JPH11121576A - 半導体ウエハリペア装置及び方法 - Google Patents

半導体ウエハリペア装置及び方法

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JPH11121576A
JPH11121576A JP9287068A JP28706897A JPH11121576A JP H11121576 A JPH11121576 A JP H11121576A JP 9287068 A JP9287068 A JP 9287068A JP 28706897 A JP28706897 A JP 28706897A JP H11121576 A JPH11121576 A JP H11121576A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】所定の焦点深度範囲を超える半導体ウエハをリ
ペア処理工程から除外する半導体ウエハリペア装置及び
半導体ウエハリペア方法を提供する。 【解決手段】ウエハ面のＸ軸及びＹ軸方向へのＸＹ移動
ステージを備え、レーザビームを用いて被加工ウエハの
ウエハ単位又はウエハ上の各チップ単位若しくは所定領
域単位に最初の焦点位置合わせをしてリペア処理を行う
リペア装置において、上記最初の焦点位置合わせにおけ
るＺ軸方向の高さを基準高さとし、この基準高さからの
所定隔たりを許容閾値としたとき、次のリペア部位へＸ
Ｙ移動ステージを移動させた都度あるいは前回焦点位置
測定部位から所定移動距離以上移動の都度、移動点のＺ
軸方向の焦点を測定し、測定値が上記許容閾値を越えた
場合は以降のリペア処理を中断する半導体ウエハリペア
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一定限度を超え
る反りを有するリペア処理不適当な半導体ウエハをリペ
ア処理工程から除外する装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームのリペア処理技術は、半導
体ウエハ上のヒューズや欠陥部位の除去や配線パターン
の切断処理等に対して、レーザビームを精度良く照射し
て所定の加工処理を行う技術である。この代表的なリペ
ア技術としては、メモリＩＣのリペア技術があり、メモ
リＩＣ内に冗長セルを備えておき、不良セルと予備セル
をレーザビームを照射してヒューズ溶断させて、メモリ
セルのアドレスラインを切替えて欠陥救済が行われてい
て、歩留まりの向上に貢献している。またその他のリペ
ア処理技術としては、レーザビームによる抵抗値や回路
要素の特性修正等のトリミング処理技術もある。上記の
リペア処理の後、リペア結果の確認は例えば光学カメラ
によりリペア部位の目視にて行われるが、外見からは良
否判断が必ずしも容易ではない場合がある。またリペア
処理が適正でなく中途半端な処理結果の場合は、経時変
化により回路の動作が不安定となる場合があり、この場
合も信頼性の点で好ましくない。従って、可能な限り精
度良くリペア対象部位に所望ビームスポット形状でレー
ザビームのエネルギーを照射してリペア処理することが
望まれている。
【０００３】図３のリペア装置の構成例を示して、従来
のリペア処理方法を説明する。リペア装置の一構成例
は、ウエハ１０と、ステージ２０と、ビームポジショナ
３０と、ハーフミラー４３と、ミラー４４と、焦点位置
検出手段５０と、レーザ光源６０と、システム制御部８
０とで成る。ビームポジショナ３０の主な内部構成要素
としては対物レンズ３２と、ミラー３４と、焦点調整機
構３６がある。ウエハ１０は、薄い円盤状のシリコンウ
エハであり、多数回の加熱プロセス等を経ている為多少
の反りを有している。ステージ２０は、ウエハを露光位
置に３軸移動する機構であり、図示していないが、水平
方向に移動するＸＹステージ機構と、レーザビーム軸方
向（Ｚ軸方向）に移動及びウエハ平面の面角度の位置決
めをするＺステージ機構がある。また、このウエハ下面
とステージ上面とが接する部位には例えば複数孔が形成
され、この孔に負圧を導入してウエハを吸着固定する真
空チャック機構がある。
【０００４】ビームポジショナ３０は、ウエハ上の照射
面部位において所定スポット径かつ焦点位置となるよう
に対物レンズの焦点制御を行う光学系を有している。レ
ーザ光源６０は、光学系のミラー４４、ハーフミラー４
３を反射してビームポジショナ３０に供給される。照射
エネルギー量はシステム制御部８０により所望に調整制
御できる。更に焦点位置の検出用に使用時は、微少エネ
ルギーを発生可能である。
【０００５】焦点位置検出手段５０は、前記レーザ光源
６０から微少エネルギーの弱いレーザビームを出射して
対物レンズ３２を制御するか、あるいはＺステージを微
動制御してウエハ上の照射面に対して焦点前後移動する
ように焦点位置を移動させて、このウエハ表面から反射
してハーフミラー４３を通過してきた光線を検出し、こ
れを電気信号に変換してシステム制御部８０が信号処理
して焦点位置を特定する。
【０００６】ここで、図２にレーザビーム軸方向におけ
るビームスポット径と焦点深度との関係図を示す。レー
ザビームは焦点位置において最もビームスポット径が絞
られ、この焦点位置から離れるにしたがってビームスポ
ット径が広がってくる。照射密度は照射部位における面
積に比例する。信頼性のある適切なリペア処理をする為
にはリペア対象の所定加工面へ所定の照射密度のエネル
ギーで照射する必要がある。もし目的部位の照射エネル
ギー量が少ないとパターンの溶断等が中途半端になり、
好ましくない。逆にもし照射エネルギー量が多いと周辺
部位にダメージを与える恐れがあり、これも好ましくな
い。これらの為、実用可能な焦点深度範囲は有限範囲と
なる。この有限範囲は、リペア装置システム構成により
異なる。またウエハの形成条件や、ウエハ自体のパター
ン形成のばらつきもある。
【０００７】ところで近年の微細化技術によって回路や
パターンが形成される半導体ウエハでは、リペア処理す
る部位は例えば０．５〜１．０μｍ程度のパターンであ
り、レーザビームのスポットサイズもこれに対応して小
径のレーザビームに絞り込んで照射する必要がある。小
径スポットに集光形成されたビーム形状では、リペア処
理に適用可能な焦点深度（焦点位置の照射密度に対する
所定照射密度の範囲）の許容範囲は、図２Ｂに示すよう
に従来の焦点深度範囲Ａよりはるかに狭い焦点深度範囲
Ｂで使用しなければならない。
【０００８】一方、リペア処理対象のウエハは各種のＬ
ＳＩ製造プロセスを経る為、多少の反りを有している。
この為、従来のリペア処理における焦点合わせは、図４
（ａ、ｂ）に示すように、ウエハ上のある位置における
半導体ウエハの高さ方向（Ｚ軸方向）の高さを焦点位置
検出手段で測定し、測定した高さに合わせてレーザビー
ムの焦点を設定制御していた。図４（ａ）の例では半導
体ウエハの１点のＺ軸方向の高さを基点とした固定焦点
の場合である。一方、図４（ｂ）の例では半導体ウエハ
の２点の補正点Ａ、Ｂあるいは３点のＺ軸方向の高さを
測定し、これを平面とみなしてＸＹ方向の移動に連動し
て直線補完演算して連続的にビームポジショナ３０を制
御してレーザビームの焦点位置を連動制御する面補正と
する例である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述手
法による焦点位置の補正におけるリペア処理においても
近年の微細化回路パターンでは、実際のウエハ加工面の
反りの影響を受けて、図２Ｂに示す許容される焦点深度
範囲を超えてしまう場合が生じる。もし焦点深度範囲を
超えた場合は、リペア加工不良を生じたり、隣接する周
辺の微細回路やパターンにダメージを与える不具合を生
じる可能性がある。この不具合となりうるようなリペア
処理は、特に信頼性が要求されるリペア処理において甚
だ好ましくない。
【００１０】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、焦点測定におけるＺ軸方向の高さが、焦点深度に対
応する許容値、あるいは所定許容値を超える場合には半
導体ウエハをリペア処理工程から除外する半導体ウエハ
リペア装置及び半導体ウエハリペア方法を提供すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１に、上記課題を解決
するために、本発明の構成では、ウエハ面のＸ軸及びＹ
軸方向へのＸＹ移動ステージを移動させる機構及びレー
ザビーム軸方向（Ｚ軸方向）に移動するステージを備
え、レーザビームを用いて被加工ウエハのウエハ単位又
はウエハ上の各ＩＣチップ単位若しくは所定領域単位に
１個所若しくは複数箇所の所定位置（例えば最初のショ
ット位置若しくはアライメントマーク位置）で最初の焦
点位置合わせをしてリペア処理を行うリペア装置におい
て、上記最初の焦点位置合わせにおけるＺ軸方向の高さ
を基準高さＺ0とし、この基準高さＺ0からの所定隔たり
を許容閾値Ｓとしたとき、次のリペア部位へＸＹ移動ス
テージを移動させた都度あるいは前回焦点位置測定部位
から所定移動距離以上移動の都度、移動点のＺ軸方向の
焦点を焦点位置検出手段５０で測定し、測定値が上記許
容閾値Ｓを越えた場合は以降のリペア処理を中断する構
成手段である。上記発明によれば、焦点測定におけるＺ
軸方向の高さが、焦点深度に対応する許容値、あるいは
所定許容値を超える場合には半導体ウエハをリペア処理
工程から除外する半導体ウエハリペア装置が実現でき
る。
