JP2595083B2

JP2595083B2 - 配線形成方法及びその装置

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Publication number: JP2595083B2
Application number: JP4022189A
Authority: JP
Inventors: 啓一岡本; 隆上村; 幹雄本郷; 克郎水越; 秀造佐野; 貴彦高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1997-03-26
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: JPH0277129A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はイオンビームあるいはレーザを照射して配線
形成の終了を自動的に検知して、半導体集積回路の配線
を形成する配線形成方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンビームあるいはレーザを照射してLSI等の形成
をする技術は現在開発されつつある技術であるため、そ
の配線形成の終点を自動的に検出する従来の技術はまだ
開発されていない。イオンビームあるいはレーザを照射
して半導体装置を製造する技術として、従来、配線の切
断や接続をイオンビーム等を照射して行う技術がある。
この場合、照射の終点検出は、目視での判断により行わ
れており、自動的に行う試みは無い。また、半導体集積
回路の微細加工技術の一つであるエツチングでは、エツ
チングの進行をモニタする手段の一つとして、レーザビ
ームをエツチング面に照射し、エツチング面からのレー
ザビームの反射光量の変化を検出する方法がある（特開
昭53−112670号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記エツチングにおける終点検出方法は、レーザ光を
エツチング面に照射してその反射光の全体の光量の変化
を検出し、エツチングの終了点を検出するものである。
レーザの照射により配線を形成する技術にこのエツチン
グにおける従来技術を適用することは、配線形成が特定
領域に限定されるため、困難である。

本発明の目的は、イオンビームあるいはレーザを照射
して、正確に配線形成の終了を自動的に検知して所望個
所に半導体装置の配線を形成することができるようにし
た配線形成方法及びその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち本発明は、イオンビームあるいはレーザを照射し
て半導体装置の配線を形成する装置において、形成した
配線個所からの反射光の光変化により配線形成の終了を
検知することで、上記目的が達成される。

また本発明は、LSI上に成膜する導電性膜に照明光を
照射し、この反射光の輝度を撮像装置で光学的に取り込
む構成とし、レーザ照射前の穴の画像をあらかじめ取り
込んで記憶しておく一方、レーザ照射時、穴画像をリア
ルタイムで取り込んで膜の穴周辺への広がりに伴う画像
の輝度変化を埋め込み前の穴画像と比較してモニタする
画像処理装置を設けることで上記目的が達成される。

〔作用〕

ガス雰囲気中に置かれた基板にレーザ光を照射する
と、熱化学反応により基板上に反応物質が付着してこれ
が配線となる。反応物質の基板上への付着具合によりそ
の表面の凹凸度が変化する。つまり、反応物質の付着が
進に従い、その反応物質の表面つまり配線からの反射光
の光量が変化する。従つて、形成している配線からの反
射光の光量の変化を検出し、配線形成終了を検知する。
あらかじめ指定した領域のみに測定領域を限定すること
によりS/Nを向上し終点検出精度をあげさらに誤検出の
危険を減らすことができる。

すなわち、照射光でLSIを照射し、撮像装置において
はSLIからの反射光を画像として取り込む。撮像装置の
画像はレーザ照射前、いつたん画像処理装置に取り込ま
れ、レーザ照射中はリアルタイムで画像処理装置に入力
される。画像処理装置は穴埋めの終了を穴周辺への広が
りに伴う画像の輝度変化によつて検出し、レーザ光しや
断の処置を行うのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例1. 第２図は、本発明の一実施例を適用したレーザCVD（C
hemical Vapor Deposition）装置の概略構成図である。

チヤンバ１の内部にレーザ光に反応して生成物を析出
するガスを満たし、レーザ装置９からの光をLSI基板３
上に照射し、これによりLSIの基板３上のレーザ照射箇
所に配線を形成する。LSI基板は、XYステージ２の上に
搭載されており、ステージ２の移動により目的の位置に
配線を形成することができる。レーザの光は、シヤツタ
８及び、チヤンバ１の透明窓14を通して半透明鏡５によ
り曲げられ、集光レンズ４によりLSI基板３上の目的箇
所に集光される。レーザ光エネルギにより、LSI基板３
上で熱化学反応が起き、LSI基板３上に導電性膜が析出
し、この析出物を配線材料として、局所配線が可能とな
る。このとき、レーザを照射する時間を制御することに
より、レーザの光エネルギ、言い替えれば、配線の析出
量を制御する。従つて、レーザ照射を終了するための終
点検出が必要である。レーザスポツトが当たつている部
分の反射光量が、後述するように配線析出とともに変化
するので、これを撮像装置６と画像処理装置７で検出
し、シヤツタ８を閉じてレーザ光を遮断し、配線を終了
する。レーザスポツトが当たつている部分は、外部光源
12及び集光レンズ11と反射ミラー10によつて照明されて
いる。

