JPH06283534A - Ｉｃ素子における配線接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ＬＳＩ等の半導体集積回路（以下ＩＣと呼ぶ）
において全てが正常に動作しないチップを製作後、その
内部配線間を接続してデバック、修正・不良解析等を行
って正常に動作するように完成させたＩＣ素子を提供す
る。 【構成】位置決めされて走査されたＩＣ素子上の接続す
べき配線箇所の少なくとも表面絶縁膜上に所望の経路に
集束エネルギビームを照射して金属化合物ガス導入手段
で導入された金属化合物ガスによる集束エネルギビーム
誘起ＣＶＤにより局部的に金属膜を析出させて所望の経
路に沿った新たな金属配線を形成する第２の集束エネル
ギビーム照射手段26とを備え、配線間を前記金属配線部
と前記新たな金属配線とにより電気的に接続するように
構成したことを特徴とするＩＣ素子における配線接続装
置。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はＬＳＩ等の半導体集積回
路（以下ＩＣと呼ぶ）においてデバック、修正・不良解
析等のためにチップ完成後その内部配線間を接続するた
めのＩＣ素子における配線接続装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】近年ＩＣの高集積化、微細化に伴い、開
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良箇所のデバッグや修正を行うことに
より設計ミス、プロセスミスを発見したり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、製品歩留まりを向上
させることがますます重要になってきている。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。 【０００３】すなわち、第１の従来技術としてはテク
ノ、ダイジェストオブクレオ81 1981第160頁（Ｔech.
Ｄigest of ＣＬＥＯ′ 81 1981 ｐ160）「レー
ザストライプカッティングシィステムフォーアイシーデ
バッキング（Ｌasre ＳtripeＣutting Ｓystem for
ＩＣ debugging）」があり、これにおいては、レー
ザにより配線を切断し、不良箇所のテバックを行う例が
報告されている。更に第２の従来技術としては、特願昭
５８−４２１２６号があり、これには、微細な配線に対
処できるように、液体金属イオン源からのイオンビーム
を0.5μｍ以下のスポットに集束して配線を切断した
り、穴あけを行い、またイオンビームでこの穴に蒸着し
て上下の配線を接続する技術が示されている。 【０００４】更に第３の従来技術としては、イクステン
ディッドアブストラクトオブ第17コンファレンスオンソ
リッドスティトデバイシズアンドマティリアル1985第19
3頁（Ｅxtended Ａbstruct of 17th Ｃonf. on
Ｓolid state Ｄevices and Ｍaterial 1985，ｐ1
93）「ダイレクトライティングオブハイリイコンダクテ
ィブモリブデンラインズバイレーザーインデューストケ
ミカルベイパーディポジッション（Ｄirect Ｗriting
of Ｈighly Ｃonductive Ｍo Ｌines byＬaser
Ｉnduced ＣＶＤ）」がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合(1)加工過程が熱的なものであり、周囲
への熱伝導がありまた蒸発・噴出などのプロセスを経る
ことなどのため0.5μｍ以下の微細な加工を行うことは
きわめて困難である。（２）レーザ光はＳiＯ₂，Ｓi₃Ｎ
₄などの絶縁膜に吸収されにくく、このため下層のＡlや
poli Ｓiの配線などに吸収され、これが蒸発・噴出を行
う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹飛ばすことにより絶
縁膜の加工が行われる。このため絶縁膜が２μｍ以上厚
い場合は加工が困難である。また周辺（周囲、上下層）
へのダメージが大きく不良発生の原因となる。これらの
結果から多層配線・微細高集積の配線の加工は困難であ
る。 【０００６】また、第２の従来技術においては（１)′
集束イオンビームによる切断および穴あけ、（２)′集
束イオンビームを用いた上下配線の接続の手段が示され
ている。集束イオンビームによる加工は0.5μｍ以下の
加工が可能であること、どのような材料でもスパッタリ
ングにより上層から順次容易に加工が行えることなどか
ら、第１の従来技術における問題点をカバーしている。
しかしながら（２)′の配線間の接続手段については、
