JP2916117B2 - Ｉｃ素子における配線形成装置 - Google Patents
Ｉｃ素子における配線形成装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試作して動作試験が可
能なようにほぼ完成されたが全てが正常に動作しない半
導体集積回路（以下ＩＣと呼ぶ）素子を製作後、不良箇
所のデバックや不良解析等の迅速化を実現して設計ミ
ス、プロセスミスを非常に短時間の間に発見できるよう
にしたＩＣ素子における配線形成装置に関する。 【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、接続したり不良個所のデバック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。即ち、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 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem 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、不良個所のデバックを行う
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（特開昭５９−１６８６５２号
公報）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。 【０００３】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
ソリッドステイトデバイシズアンドマティリアル 1985
第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of 17th Ｃonf. on Ｓo
lid state Ｄevices and Ｍaterial 1985. p193）「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 Ｈighl
y Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌaser Ｉnduced ＣＶ
Ｄ）」がある。 【０００４】 【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ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4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。 【０００５】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。
第３の従来技術においては、Ｍｏ（ＣＯ）6（モリブデ
ンカルボニル）などの金属の有機化合物のガス中におい
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、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭｏ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
ｏ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。 【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、試作して動作試験が可能なようにほぼ完成さ
れたが全てが正常に動作しないＬＳＩ等の半導体集積回
路（ＩＣ）素子を製作後、不良箇所のデバックや不良解
析等の迅速化を実現して設計ミス、プロセスミスを非常
に短時間の間に発見できるようにしたＩＣ素子における
配線形成装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、多層の配線層を有し、表面に絶縁膜また
は保護膜を被覆して動作試験が可能なようにほぼ完成さ
れたＩＣ素子に対して既存の配線間に付加配線を接続形
成して回路変更するＩＣ素子における配線形成装置であ
って、前記ＩＣ素子を内部に設置する反応容器と、該反
応容器内に設置されたＩＣ素子における接続を必要とす
る異なる個所に対して既存の配線の表面を露出させるよ
うにその上の絶縁膜または保護膜に集束イオンビームを
照射して微細な穴を形成する微細な穴形成装置と、該微
細な穴形成装置によって形成された各穴内部および前記
絶縁膜または保護膜上の各穴の間においてＣＶＤガス雰
囲気の状態にして集束レーザビームを照射することによ
って導電性金属を局所的に析出させて前記各既存の配線
間を前記絶縁膜または保護膜上を介して接続する付加配
線を形成する付加配線形成装置とを備えたことを特徴と
する。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】また、本発明は、前記ＩＣ素子における配
線形成装置において、前記微細な穴形成装置には、ＳＩ
Ｍ画像によってＩＣ素子の表面を観察する観察手段を有
することを特徴とする。また、本発明は、前記ＩＣ素子
における配線形成装置において、前記付加配線形成装置
には、ＩＣ素子の表面を観察する観察手段を有すること
を特徴とする。また、本発明は、多層の配線層を有し、
表面に絶縁膜または保護膜を被覆して動作試験が可能な
ようにほぼ完成されたＩＣ素子に対して既存の配線間に
付加配線を接続形成して回路変更するＩＣ素子における
配線形成装置であって、前記ＩＣ素子を内部に設置する
反応容器と、該反応容器内に設置されたＩＣ素子におけ
る接続を必要とする異なる個所に対して既存の配線の表
面を露出させるようにその上の絶縁膜または保護膜に集
束イオンビームを照射して微細な穴を形成し、更に、該
各穴内部および前記絶縁膜または保護膜上の各穴の間に
おいてＣＶＤガス雰囲気の状態にして集束イオンビーム
を照射することによって導電性金属を局所的に析出させ
て前記各既存の配線間を前記絶縁膜または保護膜上を介
して接続する付加配線を形成する微細な穴形成・付加配
線形成装置とを備えたことを特徴とする。 【００１２】 【作用】以上説明したように、上記構成により、試作し
て動作試験が可能なようにほぼ完成されたＩＣ素子（Ｉ
Ｃチップ）に対して、回路変更等を迅速に行ってデバッ
クや不良解析等の迅速化を実現して設計ミス、プロセス
ミスを短期間の間に発見することが可能となる。 【００１３】 【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（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（Ｓｉ
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２
ａ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，５
ｃ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。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と穴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と配線２ｃとが金属配線
７を通じて接続される。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が取り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（Ｃ2
Ｈ5）3、Ａｌ（Ｃ4Ｈ9）3、Ｃｄ（ＣＨ3）2、Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2、Ｍｏ（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。 【００１４】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１
２、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。 【００１５】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
に取り付けられている。ゲートバルブ２５を介して反応
容器１６の隣にインビーム加工用真空容器３９が取り付
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が取り付けられている。真空容器３９の中にはＸ
Ｙステージ４０があり、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１
７および２０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
ージお移動により載物台２４およびその上に取り付けら
れたＩＣチップ１８はＸＹステージ４０の上２４ａ、１
８ａの位置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、デフレクタ電極
３３等を通り集束偏向させて、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
テクター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３
５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。 【００１６】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
と共に移動ステージ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。 【００１７】以下この装置の動作法を説明する。フタ４
４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。 【００１８】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＋〜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、Ｍｏ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、外部へ取り出す。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取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ＣＶ
Ｄ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、導電性が良好とな
