに電気的に確実に分離する状態で導電体を大きくえぐり抜くことが可能になる。したがって、上下の導電体に対しても一括的に切断することができる。
【００３０】
また、本発明による半導体加工方法は、上記のいずれかの半導体加工方法において、さらに、
前記層間絶縁膜および前記導電体の切削穴に絶縁物デポ用のガスを供給し、前記導電体の切削穴の内部でビームを前記ガスに作用させつつ引き上げて、絶縁物を前記導電体の切削穴内に堆積させる工程を含むものである。
【００３１】
また、半導体加工装置については、前記層間絶縁膜および前記導電体の切削穴に絶縁物デポ用のガスを供給し、前記導電体の切削穴の内部でビームを前記ガスに作用させつつ引き上げて、絶縁物を前記導電体の切削穴内に堆積させる手段を備えたものである。
【００３２】
導電体切削穴において、ビームに絶縁物デポ（deposit：堆積）用のガスを作用させて、切削穴を絶縁物充填するので、導電体の電気的分離をさらに確実なものにできる。しかも、加工の効率は高いものである。
【００３３】
また、上記のいずれかの半導体加工方法または半導体加工装置において、前記導電体の最終切断面またはえぐり抜き面に対するビーム作用時に、ビーム入射方向に対してチップを傾斜させる方式、あるいは、チップに対してビーム入射方向を傾斜させる方式もある。層間絶縁膜や導電体の切削穴の側面を導電体表面に対して直角にすることにより、その側面への導電性残渣の付着を抑制することができ、電気的分離をさらに確実化できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、導電性残渣の飛び散りによるショートを起こすことなく、銅配線を切断して電気的分離できる。また、切断の際に、アシストガスが不要になる。これ以外に、以下の効果がある。
【００３５】
低誘電率素材からなる層間絶縁膜にて生じるサイドエッチングを防止しつつ、導電体を電気的分離することができる。
【００３６】
２つ以上の導電体をえぐり抜く場合、導電体間のショートを起こすことなく、導電体を切断することができる。
【００３７】
銅以外の導電体素材においても、同様に切断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明にかかわる半導体加工方法（装置）の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
図１（ａ）はビームをジグザグにスキャンする場合の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるａ−ａ線での断面図、図１（ｃ）はビームのジグザグスキャンを繰り返す場合の平面図、図１（ｄ）は図１（ｃ）におけるｂ−ｂ線での断面図である。図において、１は層間絶縁膜、２は層間絶縁膜１内に埋め込まれている導電体、３はビーム、１ａはビーム３により層間絶縁膜１に開けられた切削穴である。
【００４０】
まず、図１（ａ），（ｂ）を用いて、ビーム３を１回だけジグザグスキャンする場合の動作を説明する。層間絶縁膜１の表面に所定ビーム径のビーム３を照射し、層間絶縁膜１に切削穴１ａを開けながらビーム３をジグザグにスキャンする。ビーム３の円弧は、ビームが実際に落ちる位置を示す。隣り合うビーム３は重なるようにする。１ｂは切削穴１ａにおける傾斜の側面、２ａは導電体２における最終切断面である。ビーム３が最終切断面２ａに到達した時点でスキャンを終了する。ビーム３のジグザグスキャンは１回限りである。ビーム３の照射開始から照射終了までの間に、ビーム３で導電体２を切断している。切削穴１ａの側面１ｂには導電体２の切断による導電性残渣２ｂが付着している。ジグザグスキャンが１回限りであるので、各スポットは比較的長い時間とどめるようにする。この場合、１回のスキャン当たりのドーズ量（単位面積当たりのビーム照射量に対応）は多いものとなる。その結果、導電性残渣２ｂの量が多くなっている。ただし、最終切断面２ａに対しては導電性残渣２ｂの付着はない。導電性残渣２ｂはあるが、導電体２は電気的に分離されている。
【００４１】
次に、図１（ｃ），（ｄ）を用いて、ビーム３のジグザグスキャンを繰り返す場合の動作を説明する。この場合、繰り返すことから、各スポットにとどまる時間を短めにする（例えば約１０μｓｅｃ以下）。その結果、導電性残渣２ｂの量は少なくなっている。この場合も、最終切断面２ａに対しては導電性残渣２ｂの付着はない。導電体２は確実に電気的に分離されている。