上下の配線の接続の手順が示されているのみであり、一
つの配線から別の場所の配線へと接続を行う手段に関し
ては何ら触れられていない。 【０００７】第３の従来技術においては、Ｍ₀（ＣＯ)₆
（モリブテンカルボニル）などの金属の有機加工物のガ
ス中において、紫外のレーザをＳiＯ₂をコートしたＳi
基板上に照射して、光熱的（photothermal）あるいは光
化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤプロセス
により、Ｍ₀（ＣＯ)₆を分解し、基板上にＭ₀などの金属
を堆積させて金属配線を直接に描画形成する方法が示さ
れている。しかしながらこの場合、単に絶縁膜の上にＭ
₀の配線が形成されたのみであり、実際のＩＣにおいて
保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線同志
を接続する技術については示されていなかった。 【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、ほぼ完成されたＩＣ素子の表面絶縁膜（保護
膜）上にドライプロセスで所望の経路に沿って新たな金
属配線を形成して所望の配線間を電気的に接続して、Ｉ
Ｃ素子のデバック、修正、不良解析等を非常に短時間
で、容易に行って、開発工程の短縮、量産立上り期間の
短縮、しいては歩留り向上をはかることができるように
したＩＣ素子における配線接続装置を提供することにあ
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、内部にＩＣ素
子を設置した容器と、金属化合物ガスを前記容器内に導
入する金属化合物ガス導入手段と、前記容器内に設置さ
れたＩＣ素子上の接続すべき配線箇所の少なくとも表面
絶縁膜上に所望の経路に沿って集束エネルギビームを走
査して照射すべく、集束エネルギービームとＩＣ素子と
を相対的に位置決めして走査する位置決め走査手段と、
該位置決め手段により位置決めされて走査されたＩＣ素
子上の接続すべき配線箇所の少なくとも表面絶縁膜上の
所望の経路に集束エネルギビームを照射して前記金属化
合物ガス導入手段で導入された金属化合物ガスによる集
束エネルギビーム誘起ＣＶＤにより局部的に金属膜を析
出させて所望の経路に沿った新たな金属配線を形成する
集束エネルギビーム照射手段とを備えたことを特徴とす
るＩＣ素子における配線接続装置である。 【００１０】また、本発明は、容器内に設置されたＩＣ
素子上の接続すべき配線箇所の上層の絶縁膜の各々に集
束したエネルギビームを照射して接続する配線が露出す
るように微細穴をあける第１の集束エネルギビーム照射
手段と、金属化合物ガスを容器内に導入する金属化合物
ガス導入手段と、容器内に設置されたＩＣ素子上に前記
集束エネルギビーム照射手段によって照射されてあけら
れた微細穴の内部と前記容器内に設置されたＩＣ素子上
の接続すべき配線箇所の少なくとも表面絶縁膜上に所望
の経路に沿って集束エネルギビームを走査して照射すべ
く、集束エネルギービームとＩＣ素子とを相対的に位置
決めして走査する位置決め走査手段と、該位置決め手段
により位置決めされたＩＣ素子の微細穴の内部に集束エ
ネルギビームを照射して前記金属化合物ガス導入手段で
導入された金属化合物ガスによるエネルギビーム誘起Ｃ
ＶＤにより金属を析出させて前記配線と接続された金属
配線部を形成し、前記前記位置決め手段で位置決めされ
て走査されたＩＣ素子上の接続すべき配線箇所の少なく
とも表面絶縁膜上の所望の経路に集束エネルギビームを
照射して前記金属化合物ガス導入手段で導入された金属
化合物ガスによる集束エネルギビーム誘起ＣＶＤにより
局部的に金属膜を析出させて所望の経路に沿った新たな
金属配線を形成する第２の集束エネルギビーム照射手段
とを備え、配線間を前記金属配線部と前記新たな金属配
線とにより電気的に接続するように構成したことを特徴
とするＩＣ素子における配線接続装置である。 【００１１】 【作用】この構成により、ＩＣ完成後、その内部配線間
をドライプロセスで接続でき、ＩＣ素子のデバック、修
正、不良解析等を非常に短時間で、容易に行って、開発
工程の短縮、量産立上り期間の短縮、しいては歩留り向
上をはかることができる。また、接続すべき複数の配線
箇所の表面絶縁膜上の位置を試料からの２次電子信号又
は２次イオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用いるこ
とによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行った
後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の絶縁
膜を除去する。この場合レーザでなく、集束したイオン
ビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して加
工することが十分可能である。また、材料による加工の
選択性がないため、ＳiＯ₂，Ｓi₃Ｎ₄などの絶縁膜も上
部から逐次に加工でき、これに微細穴をあけて下部の配
線を露出させることができる。このとき、配線の表面が
僅か堀込むまで加工することによって絶縁膜が残ること
なく完全に配線を露出することができる。その後金属化
合物のガスをノズルあるいは配管よりこの真空容器内へ
導入し、試料台を相対的に移動して配線を形成すべき上
記微細穴内および該微細穴間の表面絶縁膜（保護膜）上
の所望の経路に集束したイオンビームまたは集光したレ
ーザビームが照射されるようにして、イオンビーム誘起
ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプロセスにより上記
微細穴内に金属を析出させて金属配線部を形成すると共
に、微細穴間の表面絶縁膜（保護膜）上の所望の経路に
局部的に金属膜を析出させて金蔵配線を形成する。その
結果、ＩＣ素子完成後その内部配線間を接続でき、ＩＣ
素子のデバック、修正、不良解析を行うことができる。 【００１２】 【実施例】図１は本発明によるＩＣへの接続配線形成を
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓiなど）の上に絶縁膜３（ＳiＯ
₂など）があり、その上に配線（Ａlなど）２ａ，２ｂ，
２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳiＯ₂，Ｓi₃
Ｎ₄など）１が形成されている。今、配線２ａと２ｃを
電気的に接続したい場合、集束イオンビームにより配線
２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃをあけ、
配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそれぞれ露
出される。 【００１３】その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術または
レーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すように穴
５ａと５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成する。この
ようにして配線２ａと２ｃとが金属配線７を通じて接続
される。 【００１４】図２は本発明による配線接続装置の一実施
例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチップ
18が取付けられた反応容器16は、バルブ21を介して修正
物質（Ａl（ＣＨ₃)₃，Ａl（Ｃ₂Ｈ₅)₃，Ａl（Ｃ₄Ｈ₉)₃，
Ｃd（ＣＨ₃)₂，Ｃd（Ｃ₂Ｈ₅)₂等の金属アルキル化合
物，Ｍ₀（ＣＯ)₆等の金属カルボニル化合物等の有機金
属化合物）が納められた修正物質容器19とバルブ25を介
して真空ポンプ26と、そして、バルブ29を介して不活性
ガスボンベ28と配管により接続されている。 【００１５】レーザ発振器８ａで発振されたレーザ光
は、シャッタ30ａを介してダイクロイックミラー９ａで
反射され、対物レンズ２で集光されて、反応容器16に設
けた窓15を通ってＬＳＩアルミ配線修正箇所に照射でき
るようになっており、照射光学系14、ハーフミラー10、
レーザ光カットフィルタ11、プリズム12、接眼レンズ13
を介して修正箇所を観察しながら行えるように構成され
ている。 【００１６】反応容器16にはこの他のバルブ22を介して
予備ガスボンベ20が接続されている。ＩＣチップはＸＹ
ステージ17の上にのせられた載物台24の上にとりつけら
れている。ゲートバルブ25を介して反応容器16の隣にイ
オンビーム加工用真空容器39がとりつけられており、そ
の上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器26がとりつけら
れている。真空容器39の中にはＸＹステージ40が有り、
ステージ17とステージ40がゲートバルブ25の近くに移動
したときゲートバルブが開けられた状態において、図示
していないがステージ17および40に設置されたチャック
機構によってステージ17と40の間で載物台24の受け渡し
が可能なようになっている。したがってこの受け渡しと
その後のステージの移動により載物台24およびその上に
とりつけられたＩＣチップ18はＸＹステージ40の上24
ａ，18ａの一に来ることができる。この位置において上
部のイオンビーム鏡筒26中の高輝度イオン源（例えばＧ
a等の液体金属イオン源）27からその下部に設置された