るという特徴を有する。 【００１９】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取り除き、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と
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、試料近傍へ吹
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。 【００２０】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。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。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。 【００２１】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
絶縁膜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防げ
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。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
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２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。 【００２２】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。 【００２３】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Ａｌ８０と下層Ａｌ８
１からなる２層配線構造になっていて、下層Ａｌ８１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Ａｌ８１にも上層Ａ
ｌ８０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Ａｌ８０まで穴あけを行
った後、図６（ｃ）に示すように前記したように更に層
間絶縁膜８４に加工し、下層Ａｌ８１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Ａｌ８１と他の配線との接続を行う。 【００２４】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Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶融飛散して上部の配線Ａ
ｌ８０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まどの
保護膜８６を形成したものである。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・ソサイアテイ・テクノロジーＢ３（１）１月／２月
１９８５ 第７１頁〜第７４頁（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔech
nol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 1985 p71〜74）「キャラ
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
フォーカスガリュームイオンビーム（Ｃharacteristics
of silicon removal by fine focussed gallium ion b
eam）」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（ｉ）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。 【００２５】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Ａｌ８１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ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯ2などの保護膜８８、８９を上部へ形
成する。 【００２６】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。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。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。 【００２７】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が取り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（Ｃ
2Ｈ5）3、Ａｌ（Ｃ4Ｈ9）3、Ｃｄ（ＣＨ3）2、Ｃｄ（Ｃ
2Ｈ5）2、Ｍｏ（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Ｘ−Ｙステージ４０
の上にのせられた載物台２４ａの上に取り付けられてい
る。容器３９ａの上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器
２６が取り付けられている。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３
０により引出されたイオンビーム４０が、静電レンズ３
１、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。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４
２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。 【００２８】以下この装置の動作を説明する。フタ
（蓋）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＋〜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、Ｍｏ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、外部へ取り出す。 【００２９】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、試料近辺へ吹き付けるよう
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。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。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に吹き付け、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。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。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、ＬＳＩ等のＩＣ素子に
おいて、試作して動作試験が可能なようにほぼ完成され
たＩＣ素子（ＩＣチップ）に対して、回路変更等を迅速
に行ってデバックや不良解析等の迅速化を実現して設計
ミス、プロセスミスを短期間の間に発見し、これをなお
すことによって、短期間の間に新しいＩＣ素子を開発す
ることが可能となる効果を奏する。
能なようにほぼ完成されたが全てが正常に動作しない半
導体集積回路（以下ＩＣと呼ぶ）素子を製作後、不良箇
所のデバックや不良解析等の迅速化を実現して設計ミ
ス、プロセスミスを非常に短時間の間に発見できるよう
にしたＩＣ素子における配線形成装置に関する。 【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、接続したり不良個所のデバック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。即ち、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 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem 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、不良個所のデバックを行う
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（特開昭５９−１６８６５２号
公報）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。 【０００３】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
ソリッドステイトデバイシズアンドマティリアル 1985
第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of 17th Ｃonf. on Ｓo
lid state Ｄevices and Ｍaterial 1985. p193）「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 Ｈighl
y Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌaser Ｉnduced ＣＶ
Ｄ）」がある。 【０００４】 【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ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4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。 【０００５】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。
第３の従来技術においては、Ｍｏ（ＣＯ）6（モリブデ
ンカルボニル）などの金属の有機化合物のガス中におい
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、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭｏ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
