JP3185320B2 - Semiconductor device wiring correction method and device - Google Patents

Semiconductor device wiring correction method and device

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JP3185320B2
JP3185320B2 JP03920192A JP3920192A JP3185320B2 JP 3185320 B2 JP3185320 B2 JP 3185320B2 JP 03920192 A JP03920192 A JP 03920192A JP 3920192 A JP3920192 A JP 3920192A JP 3185320 B2 JP3185320 B2 JP 3185320B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば試作した半導体
装置内に部分的に存在する不良の箇所や原因の特定ある
いはその補修に好適な接続配線の形成に関し、特に微細
な配線パターンを多層に形成された半導体装置内の配線
を修正(回路変更)するための方法及び装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the formation of connection wiring suitable for identifying or repairing a defective part or cause partially present in, for example, a prototyped semiconductor device, and more particularly, to forming a fine wiring pattern in multiple layers. The present invention relates to a method and an apparatus for correcting a wiring (circuit change) in a formed semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置は、高性能化に伴い、
配線等のパターンの微細化及び配線層の多層化が著し
く、その開発の難易度は高まる一方である。そのため、
基礎検討段階から実際の素子として実現化するまでに長
期間を要する。特に開発の後期にあっては、試作素子を
実装して動作確認等の検査を行い、その結果に応じて配
線経路等の修正(回路変更)後、再び動作確認を行う。
通常は、試作・動作確認・回路変更が幾度か繰り返され
る。従来の回路変更としては、半導体装置製造のための
露光用マスクの変更に始まり、その後の一連の素子製造
過程を通じて素子自体を新たに製造しなおしていた。従
って、半導体装置の開発期間を短縮するためには、上記
の回路変更を短期間で実現する技術が必須である。
2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor devices have become more sophisticated,
The pattern miniaturization of wirings and the like and the increase in the number of wiring layers are remarkable, and the difficulty of development is increasing. for that reason,
It takes a long time from the basic study stage to realization as an actual device. Particularly in the later stage of development, a test element is mounted and inspection such as operation confirmation is performed, and operation confirmation is performed again after correction (circuit change) of a wiring route and the like according to the result.
Normally, trial production, operation confirmation, and circuit change are repeated several times. Conventional circuit changes include a change in an exposure mask for manufacturing a semiconductor device, and a subsequent re-production of the element itself through a series of element production steps. Therefore, in order to shorten the development period of the semiconductor device, a technology for realizing the above-described circuit change in a short time is essential.

【0003】回路変更を短期間で実現する技術として、
レーザ協会会報第12巻・第2号(1987年4月発行)第1
頁から第6頁で論じられている方法がある。この方法
は、レーザ除去加工及びレーザCVD(Chemical Vapor
Deposition:化学気相成長)を用いて不良半導体装置
内の配線そのものを直接加工して回路変更を行うもので
ある。具体的には、結線すべき半導体装置内のAl 配線
上の絶縁膜に紫外レーザ光(波長266nm,パルス幅10n
s)を照射して接続穴を形成しAl 配線を露出させる。
次いで、Mo(CO)6ガス雰囲気中で前記接続穴内にAr
レーザ光を照射してMoを埋め込み、Al配線とオーミッ
クコンタクトを取った後、Arレーザ光を走査して接続
穴間にMo配線を形成することにより回路を変更するも
のである。そして、実際に開発中の半導体装置の修正を
試みている。修正した半導体装置は、Al配線層が2層
で両配線層間には1μm厚さのSiN層間絶縁膜が形成
されており、パッシベーション膜(保護膜)が無く上層
配線が露出しているものである。このSiN膜に紫外レ
ーザ光を照射して接続穴を開けた後、上下のAl 配線間
を約0.5Wのレーザ照射で形成したMoにより結線して
いる。全体の接続抵抗は記載していないが、接続穴の接
触抵抗は約10Ωであると述べている。
As a technology for realizing a circuit change in a short period of time,
Laser Society Newsletter Vol.12, No.2 (April 1987) No.1
There are methods discussed on pages 6-6. This method uses laser removal processing and laser CVD (Chemical Vapor).
The circuit is changed by directly processing the wiring itself in the defective semiconductor device using Deposition (chemical vapor deposition). Specifically, an ultraviolet laser beam (wavelength 266 nm, pulse width 10 n) is applied to an insulating film on the Al wiring in the semiconductor device to be connected.
s) is applied to form a connection hole to expose the Al wiring.
Next, Ar is inserted into the connection hole in a Mo (CO) 6 gas atmosphere.
The circuit is modified by irradiating laser light to bury Mo, making ohmic contact with the Al wiring, and then scanning with the Ar laser light to form Mo wiring between the connection holes. Then, they are trying to correct a semiconductor device that is actually under development. The modified semiconductor device has two Al wiring layers, a 1 μm-thick SiN interlayer insulating film formed between both wiring layers, and has no passivation film (protective film), and the upper wiring is exposed. . After irradiating the SiN film with an ultraviolet laser beam to form a connection hole, the upper and lower Al wirings are connected by Mo formed by laser irradiation of about 0.5 W. Although the total connection resistance is not described, it is stated that the contact resistance of the connection hole is about 10Ω.

【0004】上記の様に保護膜の無い極めて簡単な構造
の半導体装置に対してならば上記従来技術は適用可能で
ある。しかし、上記従来技術による接続穴の断面形状は
図11(a)に示す様に穴底の径に比べて開口径が大きいス
リバチ状となっている。これは、加工部における紫外レ
ーザ光62のパワー密度分布がガウス形の分布であり、こ
のパワー密度分布を反映しているためと考える。よっ
て、配線層101が微細化・多層化された半導体装置100の
下層部に有る配線101をレーザ加工によって露出させよ
うとしても、図11(b)に示す様に接続穴1が他の配線10
1に干渉し、高アスペクト比(=穴の深さ/穴の径)の
接続穴1を得ることは非常に困難である。
The above-mentioned prior art can be applied to a semiconductor device having a very simple structure without a protective film as described above. However, as shown in FIG. 11A, the cross-sectional shape of the connection hole according to the prior art is a sliver-like shape having a larger opening diameter than the diameter of the hole bottom. This is considered to be because the power density distribution of the ultraviolet laser beam 62 in the processed portion is a Gaussian distribution and reflects this power density distribution. Therefore, even if the wiring 101 in the lower layer portion of the semiconductor device 100 in which the wiring layer 101 has been miniaturized and multilayered is to be exposed by laser processing, the connection hole 1 is connected to the other wiring 10 as shown in FIG.
It is very difficult to obtain a connection hole 1 having a high aspect ratio (= hole depth / hole diameter).