第１図（ａ）は、基板３にイオンビームであけた穴16
に、レーザ照明により配線物質16′を析出させている断
面図をレーザ照明時間順に並べたものである。

LSI基板３の表面は、SiO₂の保護膜15で覆われており、
配線を形成する所に穴16が開けられている。穴16の旭型
的な寸法は、５μｍである。レーザビーム照射により状
態，，…，と穴埋めが進行する。この穴部16部分
に垂直上方から照射光をあて、この反射光を上から見る
た、穴16部分の底面は比較的なめらかであるため、配線
形成が不十分で穴埋めが未完の時は、壁面は陰で暗い
が、上方から見た配線穴16の観察パターンは、周囲15か
らの反射光に比べて反射光量が多く、明るく見える。配
線形成が進行するにつれて、穴16の底面が埋められる。
その表面は、凹凸があるために垂直方向の反射光量が減
少する。従つて、上方から配線穴16の観察パターンは、
次第に暗くなる。状態→→では、反射光量の減少
の割合が時間軸で見て急峻である。しかしながら、状態
→→では、その減少はほぼ一定になり、更に配線
がオーバーすると、状態のようになり、今度は表面凹
凸が穴16の周辺にまで拡大するため、激しく光量が低下
する。

横軸にレーザ照射時間を、縦軸に反射光量をとつて模
式的に反射光量の変化を表したものが第１図（ｂ）であ
る。これにより、最適値（状態）でレーザの照射を止
めるためには、光量の時間変化を検出し、これがある規
定値に達した時を終点としてシヤツタ８を制御すれば良
いことが分かる。第２図の画像処理装置７は、撮像装置
６で検出したパターンに対し以上の処理を行うものであ
る。

以上の原理にもとづき、以下に画像処理を中心に、終
点検出の具体的方法について説明する。

第３図は、第２図に示す画像処理装置７の詳細構成図
である。撮像装置６で検出した画像信号35は、AD変換器
16により、デイジタル画像信号17に変換される。ウイン
ドウ・レジシタ18は、撮像装置６で検出される画像の指
定領域についてのみ、次に述べる終点判定の画像演算を
行うために設けたものであり、第４図に示す四辺形の頂
点座標、（Xs₁,Ys₁）（Xe₁,Ye₁），（Xs₂,Ys₂）（Xe₂,Y
e₂），（Xs₃,Ys₃）（Xe₃,Ye₃）が、マイクロコンピユー
タ31で処理されるプログラムの指示で格納されている。
このレジスタ18からのウインドウ信号19は、加算アキユ
ームレータ20が、指定window領域、たとえば、第４図の
領域I,IIIのみで働くようにするために用いられる。加
算アキユームレータ20は、デイジタル化された入力画像
信号のうち、クロツク発生器30が発生するサンプリグク
ロツク21に同期して、領域I,III部分に当たる画素から
の信号を加算する。加算結果22は、撮像器６の走査位置
が（Xe₁,Ye₁）点を通過して、次の（Xs₁,Ys₁）に達する
までの期間に、終点判定回路23により、あらかじめマイ
クロコンピユータ31より設定され終点判定レジスタ35に
格納された終点しきい値24の比較され、終点に達してい
れば、終点検出信号25をオンにし、これにもとづき、シ
ヤツター駆動回路によりシヤツタ開閉信号が13がシヤツ
タ８を閉じ、レーザの照射を止める。終点判定回路23
は、撮像器６のフレーム毎に終点判定を行うため、各フ
レーム毎に加算アキユームレータ20はリセツトされる。

第５図は終点判定回路の例で、デイジタル比較器から
構成されている。比較器23は、加算アキユームレータか
らの信号22と、設定値（しきい値）24とを比較し、信号
22の値が設定値24より低くなつた時、終点と判定する。