ｏ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。 【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、試作して動作試験が可能なようにほぼ完成さ
れたが全てが正常に動作しないＬＳＩ等の半導体集積回
路（ＩＣ）素子を製作後、不良箇所のデバックや不良解
析等の迅速化を実現して設計ミス、プロセスミスを非常
に短時間の間に発見できるようにしたＩＣ素子における
配線形成装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、多層の配線層を有し、表面に絶縁膜また
は保護膜を被覆して動作試験が可能なようにほぼ完成さ
れたＩＣ素子に対して既存の配線間に付加配線を接続形
成して回路変更するＩＣ素子における配線形成装置であ
って、前記ＩＣ素子を内部に設置する反応容器と、該反
応容器内に設置されたＩＣ素子における接続を必要とす
る異なる個所に対して既存の配線の表面を露出させるよ
うにその上の絶縁膜または保護膜に集束イオンビームを
照射して微細な穴を形成する微細な穴形成装置と、該微
細な穴形成装置によって形成された各穴内部および前記
絶縁膜または保護膜上の各穴の間においてＣＶＤガス雰
囲気の状態にして集束レーザビームを照射することによ
って導電性金属を局所的に析出させて前記各既存の配線
間を前記絶縁膜または保護膜上を介して接続する付加配
線を形成する付加配線形成装置とを備えたことを特徴と
する。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】また、本発明は、前記ＩＣ素子における配
線形成装置において、前記微細な穴形成装置には、ＳＩ
Ｍ画像によってＩＣ素子の表面を観察する観察手段を有
することを特徴とする。また、本発明は、前記ＩＣ素子
における配線形成装置において、前記付加配線形成装置
には、ＩＣ素子の表面を観察する観察手段を有すること
を特徴とする。また、本発明は、多層の配線層を有し、
表面に絶縁膜または保護膜を被覆して動作試験が可能な
ようにほぼ完成されたＩＣ素子に対して既存の配線間に
付加配線を接続形成して回路変更するＩＣ素子における
配線形成装置であって、前記ＩＣ素子を内部に設置する
反応容器と、該反応容器内に設置されたＩＣ素子におけ
る接続を必要とする異なる個所に対して既存の配線の表
面を露出させるようにその上の絶縁膜または保護膜に集
束イオンビームを照射して微細な穴を形成し、更に、該
各穴内部および前記絶縁膜または保護膜上の各穴の間に
おいてＣＶＤガス雰囲気の状態にして集束イオンビーム
を照射することによって導電性金属を局所的に析出させ
て前記各既存の配線間を前記絶縁膜または保護膜上を介
して接続する付加配線を形成する微細な穴形成・付加配
線形成装置とを備えたことを特徴とする。 【００１２】 【作用】以上説明したように、上記構成により、試作し
て動作試験が可能なようにほぼ完成されたＩＣ素子（Ｉ
Ｃチップ）に対して、回路変更等を迅速に行ってデバッ
クや不良解析等の迅速化を実現して設計ミス、プロセス
ミスを短期間の間に発見することが可能となる。 【００１３】 【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（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（Ｓｉ
Ｏ2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２
ａ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，５
ｃ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。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と穴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と配線２ｃとが金属配線
７を通じて接続される。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が取り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（Ｃ2
Ｈ5）3、Ａｌ（Ｃ4Ｈ9）3、Ｃｄ（ＣＨ3）2、Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2、Ｍｏ（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。 【００１４】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１
２、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。 【００１５】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
に取り付けられている。ゲートバルブ２５を介して反応
容器１６の隣にインビーム加工用真空容器３９が取り付
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が取り付けられている。真空容器３９の中にはＸ
Ｙステージ４０があり、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１
７および２０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
ージお移動により載物台２４およびその上に取り付けら
れたＩＣチップ１８はＸＹステージ４０の上２４ａ、１
８ａの位置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、デフレクタ電極
３３等を通り集束偏向させて、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
テクター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３
５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。 【００１６】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
と共に移動ステージ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。 【００１７】以下この装置の動作法を説明する。フタ４
４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。 【００１８】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＋〜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、Ｍｏ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、外部へ取り出す。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取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ＣＶ
Ｄ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、導電性が良好とな
るという特徴を有する。 【００１９】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取り除き、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と
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、試料近傍へ吹
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。 【００２０】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。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。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。 【００２１】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
絶縁膜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防げ
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。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
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２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。 【００２２】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。 【００２３】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Ａｌ８０と下層Ａｌ８
１からなる２層配線構造になっていて、下層Ａｌ８１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Ａｌ８１にも上層Ａ
ｌ８０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Ａｌ８０まで穴あけを行
った後、図６（ｃ）に示すように前記したように更に層
間絶縁膜８４に加工し、下層Ａｌ８１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Ａｌ８１と他の配線との接続を行う。 【００２４】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Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶融飛散して上部の配線Ａ
ｌ８０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まどの
保護膜８６を形成したものである。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・ソサイアテイ・テクノロジーＢ３（１）１月／２月