【0005】また、SiN膜の様にレーザ光62の吸収性
が良い材料で保護膜105や絶縁膜104を形成していれば良
いが、通常の半導体装置100は180nm程度までの紫外光を
十分に透過するSiO2が最も良く使われる。このSiO2
膜に上記紫外レーザ光62を照射してもアブレーション加
工は生じず、SiO2膜を透過してAl 配線101に吸収さ
れる。そしてAl 配線101の沸騰によって生じた力でSi
2膜が除去される。そのため、接続穴1の断面形状の
制御は困難であり、その開口寸法は図11(a)に示した形
状よりも大きなものとなる。しかも、多層化された半導
体装置100の下層部の配線101に対しては適用不可能であ
る。
Further, the protective film 105 and the insulating film 104 may be formed of a material having good absorption of the laser beam 62, such as a SiN film. However, the ordinary semiconductor device 100 can sufficiently emit ultraviolet light up to about 180 nm. The most commonly used is SiO 2 that is transmitted through. This SiO 2
Ablation processing does not occur even when the film is irradiated with the ultraviolet laser light 62, and the film passes through the SiO 2 film and is absorbed by the Al wiring 101. And Si is generated by the force generated by the boiling of the Al wiring 101.
The O 2 film is removed. Therefore, it is difficult to control the cross-sectional shape of the connection hole 1, and the opening size thereof is larger than the shape shown in FIG. In addition, the method cannot be applied to the wiring 101 in the lower layer of the semiconductor device 100 having a multilayer structure.

【0006】さらに上記従来例では、接続穴形成で露出
したAl 配線上にMo(CO)6ガス雰囲気中でArレーザ
を照射し、その熱で材料ガスを分解してMo配線を直接
形成しているが、本件出願に係る発明者等の実験によれ
ば、Al 配線上にMo膜を直接熱CVDで形成すると、
その界面部にはMoAl12のような高抵抗合金が生成し易
いことが明らかになっている。このような高抵抗部が界
面に存在すると当然の如く接触抵抗が高くなる。上記従
来例において接触抵抗が約10Ωと決して低くないのはこ
のためである。接触抵抗が高いと、高速処理を行う論理
LSI等は、信号伝達の遅延等を生じ正常な動作が得ら
れなくなる。
Further, in the above conventional example, the Al wiring exposed in the formation of the connection hole is irradiated with an Ar laser in a Mo (CO) 6 gas atmosphere, and the heat is used to decompose the material gas to directly form the Mo wiring. However, according to experiments by the inventors of the present application, when a Mo film is formed directly on an Al wiring by thermal CVD,
It has become clear that easily generates the high-resistance alloys, such as MoAl 12 in the interface unit. If such a high resistance portion exists at the interface, the contact resistance naturally increases. This is why the contact resistance is not as low as about 10Ω in the above conventional example. If the contact resistance is high, a logic LSI or the like that performs high-speed processing delays signal transmission and the like and cannot operate normally.

【0007】上記従来技術以外に、本件出願に係る発明
者等が開示した特開昭63−164240号公報や特開昭64−71
149号公報に記載の技術がある。これらの技術も上記従
来例と同様に半導体装置に接続穴を形成し、レーザCV
Dで接続穴への導電物質充填(穴埋め)と配線形成を行
って修正を行うものであるが、レーザCVDで穴埋めと
配線形成を行う前の処理として、半導体装置表面のクリ
ーニングと緩衝膜形成を必須工程としている。そして、
上記クリーニング工程からレーザCVDによる配線形成
工程までを高真空雰囲気中で行い、低抵抗接続及び修正
の高信頼度化を図っている。
In addition to the above prior art, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-164240 and 64-7171 disclosed by the inventors of the present application.
There is a technique described in Japanese Patent Publication No. 149. In these techniques, a connection hole is formed in a semiconductor device in the same manner as in the conventional example, and the laser CV
The correction is performed by filling the connection hole with a conductive substance (filling the hole) and forming the wiring in D. As processing before filling the hole and forming the wiring by laser CVD, cleaning of the surface of the semiconductor device and formation of a buffer film are performed. This is an essential process. And
The steps from the cleaning step to the wiring forming step by laser CVD are performed in a high-vacuum atmosphere to achieve low-resistance connection and high reliability of repair.

【0008】前述の特開昭63−164240号公報において
は、上記クリーニング工程と緩衝膜形成工程との間で集
束イオンビームを照射して接続穴形成を行っている。集
束イオンビームは静電レンズによって、N.A.(Numeri
cal Aperture:開口数)が小さくとも0.5μm以下の
微細なスポット径を容易に得ることができる。また、集
束イオンビーム加工は、図12(a)に示す様にイオンビー
ム55が照射された部分のみ表面から順に除去されるスパ
ッタリング加工であるため、前記レーザ加工の様に周辺
に悪影響を与えることが殆ど無く、図12(b)に示すほぼ
ストレートな高アスペクト比の接続穴1を形成できる。
In the above-mentioned JP-A-63-164240, a connection hole is formed by irradiating a focused ion beam between the cleaning step and the buffer film forming step. The focused ion beam is applied to the NA (Numeri) by an electrostatic lens.
Even if the cal aperture is small, a fine spot diameter of 0.5 μm or less can be easily obtained. Further, the focused ion beam processing is a sputtering processing in which only the portion irradiated with the ion beam 55 is sequentially removed from the surface as shown in FIG. And almost straight connection holes 1 having a high aspect ratio as shown in FIG. 12B can be formed.

【0009】また、特開昭64−71149号公報において
は、寸法可変の矩形開口スリットやピンホール等で整形
したレーザスポットを用いて穴埋めや配線形成を行って
いる。この方式によれば、膜形成箇所のみを効率良くレ
ーザ加熱できるため、周辺に与える熱影響を低減でき、
良好な穴埋め及び均一な配線形成が可能となる他、微細
から広い幅の配線が任意に形成できる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-71149, a hole is filled or a wiring is formed by using a laser spot shaped by a rectangular aperture slit or a pinhole of variable size. According to this method, only the film forming portion can be efficiently laser-heated, so that the thermal influence on the periphery can be reduced,
In addition to good filling of holes and formation of uniform wiring, wiring from fine to wide can be arbitrarily formed.

