JPH01257351A - 配線形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の表面に配線を形成する配線形成方
法およびその装置ならびに該配線形成方法および装置に
よって配線を構成された半導体装置に係り、とくに試作
した半導体装置に部分的に存在する不良の箇所や原因の
特定あるいは不良の補修に好適な配線形成方法およびそ
の装置ならびに半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高性能化、高速化をめざして、半導体装置
の微細化、高集積化が行われている。これにともない、
半導体装置の開発が難かしくなっており、開発期間の長
期化を招いている。かかる情況は、ＬＳＩ設計にもカッ
トアンドトライなる回路製作技法が必要であることを示
している。すなわち、従来の設計で十分に動作しないチ
ップ上の不良部分を特定し、当該部分に存在する配線を
切断したり、任意の箇所に布線を施したり、不良配線を
補修して、暫定的に完全な動作が得られる半導体装置を
製造すれば、それに引き続く特性評価や、設計変更が迅
速に行えることとなる。５一方従来技術としては、たと
えばセミコンダクタワールド（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　Ｗｏｒｌｄ　）　１９８７年９月号第２７頁乃至
第３２頁に記載されているように、ＦＩＢ（集光イオン
ビーム）でＬＳＩチップ表面のパシベーションおよび眉
間絶縁膜に穴あけを行い、配線を露出させたのち、ＣＶ
Ｄガスを導入して同じ＜ＦＩＢにより金属配線を形成す
る方法が紹介されている。

またエクステンデド・アブストラクツ・オン・ザ・セブ
ンティーンス・コンファレンス・オン・ソリッドステイ
ト・デバイセズ・アンド・マテリアルズ・トウキヨウ（
１９８５年）第１９３頁乃至第１９６頁（Ｅｘｔｅｎｄ
ｅｄ　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１７ｔｈ　
Ｃｏｎｆ−ｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔ
ｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。

Ｔｏｋｙｏ、１９８５　ＤＤ１９３〜１９６　）などに
記載されているように、レーザＣＶＤ技術を用いてＳ　
ｉ０２で被覆されたＳｔ基板上にＭｏ配線を形成する方
式が紹介されている。

さらに別の従来技術としてたとえば特開昭６０−２３６
２１４号公報および特開昭６０−２３６２１５号公報に
記載されているようにレーザ光を吸収する核として、１
００Å以下の薄い膜を成膜したのちにレーザ光を照射し
てＣＶＤを行わせ配線材料を成膜する方法が提供されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第１の従来技術は、１μｍ幅以下の配線が形成でき
る反面、形成速度が極めて遅くかつ配線抵抗も高い、現
実の半導体装置上に配線を布設するには、配線材料とし
て十分に低抵抗なものを高速に形成することが必要であ
り、かかる観点のみに立脚しても、第１の従来技術は、
そのままでは適用できない、また、がりに配線布設が現
実的な速度で行えたとしても、さらに配線と下地との密
着速度が十分であること、十分な断面積を有する配線形
状が得られることなどが要請される。さらに第１の従来
技術により半導体装置の絶縁膜に穴あけを行い、接続が
必要な配線の一部を露出させたのち、大気にさらすと、
配線の表面に酸化膜が形成され、レーザＣＶＤにより配
線を形成しても接続抵抗が大きいあるいは全く導通しな
いという問題が残る。

つぎに第２の従来技術には、ＣＶＤガス圧を増加させる
こと、レーザ出力を増加させること、レーザ光照射の相
対的走査速度を減少させることによって形成する配線材
料の膜厚を増加できる旨の記載がある。

しかるに、本件出願に係る発明者らの実験結果によれば
、レーザＣＶＤで形成した配線の膜厚を増加させると、
当該配線がｉｌｌ　Ａ！したり、クラック（ひび割れ）
が生じてしまうことが明らかになった。

そのため、かかる問題点が解決されない限り、半導体装
置上への配線布設は実現不可能である。

つぎに第３．第４の従来技術は、本件出願に係る発明者
らの実験結果によれば、１００Å以下の薄い膜では配線
材料と下地との密着強度が不十分であり、レーザ光の吸
収が不十分で下地が過熱され特性の劣化を生じさせるこ
とが明らかになった。

そのため、析出過程が下地となる下層の熱容量に依存す
ることになり下層に熱容量の小さい材質からなる下地構
造があると布設したい配線の厚みおよび幅が極端に太く
なり、配線幅を均一に保つのが困難である。