終点判定の方法としては、上記のように単に指定領域
の光量総和を求める以外に、レーザ照射前の指定領域の
光量総和S₀を求めておき、レーザ照射に伴い信号22が減
少するので、フレーム毎の信号22の値を時間パラメータ
としてＳ（ｔ）で表わしこれがＳ（ｔ）/S₀＜εとなる
ことを利用することもできる。

第６図は、Ｓ（ｔ）/S₀＜εの判定を行う回路の構成
図であり、加算アキユムレータ20の出力信号22（Ｓ
（ｔ）を割算器27にてS₀（ｔ＝０におけるＳ（ｔ）の
値）で割り、この出力Ｓ（ｔ）/S₀を比較器28にて閾値
信号24（ε）と比較する構成になつている。

以上述べた実施例は、画像処理装置７をデイジタル回
路で構成しているが、これをアナログ回路で構成するこ
とも容易に可能である。例えば第７図に示す様に、第３
図のAD変換器16及びデイジタル加算アキユムレータ20の
代わりにサンプルアナログゲート33及び積分器34を使用
し、終点判定回路23にアナログ比較器を使用すればよ
い。また、第６図に示す様に割算器27を使用する場合に
は、デイジタル割算器の代わりにアナログ割算器を使用
すればよい。

また、以上述べた画像処理演算をマイクロコンピユー
タのソフトウエアで実行させることも可能である。

更に、本発明の一実施例を第８図乃至第17図を用いて
説明する。第８図及び第９図は本発明の配線形成装置で
ある。チヤンバ１は真空排気装置38によつて真空排気さ
れる一方、ガスボンベ37からバルブ37a,配管38を通して
CVDガス（例えばM₀（CO）_６）が導入され、一定圧力
（例えば13pa）に保たれている。試料３（例えばLSI）
は位置制御機能をもつＸ−Ｙステージ２上に置かれてい
る。レーザ発振器９からのレーザビームは、シヤツタ８
によつて照射・しゃ断の制御がなされ、レンズ４により
集光し、ウインド39を通して試料３上の穴位置に照射さ
れる。このとき試料３の表面で熱化学反応が起こり、CV
Dガスが分解されて導電性膜（例えばM₀）が析出し、穴
埋めがなされる。また照明光源12からの照明光は、レン
ズ4,ウインド39を通して試料３上を照明する一方、試料
表面の画像はウインド39を通り、レンズ４により撮像装
置６上に結像される。撮像装置６上の画像は画像処理装
置７に入力され、更にモニタ装置36に表示されて試料表
面を常時モニタできる一方、穴埋め時、膜の析出によつ
て変化する穴の反射強度から穴埋め終点を検出してシヤ
ツタ８に閉じる指令を出して成膜を停止する構成となつ
ている。

これを第９図によつて更に詳細に説明する。

ロードロツク室75はゲートバルブ76を介してチヤンバ
１と連結されており、各々真空ポンプ38,38′により配
管38b,38b′及びバルブ38a,38a′を介して排気できる構
成となつている。チヤンバ１内には試料台2a上にウエハ
（あるいは必要に応じてLSIチツプ、以下チツプを例に
して説明する）３が載置されＸ−Ｙステージ２と駆動装
置77により移動可能に構成されている。チツプ３は試料
台とともに搬送機構74によりチヤンバ１内に供給され
る。また、チヤンバ１には配管37b,バルブ37aを介してC
VD材料ガスボンベ37が結合されている。レーザ発振器９
から発振されたレーザ光はシヤツタ機構8,出力調整機構
70を介してミラー５で曲げられた後、対物レンズ４で集
光しつつウインド39を介してチツプ３上に照射される。
照明光源12からの照明光73はフイルタ12bを介してミラ
ー10で曲げられた後、対物レンズ4,ウインド39を介して
チツプ３上を照明する。チツプ３表面はミラー72,接眼
レンズ71により目視で観察可能であり、また撮像装置6,
画像処理装置7,モニタ36によつても観察可能である。ま
た画像処理装置７中の制御装置7bによりXYステージ２の
駆動装置77,シヤツタ8,出力調整機構70,フィルタ12bな
どの制御が行える構成となつている。