引出し電極30により引出されたイオンビーム40が静電レ
ンズ31、ブランキング電極32、デフレクター電極33等を
通り集束偏向されて、試料18ａに照射されるようになっ
ている。また真空容器39には２次電子ディラクター34が
設置されており偏向電極用電源37の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ38上に試
料の走査イオン顕微鏡像を映し出しこれにより試料の拡
大像を得て試料の検出、位置合わせができるようになっ
ている。真空容器にはバルブ35を介して真空ポンプ36が
接続されており排気を行う。真空容器16，39には試料を
出し入れするための予備排気室43が設けられている。 【００１７】すなわちゲートバルブ41を開いた時、ステ
ージ40の上の載物台24ａはその上のＩＣ181aとともに移
動ステージ42の上の24ｂ，18ｂの位置に移動可能であ
る。 【００１８】そしてバルブ45、排気ポンプ46により予備
排気管は排気される。フタ44を44ａの位置に開くことに
より、試料の交換ができる。 【００１９】以下この装置の動作法を説明する。フタ44
を開き、ＩＣチップ18ｂをステージ42の上の載物台24ｂ
の上に設置する。フタ44を閉じバルブ45を開き排気ポン
プ46により試料交換室43を真空に排気する。その後ゲー
トバルブ41を開き、載物台を24ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ41を閉じて後、十分排気をしてから、ステー
ジ40を移動しながらイオンビームを集束してモニタ38上
で走査イオン像を観察し、ＩＣテープ上の接続すべき箇
所を検出する。その後図１に示したようにイオンビーム
を接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜の加工を行う。
次にゲートバルブ25を開き、載物台を24の位置へ移送す
る。 【００２０】Ｘ−Ｙテーブル17によりレーザ光の照射位
置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合わ
せを行う。しかる後に、バルブ21およびバルブ29を開
け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比になるよ
うに流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力が数
十〜数百Torrになる様、バルブ25を調整する。この後、
シャッタ30ａを開き、配線修正箇所にレーザ光を照射
し、一定時間後シャッタ30ａを閉じる。このレーザ照射
により、レーザ照射部近傍の有機金属ガスは分解され、
ＡlあるいはＣd，Ｍ₀等の金属薄膜が析出して配線修正
が行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアル
ミ配線修正箇所を修正する。次に、バルブ25を開け、反
応容器16内を十分排気してから試料をチャンバ39に、更
に予備排気室43へと移し、外部へとり出す。本実施例の
ようにレーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオンビーム加
工用チャンバが一体となっているので、イオンビーム加
工後一旦大気へとり出したときに配線の露出部が汚れ、
または酸化することなく、その上にレーザＣＶＤによる
配線を形成することができるため、ＩＣの配線とＣＶＤ
による配線の接合性がよく、電導性が良好となるという
特徴を有する。 【００２１】図３は反応容器とイオンビーム加工用真空
容器との間のゲートバルブをとり除き、一体としたもの
であって、二つの容器の間の移動にともなう排気操作を
ゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が向上してい
る。一方、イオンビームの容器の方に反応ガスが入って
くるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応
ガスは局所的にノズル51，52により、試料近辺へ吹付け
るようにし、またイオンビーム鏡筒と試料室の間にイオ
ンビームが通る細いオリフィス（開孔）50を設け、さら
にイオンビーム鏡筒側にも排気系53，54を設けるなどの
対策がほどこされている。 【００２２】図４は本発明の別の実施例の装置の説明図
である。この場合はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設け
られているのが特徴である。９ａはハーフミラー、９ｂ
はダイクロイックミラーである。 【００２３】一例として、図１の発明で述べたような金
属配線を形成した後、この金属膜が露出したままでは、