本発明の目的は、半導体装置上に密着性の優れた一定膜
厚、一定幅の配線を形成し、かつ接続部分の接続抵抗を
小さく良好な接続を行い、かつ半導体装置の不良箇所の
特定、不良箇所の補修による特性評価、設計変更の迅速
化を可能とする配線形成方法およびその装置ならびに半
導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の配線形成方法におい
ては、真空中で集束イオンビームにより半導体装置の配
線上の絶縁膜に複数の穴をあけて配線の一部を露出する
工程と、金属化合物ガス雰囲気中で集束イオンビームを
複数の穴および絶縁膜の配線に接続する配線径路上のみ
に照射し、金属化合物ガスを分解して穴の内周面および
配線径路上に緩衝膜を形成する工程と、金属化合物ガス
雰囲気中でレーザ光を穴および絶ＩＩＷＡの緩衝膜に集
光・照射して穴を埋め込み、配線径路上の緩衝膜に金属
配線を形成する工程とを有するものである。

また、本発明の配線形成装置においては、高輝度イオン
源と、この高輝度イオンを微細なスポットに集束し偏向
する静電光学系を有するイオンビーム光学系と、レーザ
発振器と、このレーザ発振器から発振されたレーザ光を
集光するレーザ光学系と、内部に試料載置用ステージを
有し、イオンビーム光学系からのイオンビームおよびレ
ーザ光学系からのレーザ光を入射する真空容器と、この
真空容器内に金属化合物ガス材料を供給する手段とを備
え、真空中で集束イオンビームにより配線上の絶縁膜に
複数の穴をあけて配線の一部を露出し、金属化合物ガス
雰囲気中で集束イオンビームを複数の穴および絶縁膜上
の配線に接続を要する配線経路上のみに照射して穴の内
周面および配線径路上に緩衝膜を形成し、金属化合物ガ
ス雰囲気中でレーザ光を穴および配線径路上の緩衝膜に
集光・照射して複数の穴を埋め込み、配線径路上のＭ衝
膜に金属配線を形成するように構成したものである。

また、本発明の半導体装置においては、真空中。

で集束イオンビームにより基板上の切断および接続を要
する配線の上方の絶縁膜に複数人をあけて配線の一部を
露出し、金属化合物ガス雰囲気中で集光イオンビームな
複数の穴および絶縁膜の配線に接続を要する配線径路上
のみに照射し、金属化＋’ｉ物ガスを分解して穴の内周
面および配線径路上に１１１１１Ｋを形成し、金属化合
物ガス雰囲気中でレーザ光を穴および配線径路上のＩ！
衝膜に集光・照射して複数の穴を埋め込み配線径路上の
緩衝膜に金属配線を構成したものである。

また、配線を低抵抗にて形成するため、金属配線を形成
したのち、非酸化雰囲気中でレーザ光を金属配線に集光
・照射するものである。

また＃１街膜は、絶縁膜および金属配線材料と密着性の
よい材料にて構成されたものである。

〔作用〕

本発明は、半導体装置の絶縁膜への穴あけ、集束イオン
ビームによる配線径路上のみへの緩衝膜の形成、金属化
合物ガス雰囲気中でレーザ光を緩衝膜上に集光・照射し
て緩衝膜上に金属配線を形成するまでを酸素雰囲気にさ
らすことなく行うものである。

したがって、レーザ光が下地部分とくに半導体装置の拡
散領域などに直接照射されないので、過熱を防止するこ
とができかつ下地のＷｉ造の影響を受けにくいので、一
定膜厚、一定幅の配線を形成することができ、かつ接続
部分の接触抵抗を小さくすることができるので、良好な
接続を行うことができる。

また上記の方法を直接実施した配線形成装置においては
、半導体装置の不良箇所の特定による特性評価、設計変
更を迅速に行うことができる。

また上記の方法によって配線を形成した半導体装置にお
いては、不良箇所の補修による特性評価。

設計変更を迅速に行うことができる。

また金属配線を形成したのち、非酸化雰囲気中でレーザ
光を集光・照射したので、配線を低抵抗に形成すること
ができる。

またｌ衝膜を絶縁膜および金属配線との密着性のよい材
にて構成したので、半導体装置表面から配線材料が剥離
することなく、布設後の配線材料にクラックが生ずるの
を防止することができ、かつ緩衝膜は、ＣＶＤ現象を生
じさせるレーザ光に対して吸収率が高いので、レーザ出
力を増加しなくても配線材料の析出が可能であり制御性
の良いＣＶＤを行うことができる。すなわち、レーザ光
を高速で走査しても配線の布設ができる。また緩衝膜は
レーザ光のエネルギの大部分を吸収し、−部分のみ反射
するので、配線の下地への透過エネルギはわずかとなり
熱的影響を減少することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である配線形成装置の全体構
成を示している。第１図に示すようにロードロック室１
はゲートバルブ２を介してメインチャンバ３と連結され
ており、それぞれ、真空ポンプ４．４′により配管５．
５′およびバルブ６．６′を介して排気できる構成とな
っている。ロードロック室１にはウェハ７（あるいは必
要に応じてチップ）をｉｎ置するための試料台８が設け
られ、−搬送機構（図示せず）により、真空を保ったま
まウェハ７をメインチャンバ３内のＸ−Ｙ−θ−２ステ
ージ９上に移動できる構成になっている。また、メイン
チャンバ３には流量調整用のバルブ１０゜１０′、配管
１１，１１′ヲ介シテｃＶＤ原料ガスホンベ１２．１２
’が接続している。さらにレーザ透過用の窓１３が設け
られ、Ａｒイオンレーザ発振器１４がら発振されたレー
ザ光１５がレーザ光学系１６を介して対物レンズ１７で
集光してウェハ７′に照射できる構成になっている。レ
ーザ光学系１６にはＴＶ左カメラ８が取付けてあり、モ
ニタ１９によりウェハ７′の表面が観察できる構成とな
っている。レーザ光学系１６は第２図に示すように反射
ミラー２０．２０′によりレーザ光１５をダイクロイッ
クミラー２１に入射させ、ダイクロイックミラー２１に
より対物レンズ１７に入射させ、窓１３を透過しながら
集光し、ステージ９上に載置されたウェハ７′上に照射
する構成になっている。また、照明光学系２２およびハ
ーフミラ−２３、レーザ光カットフィルタ２４、観察光
学系２５（第１図では省略しである）、撮像レンズ２６
、ＴＶ左カメラ８も備えている。