次に各部の機能および本発明にかかる配線形成の手順
について説明する。

配線を形成すべきチツプ３には、第13図に示すように
接続を必要とする配線上の保護膜15および必要に応じて
層間絶縁膜にあらかじめ周知の技術で穴があけられ、配
線24の一部が露出している。このチツプ３を試料台に固
定して搬送機構74によりチヤンバ１内のＸ−Ｙステージ
２上に載置する。チヤンバ１内を真空ポンプ38′により
十分排気した後バルブ38a′を閉じ、バルブ37aを開いて
ボンベ37内のCVDガス例えばM₀（CO）_６を、配管37bを介
してチヤンバ１内に導入する。M₀（CO）_６ガス圧が例え
ば13Paとなつた時点でバルブ37aを閉じる。なお、チツ
プ３上に穴をあける手段としては、通常のフオトレジス
トを利用したフオトエツチング、あるいは微細に集束し
たイオンビームによるスパツタリング加工，レーザアシ
ストエツチング等の技術が適用できる。

まず、照明光源12からの照明光73でチツプ３を照ら
し、接続を要するチツプ３上の特定の位置、例えばター
ゲツトマークあるいはチツプの角部を撮像装置６の視野
内に入れる。この時、必要に応じて対物レンズ４として
低倍率レンズを使用することにより、視野を大きくする
ことができ、チツプ３と試料台2aの機械的な位置決め精
度で例えばターゲツトマークを撮像装置の視野内に入れ
ることができる。この時の入力画像は第11図（ａ）に示
す通りである。Alで形成したターゲツトマーク45を使用
すると、照明光73による落射照明下ではこのマーク45が
周辺部46より明るく見えるため、入力画像のＹ方向の中
心を横切る部分47の画像信号を取り出すと、第３図
（ｂ）に示すように明るたに応じた信号48が得られる。
ここで画像処理装置７により、特定の閾値C₁で２値化
し、信号レベルがC₁を越えた部分の中心座標を求めるこ
とにより、ターゲツトマーク45のＸ方向の中心X₁が決ま
る。この座標とＸ方向の視野中心X₀の座標を比較するこ
とによりターゲツトマーク45のＸ方向の中心が求まり、
チツプのＸ方向の原点を決定する。同様の方法により入
力画像のＸ方向の中心を横切る部分49の画像信号からタ
ーゲツトマーク45のＹ方向の中心が求まり、これにより
チツプのＹ方向の原点を決定することができる。この様
子を第３図（ｃ）に示す。ここでチツプ原点と撮像装置
の視野中心をXYステージ２を移動させて一致させる。

この後、接続配線すべき穴の位置まで設計上の寸法あ
るいは穴あけ時に使用した測定された寸法だけ、XYステ
ージ２を移動させることにより、穴部を撮像装置６の視
野内に入れることができる。この時、チツプ原点即ちこ
の例では、ターゲツトマーク位置から設計上の寸法ある
いは既知の寸法を移動しているため、対物レンズ４が高
倍率の対物レンズに切換えてあつても視野内に十分入
る。ここで落射照明を行うと、第12図（ａ）に示すよう
に絶縁膜15上に来た照明光51は一部は表面で、一部はSi
基板52表面で反射する。穴16の側壁に当つた照明光53は
撮像装置にはほとんど戻らない。一方、露出した配線42
上へ入射する照明光54はわずかであるが反射率が高いた
め、側壁よりは明るく見える。即ち撮像装置６により第
12図（ｂ）に示すような入力画像が得られる。なお、第
９図に示した構成図では明視野，暗視野両方に使用でき
る対物レンズ４を使用しているが周辺部の照明光（破
線）は不要でありフイルタ12bにより周辺部の照明光を
遮断して証明する。この入力画像のＹ方向の中心を通る
Ｘ方向56の画像信号を取り出すと、第12図（ｃ）に示す
ように、明るさに応じた信号57が得られる。ここで画像
処理装置７により、信号57が閾値C₂と交差する位置x₁,x
₂の中心を求めることにより穴中心のＸ座標x₀が決ま
る。ここで視野のＸ方向の中心X₀との差即ちずれ量（X₀
−x₀）を算出し、制御装置7bにより駆動装置77を駆動し
て、穴の中心座標と視野中心座標を一致させる。

同様の方法により入力画像のＸ方向の中心を横切る部
分58の画像信号を取り出すことにより穴中心のＹ座標y₀
が求まり、視野中心のＹ座標Y₀とのずれ量（Y₀−y₀）を
算出して、XYステージ２のＹ方向を移動させることによ
り、穴の中心座標と視野中心座標とを一致さることがで
きる。X,Yを同時に移動させても良い。この様子を第12
図（ｄ）に示す。