【００４２】
図１（ｅ）は、図１（ｃ），（ｄ）に比べて、さらにドーズ量を少なくした場合を示す（断面図）。ドーズ量を少なくする代わりに、スキャン回数を増やしている。切削穴１ａの底部１ｃが平坦に近づく。しかし、ドーズ量が少ないことから、最終切断面２ａをクリーニングする効果が薄れる。その結果、切削穴１ａの側面１ｂに導電性残渣２ｂが付着しやすくなる。最終切断面２ａにも付着する可能性がある。
【００４３】
なお、上記ではビーム３のスキャンをジグザグ経路としたが、これに代えて、例えば図１（ｆ）の平面図のように、同方向スキャンでも構わない。
【００４４】
以下、順次に本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の半導体加工方法（装置）を図２を用いて説明する。
【００４６】
まず、図２（ａ）の平面図に示すように、加工対象の導電体２に位置対応して、ビームにより層間絶縁膜１にその表面から切削穴１ａを開け、導電体２の一部を露出させる。このとき、照射エネルギーの調整やビームのスキャン速度等の条件設定により、導電体２の表面が平坦に残る状態での層間絶縁膜１への切削とする。次いで、露出させた導電体２の上方に加工ボックス４を配置し、その最終切断面設定部４ａを切削穴１ａの側面１ｂに重ねるようにする。あるいは、側面１ｂにかかるようにする。このとき、断面図は図２（ｂ）のようになる。加工ボックス４は、ビームをスキャンする範囲と最終切断面を決定する。
【００４７】
ここで、図１で用いたスキャン方法により加工を実施し、加工ボックス４を介してビーム３により導電体２を切断する。すなわち、層間絶縁膜１の切削穴１ａの側面１ｂに位置対応して、ビーム３を最終切断面２ａの手前から最終切断面２ａに対し平行方向にスキャンし、最終切断面２ａに近づき同様のビームスキャンを繰り返す。すると、図２（ｃ）の断面図のようになる。導電体２の最終切断面２ａに対して、導電性残渣２ｂによるショートの影響はない。
【００４８】
この場合、アシストガスを用いる必要はない。もちろん、アシストガスの噴出装置も不要である。アシストガスを使用する方法に比べ、より簡略化した装置で対応できる。
【００４９】
近年、低誘電率素材からなる層間絶縁膜は、アシストガスによるサイドエッチングの問題を引き起こしている。サイドエッチングは、低誘電率素材の層間絶縁膜がアシストガスとの反応性が高いことから、ビームの進行よりも早くエッチングが横方向に進行する現象である。しかし、本実施の形態ではアシストガスを用いないため、この問題は生じない。
【００５０】
切断対象の導電体２の下側にある導電体２Ａに対し、導電性残渣２ｂがショートすることやダメージを与えることが起こらないように注意しなければならない。それには、垂直方向の削り量Ｂを制御する必要がある。垂直方向の削り量Ｂを制御するパラメータとして、ドーズ量、ビームスポットにとどまる時間、隣り合うビームスポットの間隔、そして加工ボックス長さＡがあり、最適な値にすべきである。例えば、ドーズ量：１ｎＣ／μｍ2、ビームスポットにとどまる時間：１０μｓｅｃ、隣り合うビームスポットの間隔：０．０１μｍ、加工ボックス長さＡ：０．５μｍであれば、削る深さＢは１．０μｍほどに制御でき、問題はない。
【００５１】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１では、導電性残渣２ｂから導電体２を分離するのに側面１ｂを利用したが、切削の深さが層間絶縁膜１の表面から導電体２の表面までの深さ分と大きく、この切削の深さが条件の設定を難しくする。そこで、本発明の実施の形態２は、切削の深さを小さくして、条件を緩和するものである。
【００５２】
図３（ａ）の断面図のように、加工対象の導電体２に位置対応してビームにより層間絶縁膜１にその表面から切削穴１ａを開け、導電体２の一部を露出させる。導電体２のある領域が平坦に露出されている。そして、図３（ｂ）の断面図のように、露出した導電体２の表面に絶縁体５を被覆する。次いで、図３（ｃ）の断面図のように、絶縁体５の上部からビームにより導電体２に対する切断加工を行う。すなわち、ビームを最終切断面２ａの手前から最終切断面２ａに近づけつつ最終切断面２ａに対して並行的にスキャンして、少なくとも導電体２の最終切断面２ａでは導電性残渣２ｂの付着なしに、導電体２をビーム切断する。絶縁体５の存在により、切削穴１ａの中央部でビーム３を照射でき、そのエネルギーレベルを低減できる。これによれば、切削の深さが減少し、垂直方向の削り量Ｂの条件は緩和され、加工が容易になる。