さらにメインチャンバ３には、イオンビーム光学系３０
を備え、真空ポンプ４″、配管５″により独立にイオン
光学系３０内部をｉ　ｘ　１０−’ＴＯｒｒ以下の真空
度に保持しうるように構成されている。

またチャンバ３内部に設置した二次電子検出器３６、モ
ニタ３９により走査イオン雰ｒＲ鏡像を観察している。

イオンビーム光学系３０は第３図に示すように、イオン
源（たとえばＧａなどの液体金属イオン源）３１と、そ
の下部に設けられた引出し電極３２と、静電レンズ３３
と、ブラッキング電極３４と、デフレクタ電［！３５と
、二次電子検出器３６と、電子シャワー３７およびイオ
ン光学系３０を納めた破線で示すチャンバと、メインチ
ャンバ３との間に設置されたゲートバルブ４０とから構
成されている。

またイオンビーム３８が照射される位置の極く近くにＣ
ＶＤガスを吹きつけるためのノズル４４が設置されてい
る。

つぎに各部の動作および配線形成の手順について説明す
る。

不要な配線の切断も含めて配線を形成すべきウェハ７を
ロード・ロック室１内の試料台８上に載置し、密閉した
のち、バルブ６を開いて真空ポンプ４によりロードロッ
ク室１内を１　ｘ　１Ｏ−７Ｔｏｒｒ以下まで排気する
。このときの真空度はＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒでも場
合によっては許容される。そのごゲートバルブ２を開い
て搬送機構（図示せず）によりウェハ７をメインチャン
バ３内のＸ−Ｙ−２−〇ステージ９上に載置したのち、
ゲートバルブ２を閉じる。このときメインチャンバ３内
はｌＸ１０−’■０「「程度の高真空に保たれている。

ウェハ７′はステージ９によりレーザ透過用窓１３の直
下に移動され、対物レンズ１７、ＴＶカメラ１８および
モニタ１９で観察しなからＺ、θ方向の調整を行う、そ
の後、配線形成を行うべきチップの基準位置（ターゲッ
トマーク、あるいはチップの特定箇所）を位置合せし、
ステージ９を駆動してイオンビーム光学系３０の直下に
移動する。

ここでは予備的な位置合せをレーザ光学系１６、対物レ
ンズ１７、ＴＶカメラ１８、モニタ１９で行ったが必ず
しも必要でなく、後述するイオンビーム光学系３０、二
次電子検出器３６、モニタ３９による走査イオン顕微鏡
像を観察しながら行っても良い。

イオンビーム３８は、引出し電極３２に高電圧を印加す
ることにより、イオン源３１から放出され、静電レンズ
３３により　０．１〜０．５μｍφに集束され、ウェハ
７″上に照射される。（このとき、ゲートバルブ４０は
開の状態にある。）デフレクタ電極３５によりイオンビ
ーム３８をＸ−Ｙに走査することにより、一定領域のス
パッタリング加工が行える。ま′た、デフレクタ電極３
５に印加する信号に同期させて二次電子検出器３６から
得られる信号をモニタ３９上に表示することにより、走
査イオン顕微鏡像としてウニハフ表面の観察を行うこと
ができる。

ここで電子シャワー３７はチップ表面がイオンビーム３
８により正に帯電するのを防止するためのものである。

なお、イオン源３１の過熱用電源、各を極３２、３４．
３５．静電レンズ３３．電子シャワー３７用の電源は図
示していない、モニタ３９上の走査イオン顕微鏡像を見
なからチ・ｙプの基準位置をたとえばイオン光学系２０
の光軸中心に位置合せする。そのご、設計データにした
がってステージ９を駆動して、切断すべき配線位置ある
いは接続すべき配線位置に移動する。この時、イオンビ
ーム３８はブランキング電極３４により曲げられ、チッ
プ上には到達しない。

移動が終了すると、偏向させないときの光軸を中心に、
切断の場合は配線巾より広く（ただし隣接する配線には
照射されない範囲で）走査領域を設定して、接続の場合
には配線中と同程度に走査領域を設定して、それぞれイ
オンビーム３８を必要な時間、照射する。照射時間は加
工速度をあらかじめ測定しておくことにより設定できる
し、加工深さをモニタする手段を用いても良い、イオン
ビーム３８による加工、ステージ９の移動を繰返すこと
により、必要な配線の切断および接続すべき配線への窓
あけが終了する。なお、本実施例ではイオンビーム照射
による二次電子を利用した観察について説明して来たが
、二次イオンを利用した観、察も併用することができる
。とくに加工深さをモニタする手段として、二次イオン
を利用する方法が有効であるが、ここではこれ以上触れ
ない。

次にステージ９を駆動して、配線を形成すべき始点（接
続穴）をイオンビーム３８の照射位置に移動する。ここ
でバルブ１０を開いて、ボンベ１２内に納められている
Ｃｒ（ＣＯ）−の結晶から昇華したＣｒ（ＣＧ）ｉガス
を、配管１１を介してノズル４１からチップ上のイオン
ビーム３８が照射される近くに吹きつける。この状態で
、イオンビーム３８を、焦点が外れた条件、すなわちビ
ーム径が１〜５　μｍφとなるように、あるいは焦点が
合った状態でステージ９の進行方向と直角な方向に、走
査幅１〜５μｍとなる様に走査しながら照射しつつ、ス
テージ９を必要とする配線の径路にしたがい移動させる
。そしてイオンビーム３８が配線の終点くもう一方の接
続穴）に到達したところで、照射を終了する。このとき
のステージ９の速度はＣｒの膜厚が１００〜３００人と
なる様に選択される。

このようにしてイオンビーム照射により、接合穴の内側
と、パシベーション膜上の配線径路上に膜厚１００乃至
３００人のＣｒ緩衝膜を形成することができる。

このときの緩衝膜は、導電性を有し、パシベーション膜
との密着性は極めて良いが配線として使用するには、抵
抗が大きすぎて不適当である。

ステージ９の移動速度を十分に小さくするか、あるいは
同じ径路を何回も移動させることにより、厚いＣｒ膜（
Ｃｒ配線）を形成することもできるが、極めて長時間を
必要とするため実用的でない。

また、この緩衝膜は、膜厚１００〜３００人で十分にそ
の効果を奏することができる。

緩衝膜を形成後、ゲー゛トバルブ４０を閉じバルブを閉
じ、メインチャンバ３内をｌ　ｘ　１Ｏ−７Ｔｏｒｒ程
度まで排気し、ステージ９を駆動してウェハ７′を窓１
３の直下に移動する。窓１３を介して対物レンズ１７、
ＴＶ左カメラ８、モニタ１９によりチップ上の一定位置
（たとえばターゲットマーク）とモニタ１９上のマーカ
（たとえば電子ラインの交点）を一致させる。そして、
設計上の寸法にしたがってステージ９を駆動して、形成
すべき配線の接続穴の中心とマーカを一致させる。この
マーカは、レーザ光１５を照射した場合の集光位置であ
る。

本発明で用いられるレーザＣＶＤ技術は、レーザ光の照
射位置に発生する熱エネルギーにより、当該発熱位置に
吸着した、あるいは近傍に浮遊するＣＶＤ用原料ガスを
分解して堆積させるものである。

バルブ１０′を開き、ＣＶＤ原料ガスボンベ１２′から
配管１１′を介してＣＶＤガスをメインチャンバ３に導
入するとともに、バルブ６′を閉じてＣ■・Ｄガスを一
定圧力で閉じ込める。ここではＣＶＤガスとしてＮｏ（
Ｃｏ）。（モリブデンカルボニル）を用い、０．Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ前後の圧力になるように調製する。

なお、必要に応じてＡｒ、Ｈｅなとの不活性ガスを導入
して大気圧付近まで圧力を上げても良い。

またＮｏ（ＣＯ）　、は室温では白色固体であり昇華に
よる蒸気圧が低いため、ボンベ１２′、バルブ１０′、
配管１１′をＮｏ（ＣＯ）　、が分解するより低い温度
で加熱しても良い（図示せず）。

ここでＡｒレーザ発振器１４よりＡｒレーザ１５を発振
させレーザ光学系１６、対物レンズ１７により集光しつ
つ窓１３を介してウェハ７′上の穴あけされ配線が露出
している部分（以下、接続穴という）に当該レーザ光を
照射する。レーザ出力にもよるが、数秒乃至数拾秒で接
続穴内部にＭＯを析出させることができる。完全に接続
穴内部を埋め込んだのち、シャッタ（図示せず）により
レーザ光１５を遮断し、制御装置（図示せず）により設
計寸法、あるいはあらかじめ設定された寸法だけステー
ジ９を移動させ、対をなす接続すべき部分（配線が露出
している部分）とマーカを一致させる０位置合せが終了
したのち、シャッタを開いてレーザ光１５を照射し、接
続穴内部をＭＯで埋め込む。