【００１２】第１図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第２に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、ＸＹ移動ステージを移動させる機構及びＺ軸方
向に移動するステージを備え、レーザビームを用いて被
加工ウエハのウエハ単位若しくはウエハ上の各ＩＣチッ
プ単位若しくは所定領域単位に１個所若しくは複数箇所
の最初の焦点位置合わせをしてリペア処理を行うリペア
処理において、上記最初の焦点位置合わせにおけるＺ軸
方向の高さを基準高さＺ0とし、この基準高さＺ0からの
所定隔たりを許容閾値Ｓとしたとき、次のリペア部位移
動点へＸＹ移動ステージを移動させた都度あるいは前回
焦点位置測定部位から所定移動距離以上移動の都度、移
動点の焦点を焦点位置検出手段５０で測定する焦点位置
測定工程を具備し、測定値が上記許容閾値Ｓを越えた場
合は以降のリペア処理を中断する判定工程を具備するリ
ペア処理方法がある。上記発明によれば、焦点測定にお
けるＺ軸方向の高さが、焦点深度に対応する許容値、あ
るいは所定許容値を超える場合には半導体ウエハをリペ
ア処理工程から除外する半導体ウエハリペア方法が実現
できる。
【００１３】第３に、上記課題を解決するために、本発
明の構成では、ＸＹ移動ステージを備え、レーザビーム
を用いて被加工ウエハのウエハ単位若しくはウエハ上の
各ＩＣチップ単位若しくは所定領域単位に最初の焦点位
置合わせをしてリペア処理を行うリペア工程において、
最初にリペア処理するウエハ位置、あるいはリペア処理
すべき隣接位置、あるいはリペア処理領域における所定
の単位区画距離毎の焦点を全て測定実施する工程を具備
し、上記何れかの焦点測定におけるＺ軸方向の高さを基
準高さＺ0とし、この基準高さＺ0からの所定隔たりを許
容閾値Ｓとしたとき、全測定値を判断し、１つでも上記
許容閾値Ｓを超えた場合はリペア処理を最初から実行し
ないリペア処理方法がある。この場合は、無用な除外す
べきウエハ処理単位のリペア処理時間を低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】本発明の構成は図３に示す従来構成と同様
であるが、その制御手段が従来と異なる。即ち、次のリ
ペア部位へＸＹ移動ステージを移動させた都度、そのウ
エハ面の焦点位置を焦点位置検出手段５０で測定する。
かつ、その測定値が所定の焦点深度範囲を超えた場合は
以降のレーザビームのリペア処理を中断して、リペア処
理工程から除外する。このときのリペア処理の除外単位
は、例えばウエハ上に多数チップが形成されている場
合、そのチップ単位に除外処理する。これによって不安
定なリペア処理が回避され、リペア処理の信頼性が確保
できる利点が得られる。ここで、上記における焦点深度
範囲は直接測定できないが、個々のリペアシステムにお
いてはビームスポット径に対してほぼ一義的な焦点深度
範囲の相関関係がある。これから、予め使用するビーム
スポット径に対応する焦点深度範囲が予め判り、その焦
点位置からの隔たり量をＺ軸方向の許容閾値Ｓとして記
憶媒体に格納しておく。そして、実用時におけるビーム
スポット径の設定条件を受けて、前記記憶媒体から対応
するＺ軸方向の許容閾値Ｓを取り出して使用することで
所定の焦点深度範囲とすることができる。一方、焦点位
置検出手段５０での測定精度は測定誤差を有している場
合がある為、Ｚ軸方向の許容閾値Ｓは実際の焦点深度範
囲より少し狭い所望範囲の許容閾値Ｓを使用する。尚、
以後の記述における焦点深度範囲についても、上記Ｚ軸
方向の許容閾値Ｓの意味である。
【００１６】尚、焦点位置検出手段５０での測定頻度
は、ウエハの反りは緩やかであるから、前回焦点位置測
定部位から所定移動距離以上移動の場合に焦点位置を測
定するようにして、測定頻度を低減させても良い。
【００１７】次に図３構成における本発明のリペア処理
方法としては、次の手順がある。この方法はＸＹ移動ス
テージを移動させた都度焦点を測定する方法であり、こ
れを図１の処理手順を示して説明する。まず、ステップ
１０１で最初のリペア部位の焦点を合わせた後、ステッ
プ１０２で当該部位のリペア処理を実行する。そしてス
テップ１０５で次のリペア部位にＸＹステージを移動さ
せ、ステップ１０８でその部位における焦点位置を測定
し、ステップ１０９で許容される焦点深度範囲、即ちＺ
軸方向の許容閾値Ｓの範囲にあるかを判断し、もし許容
値を越えた場合はステップ１１０に分岐して以降のリペ
ア処理を中断する。もし許容値以内の場合はステップ１
０２に進んで繰返しリペア処理を実施する。全てが焦点
深度範囲（Ｚ軸方向の許容閾値Ｓの範囲）であれば、や
がてステップ１０３に分岐して正常終了となる。上述ス
テップ説明によって、焦点深度範囲を超えない信頼性の