ここで重要なことは予め、視野中心座標（X₀,Y₀）と
レーザビームの中心座標とが一致するように調整してお
くことであり、これにより、制御装置7bからの指令で出
力調整機構70を適当な値に設定した後、シヤツタ８を駆
動してレーザ発振器９から出力したレーザ光を、穴の中
心に照射することができる。

上記の例では、レーザビームの中心座標を視野の中心
座標（X₀,Y₀）に一致させておく方式をとつたが、これ
の代りに、例えば視野内の任意の位置にレーザビームを
位置せしめ、この視野上の位置座標を基準点（原点）と
することにより、同様の方式でレーザビームの中心座標
に半導体装置表面の目的とする位置、例えば穴の中心座
標を自動的に一致させることができる。

穴埋めの状態を第13図に示す。16は試料３上にあけら
れた穴であり、いま導電性膜16′をレーザCVDによつて
形成し、配線42と接続するものとする。（ａ）は導電性
膜16′ａが埋め込み不足の状態であることを示し、これ
で他のスルーホール（図示せず）と接続のために形成し
た導電性膜16′ｂとの間で図に示すような空胴を生じ、
断線状態となつている。一方、（ｂ）は導電性膜16′ａ
が埋め込み過ぎの状態を示しており、下層配線42と分離
するための切断穴41に導電性膜16′ａが広がつて入つて
しまいＰの部分で配線42′とシヨートをおこしている。
また他のスルーホール（図示せず）との接続のための導
電性膜の16′ｂ上に膜厚変化の大きい部分ができて、ク
ラツク（膜のひびわれ）40が発生し、形成した配線の信
頼性・安定性低下の問題がある。そこで（ｃ）のように
導電性膜16′ａと下層配線42と十分な接続をとつた状態
で過不足なく埋め込むことが重要である。そのための穴
埋め終点検出として画像処理装置７に対し穴周辺への広
がりを検出する判定領域を本発明では設けている。これ
を第14図に示し、画像処理装置７の動作を第15図，第16
図に示す。第14図において領域80は穴を示し、81〜84
（A₁〜A₄）は穴のエツヂから外側へ広がつた領域（例え
ば穴のエツヂより１μｍ）であり、85〜88（B₁〜B₄）は
更に広い領域（例えば穴のエツヂより２μｍ）である。
画像処理装置７は第15図に示すように穴埋め開始前t₀に
おける画像を取り込み（第16図ステツプ101）、領域A₁
〜A₄,B₁〜B₄に対して画像の輝度を算出する。そしてシ
ヤツタ８開（第16図ステツプ102）後、穴埋め巾リアル
タイムで画像を取り込み（第16図ステツプ103）、第15
図111の画像輝度変化に示すようにA₁〜A₄の少なくとも
３方向に膜が析出して広がつたことの判定（第16図ステ
ツプ104）もしくは第15図112〜115の画像変化に示すよ
うにB₁〜B₄のいずれか一方向に膜が析出して広がつたこ
とを判定（第16図ステツプ105）していく。各領域の輝
度変化からの最終判定の閾値は同じ値（例えば穴埋め前
の80％以下に輝度変化した時点）としている。第15図で
t₁〜t₅は各領域での終点判定の輝度変化閾値を満足した
時点を示し、これらt₁〜t₅のうちの最も早い時点第15図
においてはt₁）を終点と判定する。そして画像処理装置
７は、判定した時点でシヤツタ８に閉指令を出して（第
16図ステツプ106）以上が本発明の配線形成装置の動作を示しており、こ
の判定の自動化処理によつて、安定した低抵抗な接続
（１Ω／スルーホール以下）を得ることができる。

尚本発明は穴への導電性膜の埋め込みについて述べた
が、絶縁膜の埋め込みについても基本的に同様の方法及
び装置構成で可能である。

また、CVD材料ガスとしてM₀（CO）_６について説明し
た来たが、これに限定されるものではなく、Ｗ（CO）₆,
M₀Cl₅,WF₆,Al（CH₃）₃,SiH₄等の導体あるいは半導体の
析出できる材料を使用した場合も、全く同じ効果が得ら
れる。

