JP2006051509A - レーザートリミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒューズの切断不良に起因する被害（ＬＳＩの歩留りの低下、原因究明の長時間化、これに伴う対策の遅れやＬＳＩ製造の遅延、現場の作業効率の低下等）を最小限に抑える。
【解決手段】レーザートリミング装置に、カメラ１２および非接触温度測定器１３を設け、ヒューズ切断加工中に、ヒューズの画像ならびに表面温度を測定し、ヒューズ切断の成否判定部１４にて、切断の成否判定を行う。不具合が生じたと判定された場合には、制御部８が、切断作業を直ちに中止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ上に設けられたヒューズにレーザー光を照射して切断する機能をもつレーザートリミング装置に関する。

レーザートリミング装置によるヒューズの切断の成否判定は、その切断工程とは別の、目視による検査工程、あるいは、電気的な検査工程により行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０３０６６号公報

上記のとおり、従来のレーザートリミング装置では、ＬＳＩ上に形成されているヒューズの切断の成否判定は、別工程で電気的検査や目視検査を行うことにより判別している。 したがって、ヒューズの切断の成否を判別するのには、多くの時間を要し、また、追加の検査工程を経る必要がある。

また、レーザートリミング装置の故障が原因で切断不具合が発生した場合でも、別工程での検査で切断の不具合が判明するまで、装置に故障が生じたことがわからない。よって、そのまま切断作業が続けられてしまい（すなわち、直ちに切断作業を中止することができず）、ＬＳＩの歩留に大きな影響を及ぼす。しかも、ヒューズ切断は不可逆工程のため、この損失を回復することはできない。

また、ヒューズ切断が正常に行われなかった原因の特定には、レーザートリミング装置の動作や切断条件の検討のみならず、別工程で行われる検査自体についても、多くの検討を行う必要がある。つまり、検査要因、検査装置の要因など多くの要素を新たに考慮・検討せねばならず、困難をともなう。原因究明の長時間化は、対策の遅れやＬＳＩ製造の遅延につながる。しかも、切断不良が生じた時点から、その不良の発生が判明するまでに時間が経過していることから、切断不良が生じた時点の現状を正確に知ることがむずかしくなり、この点でも、ヒューズの切断の成否判定（その解析を含む）が困難化する。

本発明は、ヒューズの切断不良に起因する被害（ＬＳＩの歩留りの低下、原因究明の長時間化、これに伴う対策の遅れやＬＳＩ製造の遅延、現場の作業効率の低下等）を最小限に抑えることを目的とする。

本発明のレーザートリミング装置は、半導体ウエハ上に設けられたヒューズにレーザー光を照射して切断する機能をもつレーザートリミング装置であって、前記ヒューズの切断の成否を判定する非接触方式の判定手段と、前記ヒューズの正常な切断ができなかったと判定された場合に、記ヒューズの切断作業を中止させる制御手段とを備える。

レーザートリミング装置自体に、ヒューズの切断の成否を判定する機能を持たせることにより、ヒューズ切断の工程の途中で、直ちに、切断不良の発生を検出することができる。したがって、すぐにヒューズ切断を中止して対策を講じることができ、被害（ＬＳＩの歩留の低下、ＬＳＩ製造の遅延、現場の作業効率の低下等）を最小限に抑えることができる。また、切断工程内での故障検出であることから、余分な解析が不要であり（検査を別工程で行うと、その別工程の検査自体の分析、解析が必要となる）、しかも、故障が発生した時点の現状が保存されていることから、切断不良の発生原因の究明を早期に、効率的に行うことができる。

本発明のレーザートリミング装置の一態様は、前記ヒューズの切断前後の画像を取得する手段と、前記ヒューズの切断前後の画像の比較に基づいて前記ヒューズの切断の成否を判断する手段とを備える。正常に切断がなされると、ヒューズの表面には、その切断の痕跡が明確に現れる。よって、切断の前後のヒューズの外観の比較によって、ヒューズの切断の成否を判定することができる。