【0010】上記クリーニングはArイオンのスパッタ
リング等を用いて半導体装置表面の水分等を除去する工
程であり、次工程で形成される緩衝膜との密着性の向上
を図れる。
The above cleaning is a step of removing water and the like on the surface of the semiconductor device by using Ar ion sputtering or the like, and can improve adhesion to a buffer film formed in the next step.

【0011】また緩衝膜は、Cr等の金属ターゲットを
Arイオンでスパッタリングし該金属原子を半導体装置
表面に付着させる等して形成する。これにより、レー
ザCVDにより布設された配線との密着性の向上、穴
埋めや配線形成時のレーザ光の照射エネルギを低減し、
下層への熱影響低減及び配線形成の高速化、が図れる。
The buffer film is formed by sputtering a metal target such as Cr with Ar ions and attaching the metal atoms to the surface of the semiconductor device. As a result, the adhesiveness with the wiring laid by the laser CVD is improved, and the irradiation energy of the laser beam at the time of filling the hole and forming the wiring is reduced.
It is possible to reduce the influence of heat on the lower layer and to speed up the formation of wiring.

【0012】さらに、該緩衝膜はAl 配線とMo膜との
接触抵抗低減にも寄与することが本件出願の発明者等の
実験で明らかとなった。図13にその結果を示す。図13に
示した結果は、Al 配線101が4層に形成された半導体
装置100に集束イオンビームを用いて□5μm×深6μ
mの接続穴をAl 配線101上に形成後、緩衝膜43として
のCrの膜厚を変えて形成し、その上にレーザCVDで
導電物質(Mo)3を充填した後、四端子法で接触抵抗を
測定したものである。図において接触抵抗は、Cr膜厚
=0(緩衝膜無し)では17〜90Ωと高いが、Cr膜厚の
増加と共に低減することが分かる。この理由は、前述し
た如く、Cr膜厚=0ではAl 配線101とMo膜3との界
面にMoAl12のような高抵抗合金が生成しているためで
あり、Cr膜43は高抵抗合金生成を防止するバリア膜と
して働いているためである。この結果から、1Ω以下の
低抵抗接続を得るためには、Cr膜43を20nm以上の厚さ
で形成すれば良いことが分かる。
Further, it has been clarified by experiments by the inventors of the present application that the buffer film also contributes to a reduction in contact resistance between the Al wiring and the Mo film. FIG. 13 shows the result. The result shown in FIG. 13 shows that the semiconductor device 100 having the Al wiring 101 formed in four layers was □ 5 μm × 6 μm deep by using a focused ion beam.
After forming a connection hole having a thickness of m on the Al wiring 101, it is formed by changing the thickness of Cr as the buffer film 43, and then filling it with a conductive material (Mo) 3 by laser CVD. The resistance was measured. In the figure, it can be seen that the contact resistance is as high as 17 to 90Ω when the Cr film thickness = 0 (no buffer film), but decreases as the Cr film thickness increases. This is because, as described above, when the Cr film thickness is 0, a high-resistance alloy such as MoAl 12 is formed at the interface between the Al wiring 101 and the Mo film 3, and the Cr film 43 is formed of the high-resistance alloy. This is because it works as a barrier film for preventing From this result, it can be seen that in order to obtain a low resistance connection of 1 Ω or less, the Cr film 43 should be formed with a thickness of 20 nm or more.

【0013】さらに特開平1−257351号公報では、上記
第2の従来技術(特開昭63−164240号公報)と同様に集
束イオンビームで接続穴を形成後、接続穴及び配線の布
設経路にCVD材料ガス雰囲気中で集束イオンビームを
照射して緩衝膜を形成し、レーザCVDで穴埋め及び該
緩衝膜上に配線形成する方法と手段を開示している。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-257351, a connection hole is formed by a focused ion beam as in the second prior art (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-164240), and then the connection hole and a wiring route are laid. A method and means for irradiating a focused ion beam in a CVD material gas atmosphere to form a buffer film, filling holes by laser CVD, and forming wiring on the buffer film are disclosed.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】配線構造がより微細化
・多層化される今後の半導体装置の回路変更を考える
と、上記第1の従来技術は、前述の如き接続穴の加工形
状から適用困難である。
Considering the future circuit change of the semiconductor device in which the wiring structure is further miniaturized and multilayered, the first prior art is difficult to apply due to the processing shape of the connection hole as described above. It is.

【0015】上記第2及び第3の従来技術でも実用上の
限界がある。即ち、緩衝膜の形成をスパッタリングによ
って行っているが、接続穴のアスペクト比が上記微細化
・多層化によってさらに高まるに従い、穴底と半導体装
置表面とに形成される緩衝膜の厚さの比率(カバレッジ
=穴底の膜厚/表面の膜厚)は小さくなる。このため、
高抵抗合金生成を防止するに足るだけの膜厚を穴底に形
成した場合、表面での膜厚は相当な大きさとなり、修正
工程の最後に行うスパッタリングによる不要緩衝膜の除
去時間が長大化し、スループット低下を招く他、半導体
装置表面に形成したMo配線の膜厚減少(=高抵抗化)
を招くなどの問題を発生する。さらに、上記第2の従来
技術において、接続穴形成及び配線切断後に緩衝膜を付
け、レーザCVDで配線形成後にArイオンのスパッタ
リングによるエッチングを行って不要部分の緩衝膜の除
去を行っている。しかし、図14に示す様にArイオン33
は半導体装置100面に対して垂直に入射するため、例え
ば配線切断穴2の内面に付着した緩衝膜43を完全に除去
できず、該緩衝膜43の残留のために切断した配線101同
志が短絡する場合がある。この傾向は微細で深い穴の場
合に顕著である。尚、上記第2の従来例ではウェット・
エッチングで不要部分の緩衝膜の除去を行うことも述べ
ているが、穴の開口径が2〜3μm程度で深さが10μm
以上の微細深穴に対してエッチング液は入りにくく、上
記スパッタリングによるエッチング同様、穴底及び穴の
内周に付着した緩衝膜を取り切れない場合が有る。
[0015] The second and third prior arts also have practical limitations. That is, although the buffer film is formed by sputtering, as the aspect ratio of the connection hole is further increased by the above miniaturization and multilayering, the ratio of the thickness of the buffer film formed on the hole bottom and the semiconductor device surface ( Coverage = film thickness at the bottom of the hole / film thickness at the surface). For this reason,
If the bottom of the hole is formed thick enough to prevent the formation of a high-resistance alloy, the film thickness on the surface will be considerable, and the time required to remove the unnecessary buffer film by sputtering at the end of the repair process will increase. Causes a decrease in throughput and a decrease in the thickness of the Mo wiring formed on the surface of the semiconductor device (= increase in resistance)
And other problems. Further, in the second prior art, a buffer film is formed after forming a connection hole and cutting a wiring, and an unnecessary portion of the buffer film is removed by performing etching by Ar ion sputtering after forming the wiring by laser CVD. However, as shown in FIG.
Is perpendicularly incident on the surface of the semiconductor device 100, for example, the buffer film 43 attached to the inner surface of the wiring cut hole 2 cannot be completely removed, and the cut wires 101 are short-circuited due to the remaining buffer film 43. May be. This tendency is remarkable in the case of fine and deep holes. In the second conventional example, the wet
It also states that unnecessary portions of the buffer film are removed by etching, but the opening diameter of the hole is about 2 to 3 μm and the depth is 10 μm.
It is difficult for the etchant to enter the fine deep hole described above, and the buffer film attached to the bottom of the hole and the inner periphery of the hole may not be completely removed as in the case of the etching by sputtering.