また、レーザ発振器９については特に限定されるもの
ではなく、上記CVD材料ガスを分解して導体あるいは半
導体を析出するのに適したものが選択される。特に本実
施例で使用したM₀（CO）_６の場合には連続発振のArレー
ザが最適である。

レーザ光の出力調整機構70としては、例えば透明基板
上にレーザ光の反射あるいは吸収物質の膜を、膜厚が連
続的に変化するように形成した透過率連続可変フイル
タ、あるいはAO（音響光学）素子、あるいはEO（電気光
学）素子等を使用することができる。

また、本実施例の説明において、穴の中心座標とレー
ザ照射位置の中心座標とのずれを補正するためにＸ−Ｙ
ステージを移動したが、光学系をＸ−Ｙ方向に移動して
も、全く同じ効果が得られる。

実施例2. 次に本発明の他の実施例である配線形成方法について
説明する。本方法を実施するに最適な装置は第９図に示
した構成図とほぼ同一である。

まず、第11図に示したようにチツプ上のターゲツトマ
ークを検出してチツプ原点を決定する。この後、接続す
べき穴の位置まで設計上の寸法、あるいは穴あけ時に使
用した測定寸法だけＸ−Ｙステージを移動させることに
より、穴部を接像装置６の視野内に入れる。この時、チ
ツプ原点から設計上の寸法あるいは既知の寸法を移動し
ているため、対物レンズの倍率が高い、即ち視野が小さ
くても、穴部を撮像装置６の視野内に十分に入れること
ができる。

ここで対物レンズ４として明暗視野対物レンズを使用
する。照明光用フイルタ12bにより照明光73のうち中心
部分を遮断すると、対物レンズ４により、第17図（ａ）
に示すように大きな入射角を持つて照明される。第17図
（ａ）において、右側から来る照明光91（実線）は絶縁
膜15に形成された穴16の入口の左側でのみ乱反射し、反
射光の一部は撮像装置６に到達するが、他は正反射する
ため、到達しない。左側から来る照明光92についても同
様に穴16の入口の右側でのみ乱反射し、一部が撮像装置
６に到達する。結局、第17図（ｂ）に示したように、穴
の入口の輪かく93のみが明るく浮き出た入力画像が得ら
れる。この入力画像のＹ方向の中心を通るＸ方向95の画
像信号を取り出すと、第17図（ｃ）に示すように、明る
さに応じた信号96が得られる。ここで画像処理装置７に
より信号96が閾値C₃で２値化し、信号レベルがC₃より大
きい部分の中心のＸ座標をx₁,x₂とし、穴16の中心のＸ
座標x₀を算出する。ここで視野のＸ方向中心X₀との差、
即ちずれ量（X₀−x₀）を算出し、制御装置7bにより駆動
装置77を駆動してXYステージ２の位置を補正し、穴の中
心座標と視野中心座標とを一致させる。

同様の方法により、入力画像のＸ方向の中心を通るＹ
方向97の画像信号を取り出すことにより、穴中心のＹ座
標y₀が求まり、視野中心のＹ座標_０とのずれ量（Y₀−
y₀）を算出して、XYステージ２のＹ方向を移動させるこ
とにより、穴の中心座標と視野中心座標とを一致させる
ことができる。

予め、視野中心座標とレーザスポツトの中心座標とが
一致するように調整しておくことにより、制御装置7bか
らの指令で、出力調整機構18を適当な値に設定した後、
シヤツタ機構17を駆動してレーザ発振器９から出力した
レーザ光を、穴の中心に照射することができる。

これにより導電物質の穴埋めを行い、正しい座標に従
つて接続配線すべき穴と穴の間を、レーザ光を照射しな
がらXYステージ２を一定速度で移動することにより、高
精度にかつ自動的に配線を形成し、必要な接続を行うこ
とができる。

また、第９図では照明光源12として、ランプを図示し
てあるが、レーザ光源を使用することもでき、この場
合、レーザ発振器９からのレーザ光とは波長の異なるレ
ーザ光が望ましい。即ちレーザ発振器９としてArレーザ
を使用した場合には、照明光源12としてHe−Neレーザが
適している。