【００５３】
なお、図３（ｂ）に代えて図３（ｄ）のように、導電体２の表面が露出する直前段階で切削を止め、絶縁層薄層部１ｄを残してもよい。この絶縁層薄層部１ｄは絶縁体５に相当するものである。その後、図３（ｃ）と同様にして、絶縁層薄層部１ｄの上部から導電体２に対する切断加工を行う。
【００５４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、導電体の切断面をクリーニングして電気的に分離する手法である。
【００５５】
図４（ａ）の断面図は、図３（ａ），（ｂ）と同様の過程を経て、導電体２をその下側の層間絶縁膜１の領域１ｅまで削り込んだ状態を示している。すなわち、加工対象の導電体２に位置対応してビームにより層間絶縁膜１にその表面から切削穴１ａを開け、導電体２の一部を露出させ、さらに、露出した導電体２の表面に絶縁体５を被覆し、次いで、図４（ａ）のように、絶縁体５の上部からビームにより導電体２に対する切断加工を行う。この切断の結果、導電体２の切断面に導電性残渣２ｂが多く付着しており、ショートの可能性が残っている。
【００５６】
そこで、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、導電体２の切断面上の導電性残渣２ｂをクリーニングして除去するために、加工ボックス４を切断面上方に設置する。クリーニングを確実化するため、導電体２の幅よりも広い幅の加工ボックス４を用いる。加工ボックス４を用いてビームにより導電体２の切断面上の導電性残渣２ｂを除去する。すなわち、ビームを最終切断面２ａの手前から最終切断面２ａに近づけつつ最終切断面２ａに対して並行的にスキャンして、少なくとも導電体２の最終切断面２ａでは導電性残渣２ｂの付着なしに、導電体２をビーム切断する。これにより、導電体２が電気的に分離される。
【００５７】
なお、垂直方向の深さをビームの条件により制御し、切断対象の下層の導電体２Ａに対しダメージを与えないよう注意する。
【００５８】
（実施の形態４）
本実施の形態４は、ビームのシフト機能により、導電体の切断面をクリーニングして電気的に分離する手法である。
【００５９】
図５（ａ）の断面図は、図３（ａ），（ｂ）と同様の過程を経て、導電体２をその下側の層間絶縁膜１の領域１ｅまで削り込んだ状態を示している。すなわち、加工対象の導電体２に位置対応してビームにより層間絶縁膜１にその表面から切削穴１ａを開け、導電体２の一部を露出させ、さらに、露出した導電体２の表面に絶縁体５を被覆し、次いで、図５（ａ）のように、絶縁体５の上部からビームにより導電体２に対する切断加工を行う。この切断の結果、導電体２の切断面に導電性残渣２ｂが多く付着しており、ショートの可能性が残っている。
【００６０】
そこで、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、導電体２の切断面上の導電性残渣２ｂをクリーニングして除去するために、加工ボックス４を切断面上方に設置する。加工ボックス４の幅は導電体２の幅よりも広くし、クリーニングを確実化する。加工ボックス４を導電体２の切断面の方向にゆっくりシフトさせ、ビームのシフト機能により切断面のクリーニングを行う。横方向の矢印はビームのシフト方向を示す。クリーニングにより導電体２の切断面上の導電性残渣２ｂを除去し、導電体２が電気的に分離される。
【００６１】
図６は同様に、ビームのシフト機能により、切断面をクリーニングする別の例を示したものである。切削穴１ａは、垂直方向に細長いものとなっている。絶縁体５は用いていない。加工ボックス４のシフトに伴うビームのシフト機能により、層間絶縁膜１の切削穴１ａの側面および導電体２の切断面における導電性残渣２ｂをクリーニング除去する。
【００６２】
本実施の形態の場合、シフト機能を利用しているので、加工が穏やかであり、深さ制御のためのビーム条件をシビアにしなくても、切断対象の下層の導電体２Ａに対するダメージは回避される。
【００６３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、幅の広い導電体をえぐり抜く場合についてである。ここでは、２つの幅の広い導電体をえぐり抜く例を示す。
【００６４】
図７（ａ）の断面図において、層間絶縁膜１に埋設されている上下の幅の広い導電体２，２Ａをえぐり抜くに際して、上方に加工ボックス４を配置した状態を示す。６はトランジスタである。
【００６５】
次に、図７（ｂ）の断面図、図７（ｃ）の平面図のように、加工ボックス４を利用してビームにより、層間絶縁膜１に切削穴１ａを開けながら、上下の導電体２，２Ａに対するえぐり抜きを行う。このとき、導電性残渣２ｂが側面に付着する。
【００６６】
次いで、図７（ｄ）の平面図、図７（ｅ）の断面図のように、切削穴１ａの４辺に対してそれぞれ加工ボックス４を設置する。各加工ボックス４の最終切断面は、導電性残渣２ｂに位置対応させる。そして、ビームにより、切削穴１ａの側面の導電性残渣２ｂをクリーニング除去する。Ｃはクリーニング面を示す。その結果、図７（ｆ）のように、上下の導電体２，２Ａはそれぞれ電気的に分離される。なお、４つの加工ボックス４の動作については、すべてを同時に動作させることが望ましいが、１つずつまたは２つずつ順次に動作させてもよい。
【００６７】
クリーニング面Ｃに対しては、絶縁物で保護するのが好ましい。
【００６８】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、導電体の切断に引き続く絶縁物堆積に関するものである。
【００６９】
図８（ａ）は、上記のようにしてビーム３により導電体２の切断が完了した状態を示している。切断の完了時点は、コントラストやステージ電流モニターなどのエンドポイントツールや画像の目視、ドーズ量で判断可能である。
【００７０】
次いで、図８（ｂ）のように、切削穴１ａの底部にビーム３を照射しながら、ガスノズル７から絶縁物堆積（デポ）用のガス８を切削穴１ａに流し、ビーム落下点に絶縁物９を堆積し、図８（ｃ）のようにビーム３を連続的に引き上げて、絶縁物９を成長させ、絶縁を完了する。
【００７１】
このように、本実施の形態は、導電体２の切断と絶縁物９の堆積とを一連の加工の流れの中で行う。この切断と絶縁物堆積の連続作業により、オペレーションの負荷軽減や加工の短時間化を図ることができる。
【００７２】
ところで、２つのガスを用いる場合がある。導電性残渣２ｂを切削穴１ａから吹き出させるためにあらかじめ第１のガスを流しておく。導電体２の切断が完了する頃に第２のガスを流し、絶縁物を切断箇所に堆積し、絶縁を完了する。第１のガスとして例えば酸素が用いられ、第２のガスとして例えばＴＭＣＴＳ（Tetra Methyl cyclo tetra siloxane）が用いられる。
【００７３】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７は、加工装置のステージをチルトさせ、切断面を直角に仕上げるものである。
【００７４】
通常、ビームの形状は円錐形を呈している。図９（ａ）の断面図に示すように、ビーム３による切断面２ａ′が導電体２の高さ方向に対して傾いた状態となる。この切断面２ａ′の傾斜はわずかなものであるが、それでも導電性残渣２ｂの付着の要因となる。したがって、切断面２ａ′の傾斜はないほうが好ましい。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、図９（ｂ）の断面図のように、ビームによる切断面２ａ′が導電体２の表面に対して直角となるように、ステージ１０の方を傾斜（チルト）させる。ビーム３の形状は、加工装置やビームの量、絞り具合などにより異なる。ビーム３の先端の角度を２θとして、ステージ１０を水平方向に対して角度θだけ傾斜させると、切断面２ａ′は導電体２の表面に対して正確に直角となる。ここでは、目安として１００ｐＡのビーム電流量に対し、傾斜角度θを２°とすればよい。
【００７６】
図９（ｃ）は、ステージ１０を水平に戻した状態を示す。図９（ａ）の場合の切断面２ａ′が導電体２の表面に対する直角方向から角度θ傾斜しているのに対して、図９（ｃ）の場合は、その切断面２ａ′は導電体２の表面に対して正確に直角となっている。その結果として、導電性残渣２ｂの付着が少なくなる。
【００７７】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８は、加工装置のビームをチルトさせ、切断面を直角に仕上げるものである。
【００７８】
実施の形態７で説明したように、ビームの形状は円錐形を呈している。図１０（ａ）はその状態を示す。上記の実施の形態７ではステージ１０をチルトさせたが、本実施の形態では、図１０（ｂ）に示すようにビーム３′をチルトさせる。これにより、切断面２ａ′にとっては重力の働く鉛直方向と平行となり、切断面２ａ′に残渣はつきにくくなる。
【００７９】
ビームの傾斜に関しては、ビーム筐体を傾ける方法の他に、電気的、磁気的にビームを曲げる方法でもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の半導体加工方法（装置）は、ビームにより導電体を切断し電気的に分離する技術であって、導電体の素材が銅に移行しつつある半導体において特に有効である。また、回路基板の導電体切断においても応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態におけるビームのスキャン方法と、その加工形状の模式図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体加工方法（装置）（側面を削り込むことによる導電体切断）の説明図（（ａ）は平面図、（ｂ），（ｃ）は断面図）
【図３】本発明の実施の形態２における半導体加工方法（装置）（絶縁膜を利用した導電体切断）の説明図（（ａ）〜（ｄ）は断面図）
【図４】本発明の実施の形態３における半導体加工方法（装置）（絶縁膜を利用した導電体切断の後、切断面クリーニング）の説明図（（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図）
【図５】本発明の実施の形態４における半導体加工方法（装置）（絶縁膜を利用した導電体切断の後、ビームシフト機能により切断面クリーニング）の説明図（（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図）
【図６】本発明の実施の形態４の変形における半導体加工方法（装置）（絶縁膜を利用した導電体切断の後、ビームシフト機能により切断面クリーニング）の説明図（（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図）
【図７】本発明の実施の形態５における半導体加工方法（装置）（幅の広い複数の導電体を電気的に分離してえぐり抜く）の説明図（（ａ），（ｂ）は断面図、（ｃ），（ｄ）は平面図、（ｅ），（ｆ）は断面図）
【図８】本発明の実施の形態６における半導体加工方法（装置）（絶縁物デポ用のガスを用い、分離導電体の絶縁の確保）の説明図（（ａ）〜（ｃ）は断面図）
【図９】本発明の実施の形態７における半導体加工方法（装置）（ステージチルトにより切断面を直角に作成）の説明図（（ａ）〜（ｃ）は断面図）
【図１０】本発明の実施の形態８における半導体加工方法（装置）（ビームのチルトにより切断面を直角に作成）の説明図（（ａ），（ｂ）は断面図）
【図１１】従来の技術によって半導体装置内の導電体を切断したときの問題点を示す図
【符号の説明】
【００８２】
１  層間絶縁膜
１ａ  切削穴
１ｂ  側面
１ｄ  絶縁層薄膜部
１ｅ  導電体下の絶縁膜
２  導電体
２Ａ  下側の導電体
２ａ  最終切断面
２ａ′  切断面
２ｂ  導電性残渣
３  ビーム
３′  傾斜をかけたビーム
４  加工ボックス
４ａ  加工ボックス中の最終切断面
５  絶縁体
６  トランジスタ
７  ガスノズル
８  絶縁物デポ用のガス
９  絶縁物
１０  ステージ
Ｃ  クリーニング面
【図１】
2006108286.tif 000003
【図２】
2006108286.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】
2006108286.tif 000009
【図８】
2006108286.tif 000010
【図９】
2006108286.tif 000011
【図１０】
2006108286.tif 000012
【図１１】
2006108286.tif 000013