【0016】緩衝膜に関して、上記第4の従来技術(特
開平1−257351号公報)では緩衝膜の形成に集束イオン
ビームCVD(FIB−CVD:Focused Ion Beam - C
VD)を用いているため、微細深穴に対しても所望の膜厚
で緩衝膜を形成できる。しかし、レーザCVDによる配
線の布設経路にも該技術で緩衝膜を形成しているため、
長距離の配線を多数本布設する場合には緩衝膜形成時間
が長大化し、スループット低下を招く。
Regarding the buffer film, in the fourth prior art (JP-A-1-257351), a focused ion beam CVD (FIB-CVD: Focused Ion Beam-C) is used to form the buffer film.
Since VD) is used, a buffer film having a desired film thickness can be formed even in a fine deep hole. However, since the buffer film is formed by the technique also on the wiring laying route by laser CVD,
When a large number of long-distance wirings are laid, the buffer film formation time is lengthened and the throughput is reduced.

【0017】また、レーザCVDによって導電物質を接
続穴に良好に埋め込むためには、レーザ光を接続穴の開
口部や側壁に照射せず、穴底部のみに照射して該部分か
ら導電物質を析出・堆積させることが重要である。よっ
て、微細で高アスペクト比の接続穴に対しては、焦点深
度が大きく且つ微細スポットを得られる対物レンズが不
可欠であるが実際上製作困難なため、単にレーザ光を対
物レンズで集光・照射する上記第2の従来技術では微細
深穴への埋め込みは困難と言える。これに対し、上記第
3の従来技術(特開昭64−71149号公報)では、図15に
示す様に寸法可変の矩形開口スリット66やピンホール等
でレーザ光62の光束径をD0からDへと細く整形後、対
物レンズ53に導入し、該レンズ53によって穴底部にレー
ザ光62を縮小投影するため、対物レンズ53の実効的N.
A.が低減し、第2の従来技術よりも微細深穴への埋め
込みが可能となる。しかし、本従来技術の構成から接続
穴1内に照射するレーザ光62の縮小投影像を接続穴1の
開口径より小さく設定することは容易であるが、該投影
像面を穴底と略一致させることに難点が有る。仮に、レ
ーザ光の投影像面が穴底よりも上に大きくずれている場
合には、穴の側壁にもレーザ光が照射され、接続穴の側
壁部から導電物質が析出し、穴底からの析出を妨げた
り、空洞を生じたりして良好な接続が得られないことも
有る。逆にレーザ光の投影像面が穴底よりも下に大きく
ずれていると、接続穴の開口部の縁にレーザ光が照射さ
れ、該縁部より導電物質が析出して穴の入口を狭め、穴
底からの析出の妨げと成り良好な接続が得られないこと
も有る。また、ビーム・エキスパンダでレーザ光の光束
径を拡げた後、矩形開口スリット等でレーザ光の中央部
以外を遮断しているため、レーザパワーの損失が大き
く、その分、高出力のレーザ発振器を必要とする。
In order to satisfactorily embed the conductive material into the connection hole by laser CVD, the laser light is not applied to the opening or side wall of the connection hole, but is applied only to the bottom of the hole to deposit the conductive material from the portion.・ It is important to deposit. Therefore, an objective lens having a large depth of focus and capable of obtaining a fine spot is indispensable for a fine connection hole having a high aspect ratio. It can be said that embedding in a fine deep hole is difficult in the second prior art described above. On the other hand, in the third prior art (JP-A-64-71149), as shown in FIG. 15, the luminous flux diameter of the laser beam 62 is changed from D 0 by a rectangular aperture slit 66 or a pinhole of variable size. After finely shaping the laser light 62 into the objective lens 53, the laser beam 62 is reduced and projected onto the bottom of the hole by the lens 53.
A. is reduced, and it becomes possible to bury the fine deep holes as compared with the second conventional technique. However, it is easy to set the reduced projection image of the laser beam 62 radiated into the connection hole 1 to be smaller than the opening diameter of the connection hole 1 from the configuration of the prior art, but the projected image plane substantially coincides with the hole bottom. There are difficulties in doing so. If the projected image plane of the laser light is greatly shifted above the bottom of the hole, the side wall of the hole is also irradiated with the laser light, and a conductive material is deposited from the side wall of the connection hole, and the conductive material is deposited from the bottom of the hole. In some cases, good connection cannot be obtained due to hindering precipitation or forming cavities. Conversely, if the projected image plane of the laser light is greatly shifted below the bottom of the hole, the edge of the opening of the connection hole is irradiated with laser light, and a conductive substance is deposited from the edge to narrow the entrance of the hole. In some cases, precipitation from the bottom of the hole may be hindered, and good connection may not be obtained. In addition, after expanding the beam diameter of the laser beam with a beam expander, the laser beam is cut off except for the center of the laser beam with a rectangular aperture slit, etc., resulting in a large loss in laser power and a correspondingly high output laser oscillator. Need.