また、穴の中心座標とレーザ照射位置の中心座標との
ずれを補正するためにＸ−Ｙステージを移動したが、光
学系をＸ−Ｙ方向に移動しても、全く同じ効果が得られ
る。

なお、第１の実施例および第２の実施例においてター
ゲツトマークおよび穴の中心位置座標を検出するため
に、撮像装置６により入力画像の中心、即ちレーザ照射
位置を含むＸ方向およびＹ方向の画像信号のみを用いた
が、ずれが大きい場合には穴寸法より小さいピツチで順
次、画像信号を画像処理装置７に取り込んで処理するこ
とにより、検出可能である。あるいは撮像装置６により
入力画像信号を全て、あるいは一定幅でＸ方向およびＹ
方向にそれぞれ加算して得られた信号から検出すること
も可能である。

また、実施例1,2において、穴の中心位置座標を検出
するために、撮像装置６による入力画像のＸ方向,Y方向
の画像信号を独立して処理したが、次のように一緒に面
情報として処理することも可能である。これを第18図に
示す。

第18図において（ａ）は撮像装置６に取り込まれた穴
周辺の画像であり、120は穴画像である。これを画像処
理装置７で適当な閾値C₄により２値化処理した画像が
（ｂ）であり、穴画像は121に示したようになる。これ
に対し、あらかじめ穴の大きさから決められた穴パター
ン122を辞書パターンとし、辞書パターン122の中心123
を穴の中心として（ｂ）の画像においてパターンマツチ
ングを行う。この結果最もマツチング度の合つた位置を
穴と認識し、その位置での中心を穴の中心座標（x₀,
y₀）とする。そして視野中心（X₀,Y₀）とのずれ（X₀−x
₀）（Y₀−y₀）を算出してXYステージ２を移動させるこ
とにより、穴の中心座標と視野中心座標を一致させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レーザCVDを応用して接続すべきス
ルーホール（穴）自体の位置を検出し、レーザの照射位
置と一致させた後、レーザを照射するので、作業者の技
能，熟練度によらず、高精度かつ自動的に導電物質での
スルーホールの埋め込み、終点の自動検出ができ、接続
のための配線形成を安定して行うことができ、低抵抗接
続が可能である効果がある。

更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図は本発明の原理を説明する図であり、同図（ａ）
は基板にあけられた穴に反応物質がレーザ照射時間の経
過に伴つて堆積していく様子を示した図、同図（ｂ）は
レーザ照射時間と配線箇所からの反射光量との関係を示
したグラフ、第２図はレーザCVD装置の概略構成図、第
３図は第２図に示す画像処理装置の詳細ブロツク構成
図、第４図は画像処理領域例を示す図、第５図は終点判
定回路の一例を示す構成図、第６図は終点判定回路の別
の例を示す構成図、第７図は画像処理装置をアナログ回
路で構成した回路図である。第８図及び第９図は本発明
の一実施例の配線形成装置の構成図、第10図は本発明の
対象であるチツプの断面図、第11図および第12図は本発
明の一実施例である配線形成方法の手順説明図、第13図
は穴埋め込み状態の説明図、第14図は本発明の終点検出
の判定領域を示した図、第15図は穴埋め中の第３図判定
領域の反射強度を示した図、第16図は第１図画像処理装
置の終点検出を示したフローチヤートを示す図、第17図
は本発明の別な実施例である配線形成方法の手順説明
図、第18図は穴の中心の検出方法を示す図である。１……チヤンバ、３……LSIチツプ６……撮像装置、７……画像処理装置８……シヤツタ、９……レーザ発振器 12……照明光源、16……穴 16′……反応物質（配線形成物質） 18……ウインドウ・レジスタ 20……加算アキユムレータ 23……終点判定回路、36……終点閾値レジスタ 75……ロードロツク室、76……ゲートバルブ 38,38′……真空ポンプ、38b,38b′,37b……配管 38a,38a′,37a……バルブ 2a……試料台、77……駆動装置 74……搬送機構 37……CVD材料ガスボンベ 70……出力調整機構、5,10,72……ミラー４……対物レンズ、39……ウインド 12……照明光源 73,51,53,54,91,92……照明光 12b……フイルタ、71……接眼レンズ 36……モニタ装置、7b……制御装置 15……保護膜、16……穴 42……配線、45……ターゲツトマーク 52……Si基板、16′……導電物質（M₀）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水越克郎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)発明者佐野秀造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ー内 (56)参考文献特開昭63−236345（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンビームあるいはレーザを照射してガ
ス雰囲気中に置かれた基板に半導体用の配線を形成する
方法であつて、形成された配線からの反射光の光量を測
定し、該光量の変化により配線形成の終了を検知するこ
とを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】上記反射光の光量の測定領域をプログラム
で指定することを特徴とする請求項１記載の配線形成方
法。
【請求項３】CVD材料ガスを分解することにより導電物
質を穴の中に露出する配線導体層上に析出させ、前記穴
を前記導電物質で埋込むことを特徴とする請求項１記載
の配線形成方法。
【請求項４】イオンビームあるいはレーザを照射してガ
ス雰囲気中に置かれた基板に半導体装置用の配線を形成
する装置であつて、形成された配線からの反射光の光量
を測定し、該光量の変化により配線形成の終了を検知す
る配線形成終了手段を設けたことを特徴とする配線形成
装置。
【請求項５】上記反射光の光量の測定領域をプログラム
で指定する指定手段を備えたことを特徴とする請求項４
記載の配線形成装置。
【請求項６】撮像手段で検出したレーザビームの中心座
標となる画像信号と半導体装置の穴の中心座標となる画
像信号と画像処理装置で演算処理することにより得られ
る出力信号にもとづいて、前記イオンビーム又はレーザ
と半導体装置とを相対的に移動させ上記両者の中心座標
が実質的に一致するように設定することのできる制御手
段を備えたことを特徴とする請求項４記載の配線形成装
置。
【請求項７】レーザを照射して半導体素子の穴に配線を
形成する方法であつて、素子表面の画像を光学的に取り
込み、穴周辺の画像輝度変化から穴埋めの終了を検出す
ることを特徴とする配線形成方法。
【請求項８】穴埋め終了を判定する領域として穴周辺の
狭い第１の領域を設定し、該第１の領域の少なくとも３
方向への画像輝度変化から穴埋めの終了を検出すること
を特徴とする請求項７記載の配線形成方法。
【請求項９】穴埋め終了を判定する領域として穴周辺の
広い第２の領域を設定し、該第２の領域の少くとも１方
向への画像輝度変化から穴埋めの終了を検出することを
特等とする請求項７記載の配線形成方法。
【請求項１０】穴埋め終了を判定する領域として穴周辺
の狭い第１の領域と該第１の領域より広い第２の領域と
を設定し、上記第１の領域の少くとも１方向及び上記第
２の領域の少くとも１方向への画像輝度変化から穴埋め
の終了を検出することを特徴とする請求項７記載の配線
形成方法。
【請求項１１】CVD材料ガスを分解することにより導電
物質を前記穴の中に露出する配線導体層上に析出させ、
前記穴を前記導電物質で埋込むこと特徴とする請求項７
記載の配線形成方法。
【請求項１２】レーザを照射して半導体素子の穴に配線
を形成する装置であつて、素子表面の画像を光学的に取
り込む手段と、該取り込む手段によつて得られる穴周辺
の画像輝度信号変化から穴埋めの終了点を検出する終了
検出手段とを備えたことを特徴とする配線形成装置。
【請求項１３】上記終了検出手段は、穴埋め終了を判定
する領域として穴周辺の狭い第１の領域を設定し、該第
１の領域の少なくとも３方向への画像輝度変化から穴埋
めの終了を検出するように構成したことを特徴とする請
求項12記載の配線形成装置。
【請求項１４】上記終了検出手段は、穴埋め終了を判定
する領域として穴周辺の広い第２の領域を設定し、該第
２の領域の少くとも１方向への画像輝度変化から穴埋め
の終了を検出するように構成したことを特徴とする請求
項12記載の配線形成装置。
【請求項１５】上記終了検出手段は、穴埋め終了を判定
する領域として穴周辺の狭い第１の領域と該第１の領域
より広い第２の領域とを設定し、上記第１の領域の少く
とも１方向及び上記第２の領域の少くとも１方向への画
像輝度変化から穴埋めの終了を検出するように構成した
ことを特徴とする請求項12記載の配線形成装置。
【請求項１６】撮像手段で検出したレーザビームの中心
座標となる画像信号と半導体装置の穴の中心座標となる
画像信号とを画像処理装置で演算処理することにより得
られる出力信号にもとづいて、前記レーザビームと半導
体装置とを相対的に移動させ上記両者の中心座標が実質
的に一致するように設定することのできる制御手段を備
えたことを特徴とする請求項12記載の配線形成装置。