１９８５ 第７１頁〜第７４頁（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔech
nol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 1985 p71〜74）「キャラ
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
フォーカスガリュームイオンビーム（Ｃharacteristics
of silicon removal by fine focussed gallium ion b
eam）」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（ｉ）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。 【００２５】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Ａｌ８１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ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯ2などの保護膜８８、８９を上部へ形
成する。 【００２６】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。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。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。 【００２７】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が取り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（Ｃ
2Ｈ5）3、Ａｌ（Ｃ4Ｈ9）3、Ｃｄ（ＣＨ3）2、Ｃｄ（Ｃ
2Ｈ5）2、Ｍｏ（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Ｘ−Ｙステージ４０
の上にのせられた載物台２４ａの上に取り付けられてい
る。容器３９ａの上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器
２６が取り付けられている。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３
０により引出されたイオンビーム４０が、静電レンズ３
１、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。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４
２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。 【００２８】以下この装置の動作を説明する。フタ
（蓋）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＋〜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、Ｍｏ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、外部へ取り出す。 【００２９】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、試料近辺へ吹き付けるよう
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。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。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に吹き付け、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。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。 【００３０】 【発明の効果】本発明によれば、ＬＳＩ等のＩＣ素子に
おいて、試作して動作試験が可能なようにほぼ完成され
たＩＣ素子（ＩＣチップ）に対して、回路変更等を迅速
に行ってデバックや不良解析等の迅速化を実現して設計
ミス、プロセスミスを短期間の間に発見し、これをなお
すことによって、短期間の間に新しいＩＣ素子を開発す
ることが可能となる効果を奏する。
【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…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
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…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
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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
(56)参考文献 特開 昭59−168652（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−245227（ＪＰ，Ａ)
米国特許4259367（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01L 21/3205
H01L 21/3213
H01L 21/768
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．多層の配線層を有し、表面に絶縁膜または保護膜を
被覆して動作試験が可能なようにほぼ完成されたＩＣ素
子に対して既存の配線間に付加配線を接続形成して回路
変更するＩＣ素子における配線形成装置であって、 前記ＩＣ素子を内部に設置する反応容器と、 該反応容器内に設置されたＩＣ素子における接続を必要
とする異なる個所に対して既存の配線の表面を露出させ
るようにその上の絶縁膜または保護膜に集束イオンビー
ムを照射して微細な穴を形成する微細な穴形成装置と、 該微細な穴形成装置によって形成された各穴内部および
前記絶縁膜または保護膜上の各穴の間においてＣＶＤガ
ス雰囲気の状態にして集束レーザビームを照射すること
によって導電性金属を局所的に析出させて前記各既存の
配線間を前記絶縁膜または保護膜上を介して接続する付
加配線を形成する付加配線形成装置とを備えたことを特
徴とするＩＣ素子における配線形成装置。 ２．前記微細な穴形成装置には、ＳＩＭ画像によってＩ
Ｃ素子の表面を観察する観察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
形成装置。 ３．前記付加配線形成装置には、ＩＣ素子の表面を観察
する観察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素子における配線形成装置。４ ．多層の配線層を有し、表面に絶縁膜または保護膜を
被覆して動作試験が可能なようにほぼ完成されたＩＣ素
子に対して既存の配線間に付加配線を接続形成して回路
変更するＩＣ素子における配線形成装置であって、前記ＩＣ素子を内部に設置する反応容器と 、該反応容器内に設置されたＩＣ素子における接続を必要
とする異なる個所に対して既存の配線の表面を露出させ
るようにその上の絶縁膜または保護膜に集束イオンビー
ムを照射して微細な穴を形成し、更に、該各穴内部およ
び前記絶縁膜または保護膜上の各穴の間においてＣＶＤ
ガス雰囲気の状態にして集束イオンビームを照射するこ
とによって導電性金属を局所的に析出させて前記各既存
の配線間を前記絶縁膜または保護膜上を介して接続する
付加配線を形成する微細な穴形成・付加配線形成装置と
を備えたことを特徴とするＩＣ素子における配線形成装
置 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154855A JP2916117B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Ｉｃ素子における配線形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9154855A JP2916117B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Ｉｃ素子における配線形成装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18417595A Division JPH0883791A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Ｉｃ素子への穴加工・金属薄膜成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107035A JPH10107035A (ja) | 1998-04-24 |
| JP2916117B2 true JP2916117B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=15593389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9154855A Expired - Lifetime JP2916117B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | Ｉｃ素子における配線形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2916117B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005332888A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Ebara Corp | 形状修復装置および形状修復方法 |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP9154855A patent/JP2916117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10107035A (ja) | 1998-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |