JP3149526B2

JP3149526B2 - 配線形成方法

Info

Publication number: JP3149526B2
Application number: JP12319892A
Authority: JP
Inventors: 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: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH05326506A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば試作した半導体
集積回路に存在する不良個所に対して、その不良原因の
特定を行ったり、あるいは不良個所の補修を行うのに好
適な配線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の開発は、微細化および
多層化の進歩に伴い、基礎検討の段階から実際の素子と
して実現化するまで長期間を要する。特に開発後期にあ
たっては、素子を実装し、所望の動作をチェックし、正
常に動作しない場合は、回路変更を行うことが行われて
いる。かかる回路変更は、従来、半導体集積回路の露光
用マスクを再製作し、その後一連の素子製造過程を通じ
て素子自体を新たに製造しなおして行われている。

【０００３】この回路変更を迅速に行うため、本発明の
発明者等は集積回路に形成された配線そのものを加工す
ることを着想するに至った。このためには、当該配線を
覆う保護膜・絶縁膜に穴(コンタクトホール)を明け、導
電性物質を充填した後、配線を形成して相互に接続する
技術が必須である。

【０００４】これを達成する技術として、レーザ協会々
報第１２巻・第２号（１９８７年４月発行）第１項から
第６項で論じられている方法がある。この方法は、結線
すべきＡｌ配線上の絶縁膜に紫外レーザ光を照射して配
線幅程度（〜φ２μｍ）のコンタクトホールを形成す
る。ついで、Ｍo（ＣＯ)₆ガス雰囲気中で、前記コンタ
クトホールにＭoを埋め込み、下部Ａｌ配線とオートミ
ックコンタクトを取った後、レーザ光を走査して次のコ
ンタクトホールまで、幅５μｍ程度のＭo配線形成する
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、コン
タクトホールに埋め込んだＭoとＡｌ配線との接触抵抗
は約15Ωと記載はあるものの、これらの間を結ぶＭo配
線の抵抗の記載はなく、半導体集積回路内の不良箇所
の特定や補修を確実に達成するために不可欠な低抵抗化
の課題や、コンタクトホールの埋め込み部とこれらを
結ぶ配線との間に生じやすいくびれの発生（極端な場合
は断線を引き起こす）の課題など、配線そのものの信頼
性に対して何等の配慮もされていない。

【０００６】本発明の目的は、高速処理を必要とする半
導体集積回路において、修正配線について低抵抗化をは
かり、かつ配線修正の信頼性を向上させた配線形成方法
を提供することに有る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回路変更の
ための接続穴どうしをつなげる配線形成工程において、
コンタクトホールからの引出部(接続穴近傍)をレーザの
照射パワーを低くして第一の細い配線を形成した後、第
一の配線の形成方向と逆方向に第二の配線を第一の配線
上に二重に形成し、引出部以外は、レーザの照射パワー
を高くして断面積の広い配線で形成することによって達
成できる。また、上記目的は、接続穴の形成位置が実デ
バイス上で位置ずれを生じている場合を考慮し、デバイ
ス上の位置を確認して位置ずれ量を読み込む観察光学系
と、座標読み取り手段によって、形成すべき配線の座標
データを前記位置ずれ量で補正することによって達成さ
れる。

【０００８】更に、上記目的は修正配線の低抵抗化のた
めに行うレーザアニール工程において、配線接続部（コ
ンタクトホールの部分）をアニールしないことにより達
成される。

【０００９】

【作用】配線形成の材料ガス雰囲気中でレーザ光を走査
して配線形成を行うが、レーザ光の走査はレーザビーム
に対しＸＹステージを動かすことによって行う。このと
き、形成すべき配線に対し、その座標データはあらかじ
め確定しており、ＸＹステージはその座標データ(始
点、接点、終点座標)に従って移動する。接続穴からの
引出配線は、始点、終点によって第一の配線が形成され
る。次いで第二の配線は第一の配線の始点、終点を入れ
かえることにより、逆向きに形成する。またアニール工
程では終点座標を接続部の手前の位置座標に変えること
により、配線接続部へのレーザ照射をさける。

【００１０】更に、実デバイス上での位置ずれは、観察
光学系及び座標読み取り手段で認識し、あらかじめ確定
している配線データそのものを補正した後配線形成を行
う。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５によ
り説明する。

【００１２】図１は、本発明による配線修正装置の一実
施例の構成図、図２・図３は、図１における配線の形成
手順・形成方向の説明図で図２は断面図、図３は平面図
である。また図４は、アニールの手順を示した図で図５
は位置ずれの補正を行った配線形成例である。

【００１３】次に本発明の一実施例の構成と動作を説明
する。

【００１４】図１において、１はＸＹステージ、２はＸ
Ｙステージのステージ座標を読取るリニアケール、３は
ステージの駆動装置、４は駆動装置に微調指令を与える
手動調整装置である。ＸＹステージ１の上には半導体集
積回路基板（例えばＬＳＩチップ）５が載置されてお
り、その表面は対物レンズ６によって撮影装置７に結像
され、その像はモニタ装置８に表示される。また、９は
コントローラでリニアスケール２から、リアルタイムで
ステージ座標が入力される一方、駆動装置３にデータベ
ース12の速度データ、座標データに基づいてＸＹステー
ジ１を制御する駆動信号を与える。また、コントローラ
９はモニタ装置８上にクロスライン10を表示させる機能
と、記憶装置11に座標値を記憶させる機能を持つ。

【００１５】更に、ロードロック室41はゲートバルブ42
を介してメインチャンバ43と連結されており、各々真空
ポンプ44、44'により配管45、45'およびパルブ46、46'
を介して排気できる構成となっている。メインチャンバ
43内には、試料台47上にチップ（あるいは必要に応じて
ウェハ）５は、試料台47と共に搬送機構51によりメイン
チャンバ43内に供給される。また、メインチャンバ43に
は、配管52、バルブ53を介してＣＶＤ材料ガスボンベ54
が結合されている。レーザ発振器55から出力されたレー
ザ光56は、シャッタ機構57、出力調整機構58を介してミ
ラー59で曲げられた後、対物レンズ６で集光しつつウィ
ンド61を介してチップ上に照射される。また、照明光源
62からの照明光63は、フィルタ64を介してミラー65で曲
げられた後、対物レンズ６、ウィンド61を介してチップ
５上を照明する。チップ表面は、ミラー66、接眼レンズ
67により観察可能であり、また、撮像装置７および、そ
れに接続したモニタ装置８によっても観察可能である。
また、コントローラ９により、シャタ機構57、出力調整
機構58、フィルタ64などの制御が行える。

【００１６】次に、各部の機能および配線形成の手順に
ついて説明する。

【００１７】配線を形成すべきチップ（あるいはウェ
ハ）５を試料台47上に固定し、これらを搬送機構51によ
りメインチャンバ43内のＸＹステージ１上に載置する。
メインチャンバ43内を真空ポンプ44'により十分排気し
た後、バルブ46'を閉じるとともにバルブ53を開いて、
ボンベ54内のガス、例えば、Ｍo(ＣＯ)₆を配管52を介し
てメインチャンバ43内に導入する。Ｍo(ＣＯ)₆のガス圧
が所定の圧力、例えば、０.１Ｔorrとなった時点で、バ
ルブ53を閉じる。

【００１８】そして、前記したようにあらかじめモニタ
装置上のクロスライン10とレーザスポットの中心とが一
致するように調整しておき、データベース12に基づき、
制御装置69からの指令で、出力調整機構58を適当な値に
設定した後、シャッタ機構57を駆動して、レーザ発振器
55から出力されたレーザ光56をチップ（あるいはウェ
ハ）５に照射する。照射されたチップ(あるいはウェハ)
５上の任意の箇所は、レーザ光56の照射により加熱さ
れ、Ｍo(ＣＯ)₆が分解してＭoが析出する。このときデ
ータベース12に基づき、所定の送り速度で所定の座標位
置へＸＹステージ１を移動させると、析出したＭoがチ
ップの膜上に付着して、配線が形成される。以上の手順
によって、ＬＳＩチップ内の不良箇所を補修（接続）す
ることができる。

【００１９】また、配線形成後、メインチャンバ43内を
十分排気して材料ガスを除去後、制御装置69からの指令
で、再び、出力調整機構58を適当な値に設定した後シャ
ッタ機構57を駆動してレーザ光56をチップ５上の配線形
成部分に照射し（レーザアニール）配線膜の膜質（低抵
抗化）を図ったりしている。

【００２０】次に配線形成手順を説明する。いま２個の
コンタクトホール(ｘ、ｙ)と(ｘ₉、ｙ₉)の間の配線を形
成する場合を図２、図３を用いて説明する。データベー
ス12のデンタには(ｘ₁、ｙ₁)から(ｘ₉、ｙ₉)までの座標
データが入っており、接続穴からの引出配線32とそれ以
外の部分の配線33に分けてある。この座標をコントロー
ラ11に取り込み、駆動装置３へ指令を与え、ＸＹステー
ジを動かして所定の配線を形成する。この際レーザパワ
ーを出力調整機構58で調整し、低パワーとしておき、ま
ず接続穴からの配線31を座標(ｘ₁、ｙ₁)から(ｘ₃、ｙ₃)
へ向かって形成する。つぎに、配線31の終点座標(ｘ₃、
ｙ₃)に対して接続穴(ｘ₁、ｙ₁)と反対側にはなれた座標
(ｘ₂、ｙ₂)から(ｘ₁、ｙ₁)へ向かって、配線31に重なり
ながら配線32を形成する。同様に接続穴(ｘ₉、ｙ₉)につ
いても第一の配線31を形成後、第一の配線と逆方向に第
二の配線32を形成する。２度の走査によって接続穴近傍
のくびれの発生しやすい箇所Ａで配線は厚くなり、かつ
２度目の配線32が１度目の配線31と逆方向でかつ始点が
（ｘ₃、ｙ₃）とＣＶＤ膜が未析出であるため、Ａ点での
膜の析出やステージの移動動作が安定するため、断線の
ない配線が形成できる。しかる後、レーザパワーを出力
調整機構58で高パワーに調整し、(ｘ₂、ｙ₂)から
（ｘ₈、ｙ₈）へ向けて配線33を形成する。この配線33は
配線32に比べて長いが、高パワーで形成しているため幅
は10〜15μｍと広いため断面積が低く、低抵抗な配線が
可能である。なお、配線31・配線32の幅は5μｍ程度であ
る。

【００２１】次にＣＶＤ材料ガスを排気した後、形成し
た配線の上を再度レーザ光を走査して配線膜の膜質向上
工程（アニール工程）について図４で説明する。レーザ
パワーを低パワーに出力調整機構58で調整後、ＸＹステ
ージ１を動作させる。このとき、座標データ(ｘ₂、ｙ₂)
から(ｘ₃、ｙ₃)へ、（ｘ₈、ｙ₈)から(ｘ₇、ｙ₇)走査す
る。これによって接続穴の真上(ｘ₁、ｙ₁)(ｘ₉、ｙ₉)へ
のレーザ照射をさけ、接続穴でのレーザ損傷をさけるこ
とができる。また配線33上は、レーザパワーを高パワー
に出力調整機構58で調整後(ｘ₂、ｙ₂)から(ｘ₈、ｙ₈)へ
走査するこれによって十分なアニールができ、膜質向上
(低抵抗化)が図られる。

【００２２】次に接続穴座標の補正について説明する。
実際の修正においてコンタクトホール位置は実際の設計
データと違った位置に形成される場合が多い。この場合
例えば図５において、設計値(ｘ₁、ｙ₁)に対し(ｘ'₁、
ｙ'₁)にコンタクトホールがずれていたとする。当然引
出配線を(ｘ₁、ｙ₁)から出したのでは配線の断線がおこ
る。そこで、実際上のコンタクトホールの位置（ｘ'₁、
ｙ'₁）を撮像装置７、及びリニアスケール２で取り込み
ずれ量△ｘ＝ｘ'₁−ｘ、△ｙ＝ｙ'₁−ｙを認識する。△
ｘ、△ｙは通状5μｍ以下である。この△ｘ、△ｙを用
いて(ｘ₂、ｙ₂)、(ｘ₈、ｙ₈)を補正し(ｘ'₂、ｙ'₂)、
(ｘ'₈、ｙ'₈)を求める。同様にコンタクトホール(ｘ₉、
ｙ₉)側についても座標補正を行う。この補正データによ
って引出配線の配線形成31、32を行う。配線33について
は座標の補正は行わないが、配線33は10〜15μｍと太い
ので接続部(ｘ₂、ｙ₂)(ｘ₈、ｙ₈)では断線を生じること
なく接続可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
導体集積回路内で形成した補修用配線の低抵抗化並びに
接続穴から引出部のくびれを低減し、また接続穴へのレ
ーザ損傷をさけることができるので、補修用配線の断線
をおさえ、配線自体の信頼性向上の効果がある。これに
よって半導体集積回路の開発期間短縮を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による配線修正装置の一実施例の構成図
である。

【図２】配線の形成手順、形成方向を説明する半導体集
積回路の断面図である。

【図３】配線の形成手順、形成方向を説明する半導体集
積回路の平面図である。

【図４】アニールの手順の説明図である。

【図５】位置ずれの補正を行った配線形成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…ＸＹステージ、２…リニアスケール、３…ステージ
の駆動装置、５…半導体集積回路基板、７…撮像装置、
９…コントローラ、11…記憶装置、12…データベース、
43…メインチャンバ、52…配管、53…バルブ、54…ＣＶ
Ｄ材料ガスボンベ、55…レーザ発振器、56…レーザ光、
58…出力調整機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)参考文献特開平３−53531（ＪＰ，Ａ) 特開平１−204448（ＪＰ，Ａ) 特開平３−89523（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室の内部にＣＶＤガスを供給して該Ｃ
ＶＤガスの雰囲気中でレーザ光を照射して表面を絶縁膜
で覆われた半導体集積回路基板上に該表面を覆う絶縁膜
の下層の配線膜に接続する新たな配線膜を付加形成する
方法であって、ＣＶＤガス雰囲気中でレーザ光を照射し
て前記絶縁膜に形成した前記半導体集積回路基板の内部
の配線膜を露出させる接続穴の内部に導体膜を析出さ
せ、前記レーザ光を該導体膜を析出させた接続穴の部分
から前記表面を覆う導体膜上に走査させて前記接続穴の
内部に析出させた導体膜に接続する第１の配線膜を前記
絶縁膜の上部に形成し、前記ＣＶＤガス雰囲気中で前記
レーザ光を走査させて前記接続穴から離れた位置を始点
として前記第１の配線膜に重ねて前記接続穴に至る第２
の配線膜を前記絶縁膜の上部に形成し、前記ＣＶＤガス
雰囲気中で前記レーザ光を走査させて前記半導体集積回
路基板の内部の配線膜に接続している導体膜に前記第2
の配線膜を電気的に接続する前記第2の配線膜よりも広
い幅を有する第3の配線膜を前記絶縁膜の上部に形成す
ることを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】前記第3の配線膜を形成後に、前記ＣＶＤ
ガスを前記処理室から排気した状態でで前記レーザ光を
前記第2の配線膜と前記第3の配線膜とに照射することを
特徴とする請求項1記載の配線形成方法。
【請求項３】前記レーザ光を、前記接続穴を回避して照
射することを特徴とする請求項２記載の配線形成方法。
【請求項４】前記第1の配線膜と前記第2の配線膜の形成
時に比べて、前記第3の配線膜の形成時の前記レーザ光
の出力を大きくすることを特徴とする請求項1記載の配
線形成方法。