複数箇所の接続を行う場合は上記動作を繰返し、全ての
穴埋めを終了すると、つぎに穴埋めした部分と穴埋めし
た部分の接続、すなわち配線形成を行う、まず、一方の
穴埋めした部分に位置合せを行ったのち、レーザ光１５
を照射しながら、ステージ９を予め設定された径路にし
たがって一定速度で移動させ、Ｍｏ配線を形成する。そ
して他方の穴埋め部分までＭｏ配線を形成しながら到達
した時点で、レーザ光１５の照射を停止する。複数の配
線を布設する場合は上記動作を繰り返す。なお、これら
の穴埋め、配線形成はレーザ光１５のＯＮ、ＯＦＦおよ
びステージ９の移動により達成されるが、接続すべき点
をあらかじめ座標として入力しておくことにより、通常
のシーケンス制御、数値制御あるいはその組合せにより
、自動的に行うことができる。

本実施例ではＭＷ膜用のＣＶＤ原料ガス′としてＣｒ（
Ｃｏ）、　、配線用のＣＶＤ原料ガスとしてＮｏ（Ｃｏ
）、を用い、それぞれＣｒ膜、Ｍｏ配線を形成する例を
示したが、それぞれガスとしてＮｏ（Ｃｏ）６　、　Ｃ
ｒ（ＣＯ）ｓ　、　　Ｗ（Ｃｏ）ａ　、　Ｎ１（ＣＯ）
−といった金属カルボニル、ＨＯＦ＊　、　ＷＦ６．　
　ＨｏＣＪ　ｓといったハロゲン化合物、ＡＪ　＜ＣＨ
ｓ　）　３　。

Ｃｄ　（ＣＨｓ　）　２といったアルキル化合物を用い
ることができる。また、Ｍ衝膜と配線の形成に同一原料
ガスを使用しても良い。

配線形成がすべて終了したのち、バルブ６を開きＮｏ（
ＣＯ）６を排出する。そのご、必要に応じて形成した配
線上を配線径路にしたがって集光したレーザ光を照射す
る。このときの真空度は１０−’Ｔｏｒｒ以下が望まし
い、この処理により配線の膜質が改善されより低抵抗の
配線が得られる。とくにカルボニル化合物から形成した
配線ではこの効果が顕著である。

また真空中に限らすＨｅ、Ａｒ’などの不活性ガス、Ｎ
２ガスあるいはＮ２などの還元性ガスの雰囲気中でレー
ザを照射しても同じ効果が得られる１０−’Ｔｏｒｒ程
度で排気してステージ９を搬送位置まで移動したのち、
ゲートバルブ２を開いてウェハ７″をロードロック室１
内の試料台８上に移動させる。ゲートパルプ２を閉じた
のち、望ましくは不活性ガスをロードロック室１内に大
気圧まで導入する。これでウェハ１を取り出して配線形
成が終了する。

ここで、さらに第４図によって本発明の配線形成方法に
ついて詳しく説明する。第４図（ａ）は配線切断および
配線布設を要する半導体装置の断面を示している０本発
明においては半導体装置を多数搭載したウェハを直接の
配線布設対象としても良いし、半導体装置１つを搭載し
たチップを対象としても良い。

Ｓｉ基板５０上にＳｉＬ膜５１を介して１層目のＡＪ配
線５２が形成され、層間絶縁膜５３を介して２層目のＡ
Ｊ配線５４が形成され、さらにその上にウェハを保護す
るためのパシベーション膜５５が形成されている。

第４図（ｂ）に示すように、集束イオンビーム加工によ
り配線５４の切断５７および接続を要する部分へのパシ
ベーションｒ！Ａ５５および必要に応じて眉間絶縁膜５
３に窓５８．５８’を形成して接続を要する配線５２．
５４の一部を露出させる。

そのご、大気にさらすことなく第４図（Ｃ）に示すよう
にパシベーション１ｌｉ５５に対して密着性が良く、導
電性を有し、かつレーザ光の吸収率の高い膜５９（具体
的にはクロム膜）をイオンビームＣｖＤにより、接続穴
５８．５８’の内部およびパシベーション膜５５上の配
線径路のみに１００乃至３００人の厚さで成膜する。し
かるのち、Ｈａ（Ｃｏ）ａガス雰囲気中でＡｒレーザ光
を集光照射することにより、第４図（ｄ）に示すように
Ｍｏ配線６０を形成する。

このようにしてＭｏ配線６０を形成したのち、必要に応
じて真空中、あるいはＮ２ガスあるいはＡｒ、Ｈｅなと
の不活性ガスあるいはＮ２などの還元性ガス雰囲気中で
集光したＡｒレーザを照射しながらウェハを移動しＭｏ
配線６０上にＡｒレーザを照射し膜質の改善をはかる。

すべてのＭＯ配１１６０に照射することにより布設が完
了する。

ここでレーザ光源としてＡｒレーザが用いられているが
、緩衝膜に吸収されて熱に変わり得る波長のレーザ光源
であれば使用可能である。ただし、連続発振の方が望ま
しい、たとえばクリプトン（Ｋｒ）レーザ、ＹＡＧレー
ザ（高調波発振も含む）、加工部分の寸法が許せばＣ０
２レーザが挙げられる。

またＣｒｇ！５９はＡｒレーザ光に対し、その膜厚が３
００人では約１４％、６００人のとき約２％の透過率で
あり、他のレーザ光源に対しても透過率は極端に変わら
ないので、下地へのレーザ照射による熱影響を防止する
ことができる。また、Ｃｒ膜５９がレーザ光を吸収して
発熱し、そこで分解反応が起きてＭｏ膜が析出するため
、パシベーション膜厚、ＡＪ配線の有無等の下層の影響
が小さく、Ｍｏ配線６０の膜厚、配線幅の変化も小さい
、さらには、Ｃｒ膜自体がＡＪ配線と比較して反射率が
低く、また熱伝導も小さいので、Ｃｒ膜５９がない場合
に比べて低いレーザ出力でもＭｏ配線６０が形成できる
し、同じ出力の場合にはより高速で形成できる。また、
一連の工程を同一装置内で処理できるのでＡ１配線５２
．５４表面あるいはＣｒ成膜９表面に酸化物が生成する
こともなく、接続抵抗の小さい良好な配線を布設できる
。

つぎに本発明の配線形成装置の他の一実施例を示す第５
図により説明する。

本実施例においては第１図および第３図に示したイオン
光学系の他の一例であり、イオン光学系を収納したチャ
ンバは、イオン源３１および引出し電極３２を収納した
イオン源部７０、静電レンズ３３、ブランキング電極３
４、デフレクタ電極３５を収納した光学系部７１、およ
びメインチャンバ３と光学系部７１の圧力差を緩和する
ためのバッファ部７２に分割されている。各部？０．７
１．７２はそれぞれ独立に、配管？３．７４．７５、バ
ルブ７６、７７、７８．を介して真空ポンプにより排気
される。

各部７０．７１．７２の間にはイオンビームが通過する
ためのピンホール７９．８０を設けた隔壁が設けられて
いる。イオン光学系とメインチャンバの間にもピンホー
ル８１とゲートバルブ４０が設けられている。この構成
により、配線形成を行うべき配線径路上のみに緩衝膜を
形成する際、メインチャンバ３内に１ｉｌｔ衝膜を形成
するためのＣＶＤガスを所定の圧力で満たすことができ
る。すなわち、第１の実施例ではＣＶＤガスをノズルに
より吹きつけたが、イオンビーム３８照射部でのガス濃
度を上げることができない、しかし、本実施例では必要
濃度（ガス圧）まで上げることができる。すなわち、イ
オン源部７０内は１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度が必要
であるが、たとえばメインチャンバ内を１　ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒ程、度までＣＶＤガスを導入しても、バッフ
ァ部７２で１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、光学系部７１テ
１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、　イオン源部７０で１　ｘ
　１Ｇ−’Ｔｏｒｒの真空度が確保できる。

当然、イオンビーム３８をウェハ７上に照射する時以外
は、ゲートバルブ４０を閉じる方が好ましい。　　、本
実施例によれば、ＣＶＤガス濃度を上げることができる
ので、成膜速度を向上することができ緩衝膜形成に要す
る時間を短縮することができるとともに、短距離の配線
の場合には配線形成用のＣＶＤ原料ガス、たとえばＮｏ
（ＣＯ）、をメインチャンバ３内に所定圧力で満たすこ
とにより、直接配線を形成することもできる。

つぎに本発明の配線形成方法の他の一実施例を示す第６
図により説明する。

本実施例においては、微細高密度配線の一部から信号線
を離れた配線に接続する場合で、接続穴の周囲に障害（
たとえば切断部）が多いため、レーザＣＶＤのみによる
配線形成では接続できない場合を示している。すなわち
第６図（ａ）はパシベーション下にあるＡｊ配線９１．
９２．９３．９４のうち９２に形成した接続穴９５から
配線を矢印で示した方向に形成する場合である。接続穴
９５の周囲には切断部９６．９７．９８．９９が存在す
るため、レーザＣＶＤによる配線では切断部を埋め込ん
でしまい、不要部分との短絡が生じてしまう恐れがある
。そこで第６図（ｂ）に示したように、緩衝膜用ＣＶＤ
ガス雰囲気でイオンビームを走査して、緩衝膜を形成す
る。ここでイオンビームの軌跡１００は破線で示しであ
る。