【0018】上記第2及び第4の従来技術において、接
続穴形成にFIBを用いている。微細深穴の形成におい
ては有効な手段であるが、半導体装置の保護膜等に良く
用いられるSiO2等の電気的絶縁物上に照射すると電荷
が蓄積(チャージアップ)し、後から照射されるイオン
ビームの軌道をずらす原因となる。これが生ずると当然
の如く接続穴がずれて形成され、良好な接続が得られな
くなる。該チャージアップを防止するために上記両従来
技術では電子シャワーを設け、イオンビームの被照射部
(半導体装置)に電子ビームを照射し、中和している。
しかし、該電子ビームの強度分布や安定性、半導体装置
の構造、等によって必ずしもチャージアップを完全に防
止できないという問題が有る。
In the second and fourth prior arts described above, FIB is used for forming a connection hole. This is an effective means for forming a fine deep hole, but when it is irradiated onto an electrical insulator such as SiO 2 that is often used for a protective film of a semiconductor device, electric charges are accumulated (charge-up), and irradiation is performed later. This causes the orbit of the ion beam to shift. When this occurs, the connection holes are formed with a shift as a matter of course, and good connection cannot be obtained. In order to prevent the charge-up, in both of the above prior arts, an electron shower is provided, and a portion to be irradiated with an ion beam (semiconductor device) is irradiated with an electron beam to neutralize the portion.
However, there is a problem that charge-up cannot always be completely prevented due to the intensity distribution and stability of the electron beam, the structure of the semiconductor device, and the like.

【0019】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を無くし、微細で深い接続穴を精度良く形成し、か
つ該接続穴に導電物質を形状的・電気的に良好に充填
し、微細パターンを多層に形成した半導体装置の開発過
程における回路変更に好適な修正方法と修正装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems in the prior art, form a fine and deep connection hole with high precision, and fill the connection hole with a conductive material satisfactorily and electrically in a fine pattern. It is an object of the present invention to provide a repair method and a repair device suitable for a circuit change in a development process of a semiconductor device having a multi-layer structure.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、1.半導体装置表面の汚染を除去する第
1の工程及び手段、2.半導体装置表面の保護膜を構成
する材料や修正配線材料に対して密着性に優れた導電体
を半導体装置表面に成膜する第2の工程及び手段、3.
修正配線と接続すべき半導体装置内配線を露出のための
接続穴形成及び回路変更のための半導体装置内配線切断
を行う第3の工程及び手段、4.CVDガス雰囲気中で
エネルギービーム(FIB,電子ビーム)を接続穴内に
選択的に照射し、半導体装置内配線や修正配線に対して
密着性に優れ、且つ上記両配線材料から成る高抵抗合金
の生成を防止するバリア膜を形成する第4の工程及び手
段、5.CVDガス雰囲気中でエネルギービーム(FI
B,電子ビーム,レーザ光)を接続穴内に選択的に照射
し、修正配線の一部である導電物質を該接続穴内に充填
する第5の工程及び手段、6.CVDガス雰囲気中で半
導体装置上の緩衝膜にレーザ光を照射走査し、導電物質
を充填した接続穴間に修正配線を付加形成する第6の工
程及び手段、7.修正配線の下部以外の不要緩衝膜を除
去する第7の工程及び手段、を基本構成とし、少なくと
も上記1から6までを大気に曝すことなく処理すること
とした。そのため、上記手段を一つの真空容器あるいは
ゲートバルブで連結された複数の真空容器に設けた装置
構成とした。
In order to achieve the above object, the present invention provides: 1. First step and means for removing contamination on the surface of the semiconductor device; 2. A second step and means for forming a conductor having excellent adhesion to the material constituting the protective film on the surface of the semiconductor device and the repair wiring material on the surface of the semiconductor device;
3. A third step and means for forming a connection hole for exposing the wiring in the semiconductor device to be connected to the correction wiring and cutting the wiring in the semiconductor device for changing the circuit; An energy beam (FIB, electron beam) is selectively irradiated into a connection hole in a CVD gas atmosphere to produce a high-resistance alloy having excellent adhesion to a wiring and a repair wiring in a semiconductor device and comprising both of the above-mentioned wiring materials. 4. A fourth step and means for forming a barrier film for preventing Energy beam (FI
5. a fifth step and means for selectively irradiating the inside of the connection hole with B, an electron beam, or a laser beam, and filling the inside of the connection hole with a conductive material that is a part of the correction wiring; 6. A sixth step and means for irradiating and scanning a buffer film on a semiconductor device with a laser beam in a CVD gas atmosphere and additionally forming a correction wiring between connection holes filled with a conductive material; The seventh step and means for removing the unnecessary buffer film other than the lower part of the correction wiring are basically configured, and at least the above steps 1 to 6 are processed without exposure to the atmosphere. Therefore, the above-mentioned means is provided in one vacuum vessel or a plurality of vacuum vessels connected by a gate valve.

【0021】また、上記各処理は、修正データを予め作
成し、これに基づいて行うこととした。該修正データに
は、半導体装置の構造、クリーニング条件、緩衝
膜形成条件、配線切断の座標及び条件、接続穴形成
の座標及び条件、バリア膜形成条件、穴埋め条件、
配線形成の座標及び条件、不要緩衝膜除去条件、等
を入れる。
In each of the above-described processes, correction data is created in advance and is performed based on the data. The correction data includes the structure of the semiconductor device, cleaning conditions, buffer film forming conditions, wiring cutting coordinates and conditions, connection hole forming coordinates and conditions, barrier film forming conditions, hole filling conditions,
Coordinates and conditions for wiring formation, unnecessary buffer film removal conditions, and the like are entered.

【0022】そして、上記修正データに基づいてバリア
膜形成工程の要否を判別する。即ち、半導体装置内配線
がバリア膜付きの場合には、上記4のバリア膜形成工程
を省き、既存のバリア膜を介して半導体装置内配線と導
電物質を接続することとした。一方、半導体装置配線に
バリア膜が無い場合にはCVDガス雰囲気中でFIBあ
るいは電子ビームを接続穴内に照射して所望の膜厚のバ
リア膜を形成することで上記目的の電気的・形状的に良
好な穴埋めを可能とした。
Then, the necessity of the barrier film forming step is determined based on the correction data. That is, when the wiring in the semiconductor device has a barrier film, the above-described barrier film forming step 4 is omitted, and the wiring in the semiconductor device and the conductive material are connected via the existing barrier film. On the other hand, if the semiconductor device wiring does not have a barrier film, FIB or an electron beam is irradiated into the connection hole in a CVD gas atmosphere to form a barrier film having a desired thickness, thereby achieving the above-described electrical and geometrical purposes. Excellent hole filling was made possible.