本発明のレーザートリミング装置の他の態様では、切断後のヒューズに対して切断に至らないレーザー光を照射した後の前記ヒューズの表面温度を複数点で測定する手段と、測定した複数点における温度情報に基づいて前記ヒューズの切断の成否を判定する手段とを備える。金属からなるヒューズは良好な熱伝導性を有し、切断に至らない弱いレーザー光の照射によって、ヒューズ表面の温度を上昇させることができる。この点に着目し、非接触温度測定手段（赤外線センサ等の放射センサなど（ヒューズの表面から放射される光等を検出するセンサ））を用いて、切断加工後のヒューズの表面の温度分布を測定し、解析することで、より精度の高い、切断の成否判定を行うことができる。また、切断用のレーザー光源を、ヒューズの加熱源としても利用するため、装置構成の複雑化を防止する効果も得られる。また、異なる２種類の切断成否判定（外観による成否判定と、温度分布による成否判定）を併用可能な構成を採用することにより、切断の成否判定を、より正確に行うことができるようになる。例えば、切断加工後のヒューズの外観の観測のみでは、切断の成否の正確な判定がむずかしい場合があり得ることから（外観判定では、電気的に完全に導通が無いことを調べることはできないため）、このような場合に、さらに、温度分布による成否判定を実施することで、より正確に、切断の成否を判定することができる。また、場面に応じて、異なる成否判定を、適宜、使い分けることも可能となり、判定の柔軟性が向上する。

本発明のレーザートリミング装置の他の態様では、前記ヒューズの一方に対するレーザー光の照射により生じる前記ヒューズの一方における第１の温度分布と前記ヒューズの他方における第２の温度分布とを前記ヒューズの表面温度として測定し、前記第１の温度分布と第２の温度分布の連続または不連続を検出して前記ヒューズの切断の成否を判定する。切断加工が終了した後のヒューズの片側に、弱いレーザー光を照射することで、ヒューズを加熱し、レーザー光が照射された側のヒューズの表面温度、ならびに、レーザー光が照射されなかった側のヒューズの表面温度（ならびに切断痕の表面温度）を測定する。ここで、ヒューズが完全に切断されている場合には、レーザー照射されなかった側のヒューズ表面の温度（ならびに切断痕の表面温度）は、ほとんど上昇せず、したがって、レーザー光が照射された側のヒューズの温度分布と、照射されなかった側のヒューズの温度分布は不連続となる。一方、切断が正常にされなかった場合には、ヒューズが分断されずに繋がっていることから、熱伝導によって、レーザー光を照射しなかった部分でも温度上昇が見られ、連続的な温度分布となる。したがって、温度分布の連続／不連続を調べることにより、ヒューズ切断の成否を判定することができる。

本発明のレーザートリミング装置の他の態様では、前記ヒューズの切断および前記ヒューズの切断の成否の判定を単独または切り替えて実施可能とする。レーザートリミング装置の用途、トリミング対象のＬＳＩの種類や規格、あるいは、ヒューズ切断の成否判定の要求精度等に応じて、レーザートリミング装置に備わる複数の機能を、適宜、使い分けすることにより、その場面に最も適した機能を発揮させることができ、これにより、効率的なトリミング作業を実施することが可能となる。

本発明によれば、レーザートリミング装置自体に、ヒューズの切断の成否を判定する機能を持たせることにより、ヒューズ切断の工程の途中で、直ちに、切断不良の発生を検出することができる。したがって、不具合が生じた場合には、すぐにヒューズ切断を中止して対策を講じることができ、被害（ＬＳＩの歩留の低下、ＬＳＩ製造の遅延、現場の作業効率の低下等）を最小限に抑えることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のレーザートリミング装置の要部構成を示す図である。図示されるように、このレーザートリミング装置は、レーザー発振器１と、このレーザー発振器１から出射されるレーザー光９を平行光１０に変換するビームエクスパンダ２と、スリット部３と、対物レンズ４と、加工対象の半導体ウエハ５が載置される可動ステージ６と、レーザートリミング装置の各部の動作を統括的に制御する制御部８と、可動ステージ６をＸ方向，Ｙ方向に移動させるための移動調整機構１１ａ，１１ｂと、半導体ウエハ５上に形成されているヒューズの、切断加工の前後の画像を撮像するためのカメラ１２と、ヒューズの表面温度を非接触で測定するための放射センサ（例えば、赤外線センサ）１３と、ヒューズ切断の成否判定部１４と、レーザートリミング装置の動作モードを選択するための動作モード選択部１５と、を有する。

また、ヒューズ切断の成否判定部１４は、カメラ１２で撮像された、切断加工前後のヒューズ表面の画像情報（Ｓ２）を一時的に蓄積する画像メモリ１６と、切断加工前後のヒューズ表面の画像同士を比較して切断痕を抽出し、その切断痕の外観から切断の成否を判定する、画像比較による切断成否判定部１８と、放射センサ（非接触温度センサ）１３からの温度情報（Ｓ３）に基づきヒューズ表面の温度分布を測定し、その温度分布の連続／不連続から切断の成否を判定する、温度分布に基づく切断成否判定部１９と、を備える。

図１のレーザートリミング装置の動作モードとしては、ヒューズの切断作業のみの実施モード、ヒューズ切断の成否の判定作業のみの実施モード、ヒューズ切断作業と切断の成否判定作業の併用実施モード、切断の成否の判定作業が複数の作業からなる場合（具体的には、画像による判定と温度分布による判定の双方を実施可能であるとき）に、その一部の作業のみ（例えば、外観による判定のみ）を実施するモード等があり、いずれかのモードを、動作選択モード１５により、適宜、選択することができる。

制御部８は、レーザー発振器１のオン／オフを制御し、また、半導体ウエハ５が載置されているステージ６のＸ，Ｙ方向の移動ならびに上下の移動を制御し、また、ヒューズ切断の成否判定のために、カメラ１２ならびに放射センサ（非接触温度測定器）１３に適宜、制御信号（Ｓ１）を送出し、その動作を制御する。

また、制御部８は、ヒューズ切断の成否判定部１４に含まれる、画像比較による成否判定部１８、ならびに、温度分布に基づく成否判定部１９からの切断成否判定信号（Ｓ４，Ｓ５）を受信し、ヒューズ切断が失敗した場合には、オペレータにこれを報知すると共に、直ちに、ヒューズ切断作業を中止する。

図２は、ヒューズ切断工程ならびにその成否判定工程の手順の一例を示すフロー図である。先に説明したように、レーザートリミング装置は、２種類のヒューズ切断の判定成否（つまり、画像による判定と温度分布による判定）を実施することができる。これらの機能を併用するか、いずれか一方を使用するか、あるいは、成否判定を行わずにヒューズ切断のみを実施するかは、状況に応じて、適宜、切り替えることができる。

まず、ステージ６の位置を調整し、切断対象のヒューズを、レーザー光の照射位置に合わせる（Ｓ１００）。画像によるヒューズ切断成否判定を行わないときは（Ｓ１０２）、直ちに、ヒューズの切断を実施する（Ｓ１０４）。画像によるヒューズ切断成否判定を行うときは（Ｓ１０２）、まず、切断前のヒューズ表面の画像をカメラ１２で撮像し、その画像情報（Ｓ２）を、ヒューズ切断の成否判定部１４内の画像メモリ１６に一時的に蓄積する（Ｓ１０６）。

そして、ヒューズにレーザー光を照射して切断し（Ｓ１０８）、続いて、切断後のヒューズの表面の画像（外観画像）を撮像し、その画像情報（Ｓ２）を、ヒューズ切断の成否判定部１４内の画像メモリ１６に一時的に蓄積する（Ｓ１１０）。そして、画像比較による切断成否判定部１８は、ヒューズ切断を実施する前に取得した画像とヒューズ切断実施後に取得した画像を比較し（Ｓ１１２）、正常に切断できたか否かを判定する（Ｓ１１４）。

図３は、切断加工前のヒューズの外観を示す平面図であり、図４は、切断加工後のヒューズの外観を示す平面図である。図３および図４において、参照符号２０は下地の絶縁膜を示し、参照符号２１ａ，２１ｂ，２１ｃは各々、ヒューズを示す。また、図４において、参照符号３０は、レーザー照射による切断痕を示す。

図４から明らかなように、切断加工後のヒューズ表面には、切断の痕跡３０が明確に現れる。したがって、切断加工前のヒューズの画像（図３）と切断加工後のヒューズの画像（図４）とを比較し、切断痕が明確に刻まれているかを判定することにより、ヒューズ切断の成否を判定することができる。

自動判定を行う場合には、画像比較によって切断痕を抽出し、画像処理により、その切断痕の大きさや形状等を判定することにより、ヒューズ切断の成否を判定することができる。ヒューズ切断の成否判定の結果（Ｓ４）は、制御部８に通知される。

画像による切断の成否判定によって、切断が正常に行われていないと判断された場合には、制御部８は、即座にヒューズ切断作業を終了する。これにより、ヒューズ切断の不具合が生じたロットが大量に生じることが防止され、被害を最小限にくい止めることができ、また、素早い原因究明、対策の立ち上げ等を行うことができる。ただし、画像比較によって、一応の、切断の成否判定を行うことができるが、これだけでは十分でない場合がある。すなわち、画像によるヒューズ切断の成否判定では、電気的に完全に導通が無いことを判定することができないため、成否判定がむずかしい場合もあり得る。そこで、このような場合には、より完全に（より高い確度で）切断の成否を判定するために、温度分布に基づく切断成否判定を実施することができる。

図２において、温度分布に基づく切断成否判定を実施しない場合には（Ｓ１１６）、全ヒューズの切断が完了するまで（Ｓ１２４）、上記の作業を繰り返し実施する。温度分布に基づく切断成否判定を実施する場合には（Ｓ１１６）、切断に至らない弱いレーザー光の照射によるヒューズ表面の過熱を実施する（Ｓ１１８）。そして、放射センサ（非接触温度測定器）１３によってヒューズ表面の温度を測定する（Ｓ１２０）。Ｓ１１８，Ｓ１２０の詳細は、後述する。

測定された温度の情報（Ｓ３）は、ヒューズ切断の成否判定部１４に送られる。ヒューズ切断の成否判定部１４内の、温度分布に基づく切断成否判定部１９は、送られてきた温度情報からヒューズ表面の全体の温度分布を把握し、その温度分布から、ヒューズの切断の成否を判定する（Ｓ１２２）。

この温度分布に基づくヒューズ切断の成否判定の結果（Ｓ５）は、制御部８に通知される。そして、切断が正常に行われていないと判断された場合には、制御部８は、即座にヒューズ切断作業を終了する。これにより、ヒューズ切断の不具合が生じたロットが大量に生じることが防止され、被害を最小限にくい止めることができ、また、素早い原因究明、対策の立ち上げ等を行うことができる。

以下、Ｓ１１８（レーザー光照射によるヒューズ加熱工程），Ｓ１２０（ヒューズ表面の温度測定工程）の具体例について説明する。Ｓ１１８では、切断加工が行われた後の、ヒューズの片側のみに、切断に至らない弱いレーザー光を照射してヒューズを加熱する。 このとき、切断用のレーザー光源（図１のレーザー発振器１）を、ヒューズの加熱源としても利用するため、装置構成が複雑化しないというメリットがある。

ここで、ヒューズが完全に切断されている場合には、レーザー光が照射された側（例えば、図４のＡ側）から、レーザー光の照射がされなかった側（図４のＢ側）への熱伝導が遮断されるため、レーザー光が照射されなかった側（図４のＢ側）のヒューズ表面（ならびに切断痕の部分）の表面温度は、ほとんど上昇しない。したがって、ヒューズ全体の温度分布は、レーザー光が照射された側（図４のＡ側）と、されなかった側（図４のＢ側）とで大きく異なり、不連続な温度分布を示すことになる。

一方、切断加工に不具合が生じた場合（切断が不完全な場合）には、熱伝導が完全には遮断されないから、レーザー光を照射しなかった側でも温度上昇が見られ、ヒューズ全体の表面温度は、連続的な温度分布を示す。この点にかんがみて、Ｓ１２２では、ヒューズの全体の表面温度の分布を測定し、その温度分布が連続的であるか、あるいは、不連続性を示すかを調べる。すなわち、切断後ヒューズの片側のうち、レーザー光を照射した側のヒューズの表面温度と、レーザーを照射しなかった側のヒューズ表面温度（ならびに切断痕の温度）を測定し、双方の温度分布を比較し、両者に大きな差があるか否かをチェックして、ヒューズ切断の成否を判定する。以上の2種類のヒューズ切断成否判定機能（画像による判定機能と、温度分布に基づく判定機能）は、用途や状況により、併用することもでき、また、各々を個別に実施することもできる。

本発明のレーザートリミング装置は、レーザートリミング装置自体に、ヒューズの切断の成否を判定する機能を持たせることにより、ヒューズ切断の工程の途中で、直ちに、切断不良の発生を検出することができるため、不具合が生じた場合には、すぐにヒューズ切断を中止して対策を講じることができ、被害（ＬＳＩの歩留の低下、ＬＳＩ製造の遅延、現場の作業効率の低下等）を最小限に抑えることができるという効果を有し、半導体ウエハ上に設けられたヒューズにレーザー光を照射して切断する機能をもつレーザートリミング装置等として有用である。

本発明のレーザートリミング装置の要部構成を示す図 ヒューズ切断工程ならびにその成否判定工程の手順の一例を示すフロー図 切断加工前のヒューズの外観を示す平面図 切断加工後のヒューズの外観を示す平面図

符号の説明

１ レーザー発振器
２ ビームエクスパンダ
３ スリット部
４ 対物レンズ
５ 加工対象の半導体ウエハ
６ 可動ステージ
８ 制御部
９ レーザー発振器から出射されるレーザー光
１０ 平行光となったレーザー光
１１ａ，１１ｂ 移動調整機構
１２ カメラ
１３ 非接触温度測定器（赤外線センサ等の放射センサ）
１４ ヒューズ切断の成否判定部
１５ 動作モード選択部１５
１６ 画像メモリ
１８ 画像比較による切断成否判定部
１９ 温度分布に基づく切断成否判定部
２０ 下地絶縁膜
２１ａ〜２１ｃ ヒューズ
３０ 切断痕

Claims (5)

1. 半導体ウエハ上に設けられたヒューズにレーザー光を照射して切断する機能をもつレーザートリミング装置であって、
   前記ヒューズの切断の成否を判定する非接触方式の判定手段と、
   前記ヒューズの正常な切断ができなかったと判定された場合に、記ヒューズの切断作業を中止させる制御手段と、
   を備えるレーザートリミング装置。
2. 請求項１記載のレーザートリミング装置であって、前記判定手段は、
   前記ヒューズの切断前後の画像を取得する手段と、
   前記ヒューズの切断前後の画像の比較に基づいて前記ヒューズの切断の成否を判断する手段と、
   を備えるレーザートリミング装置。
3. 請求項１または２記載のレーザートリミング装置であって、前記判定手段は、
   切断後のヒューズに対して切断に至らないレーザー光を照射した後の前記ヒューズの表面温度を複数点で測定する手段と、
   測定した複数点における温度情報に基づいて前記ヒューズの切断の成否を判定する手段と、
   を備えるレーザートリミング装置。
4. 請求項３記載のレーザートリミング装置であって、
   前記ヒューズの一方に対するレーザー光の照射により生じる前記ヒューズの一方における第１の温度分布と前記ヒューズの他方における第２の温度分布とを前記ヒューズの表面温度として測定し、
   前記第１の温度分布と第２の温度分布の連続または不連続を検出して前記ヒューズの切断の成否を判定するレーザートリミング装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザートリミング装置であって、
   前記ヒューズの切断および前記ヒューズの切断の成否の判定を単独または切り替えて実施可能なレーザートリミング装置。

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