すなわち、障害物が近くにある部分では走査幅を小さく
、そして障害物がない部分では走査幅を大きくする。こ
れにより、第６図（Ｃ）に示すような緩衝ｐｌＡ１０１
が得られる。そのご、緩衝膜用ＣＶＤガスを排気し、配
線用ＣＶＤガスを導入して、レーザＣＶＤにより、幅の
広い部分のみに低抵抗配線を形成する０幅の狭い配線部
分は配線用ＣＶＤガス雰囲気でイオンビームをもう一度
照射して、形成する。このようにイオンビームで配線を
形成する部分は、わずかであり、時間的にも負担になら
ないし、抵抗値も全体から見て増加分は無視できる。

配線を形成したのち、必要に応じて真空中あるいはＮ２
ガス中あるいはＡｒ、Ｈｅなどの不活性ガスあるいはＮ
２などの還元性ガス雰囲気中で配線上にレーザ光を照射
することによりイオンビームで形成した配線も十分に低
抵抗化することができる。

本実施例では極微細配線を集束イオンビームで形成した
が、レーザＣＶＤで形成しても良い、−すなわち、レー
ザ出力を十分に低くする、あるいは集光スポット径を小
さくかつ操作速度を速くすることにより、配線幅を小さ
くできる。−本の配線を必要に応じて形成条件を変化さ
せて、場所によって配線幅を変えて形成することが可能
であり、微細化に限界（〜１μｍ幅）はあるが、レーザ
ＣＶＤのみで第６図に示した配線を形成することができ
る。

つぎに本発明の配線形成方法のさらに他の一実施例を示
す第７図により説明する。

本実施例においては、半導体装置内の配線の信号を測定
あるいは配線に信号を入力するためのパッドを形成する
場合で、微細な針を押し当てる、あるいはワイヤボンデ
ィングするためのものである。

まず、第７図（ａ）に示すように測定あるいは信号を入
力するべき配線１０４上の絶縁膜に集束イオンビームに
より穴１０５を形成し、配線の一部を露出させる。つぎ
に第７図（ｂ）に示すようにクロムカルボニルＣｒ（Ｇ
Ｏ）ｉガス雰囲気中で集束イオンビームを第７図の上下
方向に走査しつつ、ステージを移動させて照射し一点鎖
線で示した引出し配線部１０６とパッド部１０７に緩衝
膜を形成する。このとき、ステージの移動を行なわずに
、集束イオンビームの偏向のみによりＩＩＷＩｌｌＱを
形成しても良い。

つぎにチャンバ内を一度排気したのち、モリブデンカル
ボニルＮｏ（Ｃｏ）、を導入し、Ａｒレーザを集光・照
射する。まず、接続穴１０５に照射してＭｏで穴１０５
を埋め込んだのち、緩衝膜が形成されている部分に順次
、レーザ光を走査させ、引出し配線１０８、ついでパッ
ド１０９を形成する。

これにより、十分に広い面積のパッドを下地の絶縁膜に
対して密着性よく、かつ短時間で形成できる。さらに、
レーザＣＶＤにより形成された膜は十分に低抵抗である
ので、高い精度の測定ができるし、信号を入力する際に
も望み通りの波形信号を入力することができる。

また、十分に厚いパッドを形成できるため、ワイヤボン
ディングを施しても、下層にダメージを与える恐れがな
い。

なお、本実施例では接続穴から引出し配線を経てパッド
を形成したが、接続穴がパッド内部に含まれるように形
成しても、全く同じ効果が得られる。すなわち、第８図
に示すように測定あるいは信号を入力すべき配線１０４
上の絶縁膜に集束イオンビームにより接続穴１０５を形
成し、配線１０４の一部を露出させる。つぎに第８図（
ｂ）に示すようにクロムカルボニルＣｒ（ＣＯ）ａ雰囲
気中で集束イオンビームを点線の如く走査させて、接続
穴１０５を含む領域１１０に緩衝膜を形成する。つぎに
、チャンバ内を一度排気したのち、モリブデンカルボニ
ルＮｏ（Ｃｏ）、を導入し、Ａｒレーザを集光・照射す
る。まず接続穴１０５に照射してＭＯで穴１０５を埋め
込んだのち、緩衝膜が形成されている領域１１０上を、
レーザを走査させてパッド１１１を形成する。

このときの走査は第８図（Ｃ）に示すようにうす巻き形
に行っても良いし、第７図に示したように行なっても効
果は変らない。

上記のようにパッドを形成したのち、真空中あるいはＮ
２ガス中あるいはＡｒ、Ｈｅなとの不活性ガス中あるい
はＮ２などの還元性ガス雰囲気中でパッド上に（引出し
配線も含めて）レーザ光を走査しながら照射することに
より、Ｍｏ膜の材質が改善でき、より低抵抗のパッドを
得ることができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば半導体装置上に密
着性の優れた配線を形成できる。