【0023】また、上記修正データに基づいて、該接続
穴内への導電物質充填時にCVDガスを分解せしめるエ
ネルギービームをFIB,電子ビーム,レーザ光から選
択して用い、場合によってはそれらを併用することで、
上記目的のあらゆる形状の接続穴へ導電物質を良好に充
填することを可能とした。
Also, based on the above-mentioned correction data, an energy beam for decomposing a CVD gas at the time of filling a conductive material into the connection hole is selected from FIB, electron beam, and laser light, and may be used in some cases. so,
It is possible to satisfactorily fill the conductive material into the connection holes of any shape for the above purpose.

【0024】さらに、上記導電物質充填時のエネルギー
ビームにレーザ光を選択した場合、接続穴の形状に応じ
て対物レンズの実効的N.A.を変化させてレーザ光の集
束状態を変えると共に、接続穴の深さに応じて該深さ方
向にレーザ光の焦点位置を調整することで、従来のレー
ザCVDでは困難であった形状の接続穴への充填を可能
とした。
Further, when a laser beam is selected as the energy beam at the time of filling the conductive material, the focusing state of the laser beam is changed by changing the effective NA of the objective lens according to the shape of the connection hole. By adjusting the focal position of the laser beam in the depth direction according to the depth of the connection hole, it is possible to fill the connection hole having a shape that was difficult with conventional laser CVD.

【0025】さらにまた、上記配線形成工程を終えた
後、必要に応じて真空中あるいは還元性ガス雰囲気中あ
るいは不活性ガス雰囲気中で修正配線にレーザ光を照射
してアニールを行うこととした。
Further, after the above-described wiring forming step is completed, the corrected wiring is irradiated with laser light in a vacuum, in a reducing gas atmosphere or in an inert gas atmosphere as necessary to anneal.

【0026】[0026]

【作用】本発明における修正工程は、緩衝膜形成後に接
続穴形成及び配線切断の加工を行っている。前記第2の
従来技術の修正工程と逆に成っているため、半導体装置
表面に形成した緩衝膜は、前記従来技術の様に半導体装
置内配線とレーザCVD等で充填された導電物質との接
触抵抗低減には関与しないが、前記従来技術と同様に半
導体装置表面と修正配線との応力緩和等による密着性向
上及び該緩衝膜によってレーザ光吸収が一定化するため
修正配線の均一化と下地構造への影響低減に寄与する。
しかも、次工程の配線切断や接続穴形成時のFIB照射
及びバリア膜形成や穴埋め時のFIBあるいは電子ビー
ム照射による半導体装置表面の電荷をアースレベルに逃
がすため、その蓄積(チャージアップ)防止が図れ、該
チャージアップによって生じていた加工の位置ずれを防
止し、微細深穴の高精度加工が可能となる。ここで、緩
衝膜として用いることができるものは、半導体装置表面
の保護膜及びレーザCVDによる修正配線に対して物理
的な密着性に優れた導電体であれば何れでも良い。例え
ば、Ti,Cr,Ni,Ta,W,等の金属、あるいは該金
属とSiとの合金であるシリサイド、あるいはTiN等で
ある。
In the repairing step of the present invention, after the formation of the buffer film, the processing of forming the connection hole and cutting the wiring is performed. The buffer film formed on the surface of the semiconductor device is in contact with the conductive material filled by laser CVD or the like as in the prior art because the buffer film formed on the surface of the semiconductor device is reversed from the repairing process of the second prior art. Although it is not involved in the reduction of the resistance, as in the prior art, the adhesion between the semiconductor device surface and the repair wiring is improved by stress relaxation or the like, and the buffer film stabilizes the absorption of laser light. Contributes to reducing the impact on
In addition, charges on the surface of the semiconductor device due to FIB irradiation at the time of wiring cutting and connection hole formation in the next step and FIB or electron beam irradiation at the time of barrier film formation and hole filling are released to the ground level, so that accumulation (charge up) thereof can be prevented. In addition, it is possible to prevent the displacement of the processing caused by the charge-up, and to perform the high-precision processing of the fine deep hole. Here, what can be used as the buffer film may be any conductor as long as it has excellent physical adhesion to the protective film on the surface of the semiconductor device and the repair wiring by laser CVD. For example, metal such as Ti, Cr, Ni, Ta, W, or the like, or silicide which is an alloy of the metal and Si, or TiN is used.

【0027】また、修正配線と接続する半導体装置内の
配線構造や接続穴の形状などの修正データに基づき、工
程及び手段を選択してバリア膜形成及び穴埋めを行うた
め、効率良く信頼性の高い修正が可能となる。
In addition, based on the correction data such as the wiring structure in the semiconductor device connected to the correction wiring and the shape of the connection hole, the process and the means are selected to form the barrier film and fill the hole, so that high efficiency and high reliability are achieved. Correction is possible.

【0028】また、接続穴形成によって露出した配線上
に該配線や次工程で充填される導電物質に対して密着性
に優れ、且つ両材料から成る高抵抗合金の生成を防止す
るバリア膜形成を行っているため、高信頼性の低抵抗接
続が得られる。該バリア膜はFIB−CVDあるいは電
子ビームCVD(EB−CVD)により形成する。
Further, a barrier film is formed on the wiring exposed by the formation of the connection hole, which has excellent adhesion to the wiring and a conductive substance to be filled in the next step, and prevents the formation of a high-resistance alloy composed of both materials. As a result, a highly reliable low resistance connection can be obtained. The barrier film is formed by FIB-CVD or electron beam CVD (EB-CVD).

【0029】FIBや電子ビームは前述の如く、N.A.
が小さく且つ0.5μm以下の微細なスポット径を得る
ことが容易なため、上記接続穴がいかに微細深穴であっ
ても穴底部のみに選択照射できる。従って、CVDガス
雰囲気中で上記エネルギービームを照射することにより
バリア膜を良好に形成できる。
As described above, the FIB and the electron beam are provided by NA.
Is small and it is easy to obtain a fine spot diameter of 0.5 μm or less, so that even if the connection hole is a very deep hole, it is possible to selectively irradiate only the bottom of the hole. Therefore, by irradiating the above energy beam in a CVD gas atmosphere, a barrier film can be favorably formed.