特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜をコー
トする必要がある。そこでＡrレーザの第２高調波を発
生する８ａの他にＡrレーザの第３高調波８ｂを設けて
補助ガスボンベ20，20ａに充たされたＳi₂Ｈ₆（ジシラ
ン）およびＮ₂Ｏ（笑気）ガスを導入しこれを集光して
形成された配線上にＳiＯ₂を形成する。図では二つのレ
ーザ発振器を示しているが、この場合はＡrレーザ１台
を切換えミラーで切換え、第２高調波発生用結晶、第３
高調波発生用結晶に導いてもよい。 【００２４】図４のこの他の例としては、レーザ８ｂと
して加工用の大出力レーザを用意し、イオンビームによ
りあけた穴において上下配線を接続するのに、加工用レ
ーザ８ｂにより下層配線を加工してその一部を噴出さ
せ、上下を接続することができる。 【００２５】図５は、穴をあけて配線から接続を行う接
続端部の実施例を示している。 【００２６】図５（ａ）においてＡl配線62が下方に存
在する場合、上部に保護膜60、絶縁膜61など厚い絶縁層
が存在する場合がある。このような場合、イオンビーム
により同図(a)のような垂直に近い断面形状の穴あけを
行うとアスペクト比が高いため、レーザビームまたはイ
オンビーム63による照射により接続端部を形成する場
合、図５（ｂ)のように段切れをおこす可能性が大き
い。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直穴の
奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに妨げられ
て中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属有機
物ガスが入りにくいことなどの理由による。 【００２７】そこでイオンビーム加工を行う場合、ビー
ムの走査幅を変化させつつ加工を行うことにより、図５
（ｃ）に示すごとく、上部が広く、下部に狭い傾斜断面
を有するように加工できる。このように上面に露出する
構造であるから、レーザビームまたはイオンビーム67を
照射した際、金属膜69は穴の内面に断切れを生じること
なく広く形成できる。更に保護膜60および絶縁膜61への
微細穴加工として図５（ａ）および（ｃ）に示す如く、
配線62の表面を僅か堀込むまで加工することによって配
線62の表面に絶縁膜が残ることが完全に防止することが
できる。更に図５（ｅ）に示すように配線62の表面を僅
か堀込むまで加工された微細な穴内および保護膜60上
に、レーザビームまたはイオンビーム70を照射して金属
化合物ガスから金属を析出して配線71を形成する。これ
により配線62と配線71とが高信頼度で、且つ確実に電気
的に接続することができる。 【００２８】またこの上に図４によって説明したように
SiＯ₂などの絶縁膜72を保護膜として形成したものを図
５（ｆ）に示す。 【００２９】図６は本発明による金属配線形成の別の実
施例である。この実施例は、上層Ａl 80と下層Ａl 81か
らなる２層配線構造になっていて、下層Ａl 81のみから
別の場所にある配線へと接続配線を形成したい場合を示
す。この場合、前記したような方法（図６（ａ）に示す
方法）では、配線82が下層Ａl 81 にも上層Ａl 80にも
接続されてしまう。そこでイオンビームにより図６
（ｂ）に示すように上層Ａl 80 まで穴あけを行った
後、図６（ｃ）に示すように前記した方法によりＳiＯ₂
などの絶縁膜83を形成し、その後図６（ｄ）に示すよう
に更に層間絶縁膜84に加工し、下層Ａl 81 を露出させ
る。この後、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤによ
り配線85をして下層Al 81 と他の配線との接続を行う。 【００３０】図７、図８は本発明の別の実施例で、同一
箇所において上下の配線を接続することを目的としてい
る。図７においては、図４に示したように加工用のレー
ザを備え、イオンビームを図７（ａ）のように下層配線
81が露出するまで加工し、加工用レーザにより下層配線
Ａl 81 を加工し、Ａlが溶融飛散して上部の配線Ａl80
と接続するようにする。図7(c)はその後、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法でＳiＯ₂などの保護膜86を形
成したものである。 【００３１】図８においては上下の配線を接続する場
合、集束イオンビーム加工における再付着現象を用いて
いる。これはジャーナル・バキューム・ソサイアクテイ
・テクノロジーＢ３（１）１月／２月1985 第71頁〜第7
4頁（Ｊ．Ｖac．Ｓci．Ｔechnol Ｂ３（１），Ｊan／
Ｆeb 1985 ｐ71〜ｐ74）「キヤラクタリスティックオ
ブシリコンレムーバルバイファインフォーカストガリュ
ームイオンビーム（Ｃharacteristics of silicon r
emoval by fine focussed gallium ion beam）」
に見られるものであって、イオンビームにより材料を加
工する場合、繰り返し走査加工の条件により加工結果が
異なり（１）高速で繰返し加工を行えば周囲への再付着
は少ないが（ii）低速走査で繰返し数を少なくすると側
面へ著しい再付着が行われることを利用するものであ
る。 【００３２】すなわち、図８において、（ａ）図に示す
ように下層配線81の上部まで集束イオンビームにより上
記（i）の条件にて加工した後、上記（ii）の条件にて
下層Ａl 81 を矢印方向に加工すれば（ｂ）図のように
紙面に低速で垂直に走査しつつそのビームを矢印方向に
移動すればＡlが再付着して87のような再付着領域を生
成する。また（ｄ）図のように紙面に垂直に低速で走査
しつつそのビームを二つの矢印のように加工穴の両端か
ら中央へ移動すれば両側に再付着素層89が形成される。
いずれも上層と下層との配線80，81間の接続が可能とな
る。その後(ｃ），（ｅ）に示すようにレーザまたはイ
オンビーム誘起ＣＶＤ法によりＳiＯ₂などの保護膜88，
89を上部へ形成する。 【００３３】上記の他、同一箇所において、上下配線を
接続する場合、集束イオンビームにより、上部配線80お
よび保護膜84に穴あけを行い、その後レーザまたはイオ
ンビーム誘起ＣＶＤ法により加工穴に金属を析出させて
上下の接続ができることは本発明の前記したところによ
り明らかである。 【００３４】これまでの記述においては、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法の成膜材料として金属化合物
をとっているが、導電性材料膜を形成するものなら使用
できる。またＣＶＤをひきおこすエネルギービームとし
てレーザまたはイオンビームの他の電子ビーム等のエネ
ルギービームも可能である。 【００３５】穴あけ加工の手段として集束イオンビーム
を用いているがサブミクロン加工が可能な他のエネルギ
ービームを用いることもできる。 【００３６】図９は本発明による配線接続装置の他の一
実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチ
ップ18ａが取付けられた反応容器39ａは、バルブ21を介
して修正物質（Ａl（ＣＨ₃)₃，Ａl（Ｃ₂Ｈ₅)₃，Ａl（i
Ｃ₄Ｈ₉)₃，Ｃd（ＣＨ₃)₂，Ｃd（Ｃ₂Ｈ₅)₂，Ｍ₀（ＣＯ)₆
等の有機金属化合物）が納められた修正物質容器19と、
バルブ35を介して真空ポンプ36と、そして、バルブ29を
介して不活性ガスボンベ28と配管により接続されてい
る。反応容器39ａにはこの他バルブ22を介して予備ガス
ボンベ20が接続されている。ＩＣチップ18ａはＸＹステ
ージ40の上にのせられた載物台24ａの上にとりつけられ
ている。容器39ａの上部にはイオンビーム鏡筒用真空容
器26がとりつけられている。そして上部のイオンビーム
鏡筒26中の高輝度イオン源（例えばＧa等の液体金属イ
オン源）27からその下部に設置された引出し電極30、に
より引出されたインオビーム40が静電レンズ31、ブラン
キング電極32、デフレクター電極33等を通り集束偏向さ
れて、試料18ａに照射されるようになっている。また真
空容器39ａには２次電子ディテクター34および２次イオ
ン質量分析管34ａが設置されており偏向電極用電源37の
偏向用信号に同期させて試料18ａからの２次電子信号あ
るいは２次イオン電流を増幅してモンタ38上に試料の走
査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料18ａの拡
大像を得て試料の検出、位置合わせができるようになっ
ている。真空容器には、バルブ35を介して真空ポンプ36
が接続されており、排気を行う。真空容器39ａには、試
料を出し入れするための予備排気室43が設けられてい
る。 【００３７】すなわちゲートバルブ41を開いた時、ステ
ージ40の上の載物台24ａはその上のＩＣ18ａとともに移
動ステージ42の上の24ｂ，18ｂの位置に移動可能であ
る。そしてバルブ45、排気ポンプ46により予備排気室は
排気される。フタ44を44ａの位置に開くことにより、試
料の交換ができる。 【００３８】以下この装置の動作を説明する。フタ44を
開きＩＣチップ18ｂをステージ42の上の載物台24ｂの上
に設置する。フタ44を閉じ、バルブ45を開き、排気ポン
プ46により試料交換室43を真空に排気する。その後ゲー
トバルブ41を開き、載物台を24ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ41を閉じて後、十分に排気をしてからステー
ジ40を移動しながらイオンビームを集束してモニタ上で
走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき箇所
を検出する。その後、図１に示したようにイオンビーム
を接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜加工を行う。し
かる後に、バルブ21およびバルブ29を開け、前記修正物
質と不活性ガスを適当な混合比になるように流量計（図
示せず）を見ながら調整し、全圧力が数十〜数百Ｔorr
になる様、バルブ35を調整する。この後、配線修正箇所
にイオンビームを照射する。この照射により、照射部近
傍の有機金属ガスは分解され、ＡlあるいはＣd，Ｍ₀等
の金属薄膜が析出して配線修正が行われる。必要に応じ
てＬＳＩチップ内の全てのアルミ配線修正箇所を修正す
る。次に、バルブ35を開け、反応容器39ａ内を十分排気
してから試料を予備排気室43へと移し、外部へとり出
す。 【００３９】図１０は他の形の装置の実施例を示す。イ
オンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応ガスは局所的
にノズル51，52により、試料近辺へ吹付けるようにし、
またイオンビーム鏡筒26と試料室の間にイオンビームが
通る細いオリフィス（開孔）50を設け、さらにイオンビ
ーム鏡筒側にも排気系53，54を設けるなどの対策がほど
こされている。 【００４０】図１０の装置の使用法の一例として、図１
の説明で述べたような金属配線を形成した後のこの金属
膜が露出したままでは、特性上、信頼性上、問題が多い
ため、この上に保護膜をコートする必要がある。 【００４１】このため補助ガスボンベ20，20ａに入れた
ＳiＨ₆（ジシラン）ガスとＮ₂Ｏ（笑気）ガスを容器へ
導入し、ノズルよりＩＣに吹付け、先に集束イオンビー
ムを照射して形成した配線の上に、更に集束イオンビー
ムを照射してイオンビーム誘起ＣＶＤ及び酸化のプロセ
スによってＳiＯ₂の保護膜を形成する。 【００４２】前記実施例ではレーザ照射の場合について
説明したが、このようにイオンビーム照射に換えること
もできることは明らかである。 【００４３】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ほ
ぼ完成されたＬＳＩ等ＩＣ素子の表面絶縁膜（保護膜）
上にドライプロセスで所望の経路に沿って新たな金属配
線を形成して所望の配線間を電気的に接続して、ＩＣ素
子のデバック、修正、不良解析等を非常に短時間で、容
易に行って、開発工程の短縮、量産立上り期間の短縮、
しいては歩留り向上をはかることができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るＩＣの配線間の接続法を説明する
ための図である。 【図２】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図３】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図４】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図５】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図６】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図７】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図８】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図９】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線接
続装置の他の実施例を示した図である。 【図１０】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線
接続装置の他の実施例を示した図である。 【符号の説明】 １，６０…保護膜、 ２ａ〜２ｅ，６２，８０，８４…
配線 ３，６１，８４…絶縁膜、 ４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、 ８ａ，８ｂ…レ
ーザ発振器 １６…反応容器、 １７，４０…ＸＹステージ、 １９
…修正物質容器 ２７…イオン源、 ２８…不活性ガスボンべ、 ３１…
静電レンズ ３９…イオンビーム加工用真空器、 ７２，８５，８
８，９０…保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 原市 聡 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高橋 貴彦 東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製 作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 斎藤 啓谷 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部にＩＣ素子を設置した容器と、金属化合物ガス
   を前記容器内に導入する金属化合物ガス導入手段と、前
   記容器内に設置されたＩＣ素子上の接続すべき配線箇所
   の少なくとも表面絶縁膜上に所望の経路に沿って集束エ
   ネルギビームを走査して照射すべく、集束エネルギービ
   ームとＩＣ素子とを相対的に位置決めして走査する位置
   決め走査手段と、該位置決め手段により位置決めされて
   走査されたＩＣ素子上の接続すべき配線箇所の少なくと
   も表面絶縁膜上の所望の経路に集束エネルギビームを照
   射して前記金属化合物ガス導入手段で導入された金属化
   合物ガスによる集束エネルギビーム誘起ＣＶＤにより局
   部的に金属膜を析出させて所望の経路に沿った新たな金
   属配線を形成する集束エネルギビーム照射手段とを備え
   たことを特徴とするＩＣ素子における配線接続装置。 ２．前記金属化合物ガス導入手段は、金属化合物ガスを
   集束エネルギービームが照射されるＩＣ素子上に集中さ
   せて吹き付けるノズル手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のＩＣ素子における配線接続装
   置。 ３．容器内に設置されたＩＣ素子上の接続すべき配線箇
   所の上層の絶縁膜の各々に集束したエネルギビームを照
   射して接続する配線が露出するように微細穴をあける第
   １の集束エネルギビーム照射手段と、金属化合物ガスを
   容器内に導入する金属化合物ガス導入手段と、容器内に
   設置されたＩＣ素子上に前記集束エネルギビーム照射手
   段によって照射されてあけられた微細穴の内部と前記容
   器内に設置されたＩＣ素子上の接続すべき配線箇所の少
   なくとも表面絶縁膜上に所望の経路に沿って集束エネル
   ギビームを走査して照射すべく、集束エネルギービーム
   とＩＣ素子とを相対的に位置決めして走査する位置決め
   走査手段と、該位置決め手段により位置決めされたＩＣ
   素子の微細穴の内部に集束エネルギビームを照射して前
   記金属化合物ガス導入手段で導入された金属化合物ガス
   によるエネルギビーム誘起ＣＶＤにより金属を析出させ
   て前記配線と接続された金属配線部を形成し、前記位置
   決め手段で位置決めされて走査されたＩＣ素子上の接続
   すべき配線箇所の少なくとも表面絶縁膜上の所望の経路
   に集束エネルギビームを照射して前記金属化合物ガス導
   入手段で導入された金属化合物ガスによる集束エネルギ
   ビーム誘起ＣＶＤにより局部的に金属膜を析出させて所
   望の経路に沿った新たな金属配線を形成する第２の集束
   エネルギビーム照射手段とを備え、配線間を前記金属配
   線部と前記新たな金属配線とにより電気的に接続するよ
   うに構成したことを特徴とするＩＣ素子における配線接
   続装置。 ４．金属化合物ガス導入手段は、金属化合物ガスを集束
   エネルギービームが照射されるＩＣ素子上に集中させて
   吹き付けるノズル手段を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載のＩＣ素子における配線接続装置。 ５．前記第１および第２の集束エネルギビーム照射手段
   は、集束イオンビーム照射手段で構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のＩＣ素子における配線
   接続装置。 ６．前記集束イオンビーム照射手段は、高輝度イオン
   源、静電レンズ、デフレクタ電極で構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第５項記載のＩＣ素子における配
   線接続装置。 ７．前記第１の集束エネルギビーム照射手段は、集束イ
   オンビーム照射手段で構成し、前記第２の集束エネルギ
   ビーム照射手段は、集束レーザビーム照射手段で構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のＩＣ素
   子における配線接続装置。 ８．前記容器として集束イオンビーム照射手段用と集束
   レーザビーム照射手段用とを設け、該容器間をゲートを
   介して接続したことを特徴とする特許請求の範囲第７項
   記載のＩＣ素子における配線接続装置。