レーザ光が下地部分（とくに半導体装置の拡散）領域等
）に直接、照射されないので、過熱防止の効果がある。

更に、下地の構造の影響を受けにくいので、一定膜厚・
一定幅の配線が形成できる効果がある。

また配線形成の工程を大気（酸素）にさらすことなく行
えるため、接続部分の接触抵抗を小さくでき、良好な接
続が行える効果がある。

さらには、半導体装置の不良箇所の特定、不良箇所の補
修による特性評価、設計変更の迅速化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である配線形成装置の全体構
成図、第２図はレーザ光学系の構成図、第３１１！ｌは
イオン光学系の構成図、第４図は本発明の配線形成方法
の各工程を説明するための図、第５図は本発明の他の一
実施例である配線形成装置のイオン光学系の構成図、第
６図は本発明の他の一実施例である配線形成方法を説明
するための図、第７図は、本発明のさらに他の一実施例
である配線形成方法を説明するための図、第８図は本発
明のさらに他の一実施例である配線形成方法を説明する
ための図である。 ｌ・・・ロードロック室、２・・・ゲートバルブ、３・
・・メインチャンバ″、４・・・真空ポンプ、７・・・
ウェハ、９・・・ステージ、１２・・・ＣｖＤ材料ガス
ボンベ、１６・・・レーザ光学系、３０・・・イオン光
学系、５２．５４・・・ＡＱ配線、５５・・・パシベー
ション膜、５９・・・緩衝膜、６０・・・Ｍｏ配線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空中で集束イオンビームにより半導体装置の配線
   上の絶縁膜に複数の穴をあけて配線の一部を露出する工
   程と、金属化合物ガス雰囲気中で集束イオンビームを複
   数の穴および絶縁膜の配線に接続を要する配線径路上の
   みに照射し、金属化合物ガスを分解して穴の内周面およ
   び配線径路上に緩衝膜を形成する工程と、金属化合物ガ
   ス雰囲気中でレーザ光を穴および配線径路上の緩衝膜に
   集光・照射して複数の穴を埋め込み配線径路上の緩衝膜
   に金属配線を形成する工程とを有する配線形成方法。 ２、金属配線を形成する工程には、金属配線を形成した
   のち、非酸化雰囲気中でレーザ光を金属配線に集光・照
   射する工程を有する請求項１記載の配線形成方法。 ３、緩衝膜は絶縁膜および金属配線材料と密着性の良い
   材料にて構成された請求項１もしくは２記載の配線形成
   方法。 ４、高輝度イオン源と、この高輝度イオン源からの高輝
   度イオンを微細なスポットに集束し偏向する静電光学系
   を有するイオンビーム光学系と、レーザ発振器と、この
   レーザ発振器から発信されたレーザ光を集光するレーザ
   光学系と、内部に試料載置用ステージを有し、イオンビ
   ーム光学系からのイオンビームおよびレーザ光学系から
   のレーザ光を入射する真空容器と、この真空容器内に金
   属化合物ガス材料を供給する手段とを備え、真空中で集
   束イオンビームにより配線上の絶縁膜に複数の穴をあけ
   て配線の一部を露出し、金属化合物ガス雰囲気中で集束
   イオンビームを複数の穴および絶縁膜上の配線に接続を
   要する配線径路上のみに照射して穴の内周面および配線
   径路上に緩衝膜を形成し、金属化合物ガス雰囲気中でレ
   ーザ光を複数の穴および配線径路上の緩衝膜に集光・照
   射して穴を埋め込み、緩衝膜上に金属配線を形成するよ
   うに構成した配線形成装置。 ５、金属配線を形成後非酸化雰囲気中でレーザ光を集光
   ・照射するように構成した請求項４記載の配線成形装置
   。 ６、緩衝膜は絶縁膜および金属配線材料と密着性の良い
   材料にて構成された請求項４もしくは５記載の配線成形
   装置。 ７、真空中で集束イオンビームにより基板上の切断およ
   び接続を要する配線の上方の絶縁膜に複数の穴をあけて
   配線の一部を露出し、金属化合物ガス雰囲気中で集光イ
   オンビームを複数の穴および絶縁膜の配線に接続を要す
   る配線径路上のみに照射し、金属化合物ガスを分解して
   複数の穴の内周面および配線径路上に緩衝膜を形成し、
   金属化合物ガス雰囲気中でレーザ光を複数の穴の内周面
   および絶縁膜上の緩衝膜に集光・照射して複数の穴を埋
   め込み、緩衝膜上に金属配線を構成した半導体装置。 ８、金属配線を形成したのち、非酸化雰囲気中でレーザ
   光を金属配線に集光・照射を施した請求項７記載の半導
   体装置。 ９、緩衝材は絶縁膜および金属配線材料と密着性の良い
   材料にて構成された請求項７もしくは８記載の半導体装
   置。