【0030】しかも、緩衝膜とバリア膜とを別個に設け
るため、工程がやや複雑化するが、各々所望の膜厚で形
成可能であり、接続穴の深さに応じてバリア膜の形成膜
厚を適宜変え得るため、従来のレーザCVDで穴埋め困
難な微細深穴でもアスペクト比の低減が図れ、開口寸法
がレーザのスポット径よりも大きければ良好に埋め込め
る。さらに、バリア膜にレーザ光に対する吸収の良いも
のを選択することで、レーザCVDによる穴埋め時の照
射パワーを低減でき、内部配線に損傷を与えずに穴底か
らの良好な析出が可能となる。
In addition, since the buffer film and the barrier film are separately provided, the process is slightly complicated. However, each can be formed to have a desired film thickness. Can be changed as appropriate, so that the aspect ratio can be reduced even in a fine deep hole which is difficult to fill by conventional laser CVD, and the hole can be satisfactorily filled if the opening size is larger than the laser spot diameter. Further, by selecting a barrier film having good absorption for laser light, the irradiation power when filling the hole by laser CVD can be reduced, and good deposition from the bottom of the hole can be performed without damaging the internal wiring.

【0031】また、本発明では接続穴の形状に応じて穴
埋めに用いるエネルギービームを選択して用いるため、
ビームが接続穴の開口部に阻害されること無く穴底に効
率良く照射でき、導電物質の堆積が穴底から生ずるた
め、空洞等を生ずること無く導電物質を充填でき、確実
な接続が可能となる。しかも、従来のレーザCVDでは
充填不可能だった微細な高アスペクト比の接続穴に対し
て、先ずFIBや電子ビームを用いてレーザ光で穴埋め
可能な深さまで導電物質を埋め込み、次いでレーザ光を
用いて埋め込むことにより、FIB−CVDや電子ビー
ムCVD単独よりもレーザCVDの成膜速度が高い分、
修正時間の短縮が図れる。
In the present invention, the energy beam used for filling the hole is selected and used according to the shape of the connection hole.
The beam can be efficiently radiated to the hole bottom without being hindered by the opening of the connection hole, and the conductive material is deposited from the hole bottom. Become. In addition, a conductive material is first buried in a fine connection hole having a high aspect ratio, which cannot be filled by conventional laser CVD, using a FIB or an electron beam until the hole can be filled with a laser beam, and then a laser beam is used. By embedding it, the film formation rate of laser CVD is higher than that of FIB-CVD or electron beam CVD alone,
Correction time can be reduced.

【0032】また、レーザCVDによる穴埋めにおい
て、接続穴の形状に応じてレーザ光の集束状態及び、接
続穴の深さ方向へのレーザ光の最小スポット径の位置を
調整する様にしているため、接続穴の開口部にレーザ光
が遮られること無く、また側壁へのレーザ照射を最小限
に留め、穴底に効率良く照射できる。従って、電気的・
形状的に良好な穴埋めが可能となり、安定した接触抵抗
が得られる。
In the hole filling by laser CVD, the focusing state of the laser beam and the position of the minimum spot diameter of the laser beam in the depth direction of the connection hole are adjusted according to the shape of the connection hole. The laser beam is not obstructed by the opening of the connection hole and the laser irradiation on the side wall is minimized, so that the bottom of the hole can be efficiently irradiated. Therefore, electrical
Good hole filling is possible in shape, and stable contact resistance is obtained.

【0033】さらに、接続穴内及び半導体装置表面に形
成した修正配線に対し、真空中あるいは還元性ガス雰囲
気中あるいは不活性ガス雰囲気中で修正配線にレーザ光
を照射してアニールすることにより修正配線中の化合物
が熱分解し、金属成分の比率が高まり比抵抗が低下す
る。
Further, the correction wiring formed in the connection hole and on the surface of the semiconductor device is irradiated with laser light in a vacuum, in a reducing gas atmosphere, or in an inert gas atmosphere, and then annealed. Is thermally decomposed, the ratio of metal components increases, and the specific resistance decreases.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】図1は本発明における半導体装置の修正装
置の一実施例を示す図である。本装置は、搬送室10を中
心にロードロック室20、クリーニング室30、緩衝膜付与
室40、メインチャンバ50を4方向に配しており、搬送室
10と各室はゲートバルブ12〜15により連続している。各
室には図示していないが、それぞれ排気手段を設けてあ
り、所望の真空度が得られる構成になっている。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a semiconductor device repair apparatus according to the present invention. In this apparatus, a load lock chamber 20, a cleaning chamber 30, a buffer film applying chamber 40, and a main chamber 50 are arranged in four directions around a transfer chamber 10, and the transfer chamber
10 and each chamber are connected by gate valves 12-15. Although not shown, each of the chambers is provided with an exhaust means, so that a desired degree of vacuum can be obtained.

【0036】搬送室10は、半導体装置100が配置固定さ
れたホルダ99を上記各室に搬送するための部屋であり、
内部に回転・伸縮自在な搬送アーム16を備えた搬送機構
17を設けている。
The transfer chamber 10 is a room for transferring the holder 99 on which the semiconductor device 100 is arranged and fixed to each of the above-described chambers.
A transfer mechanism with a transfer arm 16 that can rotate and extend
17 are provided.

【0037】ロードロック室20は、半導体装置100が載
置固定されたホルダ99の出し入れを行うための部屋であ
り、正面に扉21、内部に受渡しステージ22を設けてい
る。さらに、図示していないがバルブ及び配管を介して
空気あるいはN2あるいはAr等のボンベに接続されてい
る。
The load lock chamber 20 is a chamber for loading and unloading the holder 99 on which the semiconductor device 100 is mounted and fixed, and has a door 21 on the front and a transfer stage 22 inside. Furthermore, although not shown it is connected to a cylinder such as air or N 2 or Ar through the valves and piping.