あるリペア処理が実行される結果、不安定なリペア処理
が確実に回避されて、リペア処理の信頼性が確保できる
利点が得られる。
【００１８】尚、上述リペア方法はＸＹステージ移動の
都度、焦点測定を実施する方法であったが、所望によ
り、前回焦点測定点から所定移動距離以上移動した場合
にのみ焦点測定を実施するようにして、焦点測定実施回
数を低減させても良い。
【００１９】尚、上述リペア方法はＸＹステージ移動の
都度、焦点測定を実施する方法であったが、所望によ
り、最初にリペア処理する位置、リペア処理隣接位置、
あるいはリペア処理領域における単位区画距離毎の焦点
測定を全て実施し、この全測定値の１つでも所定の焦点
深度範囲（Ｚ軸方向の許容閾値Ｓの範囲）を超えたかを
予め判断し、もし有れば当該リペア処理を最初から実行
しない方法としても良い。この場合は、無用な除外すべ
きウエハ処理単位のリペア処理時間を低減できる利点が
得られる。
【００２０】尚、上述説明では、図３に示す焦点位置検
出手段５０とした具体例で説明していたが、その他の焦
点位置検出手段で構成しても適用可能であることは言う
までもない。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述発明によれば、ＸＹ移動
ステージを移動させた都度、あるいは基準位置若しくは
前回焦点測定点から所定移動距離以上移動の都度、照射
部位のウエハ面の焦点位置を焦点位置検出手段５０で測
定し、測定値が所定の焦点深度範囲（Ｚ軸方向の許容閾
値Ｓの範囲）を越えた場合は以降のレーザビームのリペ
ア処理を中断することで信頼性の高い半導体ウエハリペ
ア装置及びウエハリペア方法を実現できる利点が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリペア処理手順の一例である。
【図２】焦点深度範囲の説明図である。
【図３】リペア装置の構成例である。
【図４】焦点補正とウエハの反りの関係図である。
【符号の説明】
１０ ウエハ ２０ ステージ ３０ ビームポジショナ ３２ 対物レンズ ３４，４４ ミラー ３６ 焦点調整機構 ４３ ハーフミラー ５０ 焦点位置検出手段 ６０ レーザ光源 ８０ システム制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハ面のＸ軸及びＹ軸方向へのＸＹ移
    動ステージを備え、レーザビームを用いて被加工ウエハ
    のウエハ単位又はウエハ上の各チップ単位若しくは所定
    領域単位に最初の焦点位置合わせをしてリペア処理を行
    うリペア装置において、 上記最初の焦点位置合わせにおけるＺ軸方向の高さを基
    準高さとし、この基準高さからの所定隔たりを許容閾値
    としたとき、次のリペア部位へＸＹ移動ステージを移動
    させた都度あるいは前回焦点位置測定部位から所定移動
    距離以上移動の都度、当該移動点のＺ軸方向の焦点を測
    定し、該測定値が上記許容閾値を越えた場合は以降のリ
    ペア処理を中断することを特徴とした半導体ウエハリペ
    ア装置。
  2. 【請求項２】 ＸＹ移動ステージを備え、レーザビーム
    を用いて被加工ウエハのウエハ単位若しくはウエハ上の
    各チップ単位若しくは所定領域単位に最初の焦点位置合
    わせをしてリペア処理を行うリペア処理において、 上記最初の焦点位置合わせにおけるＺ軸方向の高さを基
    準高さとし、この基準高さからの所定隔たりを許容閾値
    としたとき、次のリペア部位移動点へＸＹ移動ステージ
    を移動させた都度あるいは前回焦点位置測定部位から所
    定移動距離以上移動の都度、当該移動点の焦点を測定す
    る工程と、 該測定値が上記許容閾値を越えた場合は以降のリペア処
    理を中断する工程と、 を特徴とした半導体ウエハリペア方法。
  3. 【請求項３】 ＸＹ移動ステージを備え、レーザビーム
    を用いて被加工ウエハのウエハ単位若しくはウエハ上の
    各チップ単位若しくは所定領域単位に最初の焦点位置合
    わせをしてリペア処理を行うリペア工程において、 最初にリペア処理するウエハ位置、あるいはリペア処理
    すべき隣接位置、あるいはリペア処理領域における所定
    の単位区画距離毎の焦点を全て測定実施する工程と、 上記何れかの焦点測定におけるＺ軸方向の高さを基準高
    さとし、この基準高さからの所定隔たりを許容閾値とし
    たとき、該全測定値を判断し、１つでも上記許容閾値を
    超えた場合は当該リペア処理を最初から実行しないこと
    を特徴とした半導体ウエハリペア方法。
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