【0038】クリーニング室30は、半導体装置100表面
に付着した汚染物質を除去するための部屋であり、上面
に上部電極31、これと対向する下面にホルダ99を載置す
る下部電極32を設けている。そして、上部電極31はアー
ス・レベルに、下部電極32は高周波電源に接続してい
る。さらに、図示していないが流量調整用バルブ及び配
管を介してHe,N2,Ar,等の不活性ガスボンベある
いは該不活性ガスと02ガスとを混合したボンベに接続
されている。
The cleaning chamber 30 is a chamber for removing contaminants adhering to the surface of the semiconductor device 100. The cleaning chamber 30 has an upper electrode 31 on the upper surface and a lower electrode 32 on which a holder 99 is mounted on the lower surface facing the upper electrode 31. I have. The upper electrode 31 is connected to the ground level, and the lower electrode 32 is connected to a high frequency power supply. Further, though not shown, it is connected to an inert gas cylinder such as He, N 2 , Ar, or the like or a cylinder in which the inert gas and O 2 gas are mixed via a flow rate adjusting valve and piping.

【0039】緩衝膜付与室40は、半導体装置100表面に
緩衝膜を形成するための部屋であり、クリーニング室30
同様、緩衝膜材料となる金属ターゲットを設けた上部電
極41を上面に、これと対向する下面にホルダ99を載置す
る下部電極42を設けている。
The buffer film applying chamber 40 is a room for forming a buffer film on the surface of the semiconductor device 100.
Similarly, an upper electrode 41 provided with a metal target serving as a buffer film material is provided on an upper surface, and a lower electrode 42 on which a holder 99 is mounted is provided on a lower surface facing the upper electrode 41.

【0040】そして、上部電極41は高周波電源に、下部
電極はアース・レベルに接続している。さらに、図示し
ていないが流量調整用バルブ及び配管を介してArガス
ボンベに接続されている。
The upper electrode 41 is connected to the high-frequency power source, and the lower electrode is connected to the ground level. Further, although not shown, it is connected to an Ar gas cylinder via a flow control valve and piping.

【0041】メインチャンバ50は、半導体装置100内の
配線切断及びバリア膜や修正配線の付加形成を行うため
の部屋であり、図2に示すごとく、下面にはホルダ99を
載置しX・Y・Z・θ方向に移動可能なステージ51及び該
チャンバ50内を真空にするための排気手段58及び真空ゲ
ージ59を設け、上面にはゲートバルブ56を介してイオン
ビーム照射光学系52及びレーザ照射のためのレーザ光導
入窓54を設けている。
The main chamber 50 is a room for cutting the wiring in the semiconductor device 100 and additionally forming the barrier film and the correction wiring. As shown in FIG. A stage 51 movable in the Z and θ directions, an exhaust means 58 for evacuating the chamber 50 and a vacuum gauge 59 are provided, and an ion beam irradiation optical system 52 and laser irradiation are provided on the upper surface via a gate valve 56. A laser light introduction window 54 is provided.

【0042】対物レンズ53はメインチャンバ50内に設け
ており、レーザ光導入窓54によって大気と隔てられてい
る。また、イオンビーム照射光学系52の下部にはイオン
ビーム加工時に被加工部から生ずる2次イオンあるいは
2次電子を検出するための検出器57を設けている。さら
に、バリア膜や修正配線の材料ガスであるCVDガスの
供給手段やAr等の不活性ガスボンベ等と流量調整用バ
ルブ及び配管を介して接続されている。そして、該メイ
ンチャンバ50の上方に対物レンズ53と光軸を同一にする
レーザ照射光学系60を設けている。
The objective lens 53 is provided in the main chamber 50, and is separated from the atmosphere by a laser light introduction window 54. In addition, a detector 57 for detecting secondary ions or secondary electrons generated from a portion to be processed during ion beam processing is provided below the ion beam irradiation optical system 52. Furthermore, it is connected to a means for supplying a CVD gas, which is a material gas for the barrier film and the repair wiring, an inert gas cylinder such as Ar, and the like via a flow rate adjusting valve and piping. Further, a laser irradiation optical system 60 for making the optical axis the same as that of the objective lens 53 is provided above the main chamber 50.

【0043】尚、ここで用いているイオンビーム照射光
学系52の詳細な説明は省略するが、上記第2の従来技術
(特開昭63-164240号公報)あるいは第4の従来技術
(特開平1-257351号公報)に開示されたものを使用す
ることができ、ゲートバルブ56が開いている時にイオン
ビームを照射できる。
Although the detailed description of the ion beam irradiation optical system 52 used here is omitted, the second prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 63-164240) or the fourth prior art (Japanese Patent Laid-Open No. No. 1,257,351), and the ion beam can be irradiated when the gate valve 56 is open.

【0044】また、本実施例では各処理毎のチャンバを
ゲートバルブで連結する構成になっているが、上記処理
手段を一つのチャンバ内に設けても良い。但し、該構成
にすると半導体装置の出し入れ時にチャンバ内が大気に
曝されるため、高真空雰囲気を得るための排気時間が長
大化する。従って、ロードロック室のみは別に設けた方
が良い。
In this embodiment, the chambers for each processing are connected by a gate valve. However, the processing means may be provided in one chamber. However, with such a structure, the inside of the chamber is exposed to the atmosphere when the semiconductor device is taken in and out, so that the evacuation time for obtaining a high vacuum atmosphere is lengthened. Therefore, it is better to provide only the load lock chamber separately.

【0045】次に、レーザ照射光学系60の詳細を図3に
示し説明する。
Next, details of the laser irradiation optical system 60 will be described with reference to FIG.

【0046】該光学系60は、レーザ光を正確なパワー及
び集束状態に調整するためのレーザ光学系と、レーザ光
の位置決め及び半導体装置100の観察を行うための観察
光学系から成っている。そして、レーザ光学系は、レー
ザ発振器61、シャッタ63、パワー調整器64、反射ミラー
84a,84b、アフォーカル・ズーム光学系65、矩形開口ス
リット66とその駆動機構67、参照光源68、赤外光カット
フィルタ81a、ダイクロイック・ミラー69a,69b、パワー
測定用ミラー70、パワーメータ71、結像レンズ72a、無
限補正系対物レンズ53、レーザ光導入窓54から成る。対
物レンズ53は前述の如くメインチャンバ50内に設けてい
るため、高N.A.のものを用いることが可能である。一
方、観察光学系は、ハーフ・ミラー73、結像レンズ72b、
レーザ・カットフィルタ74、プリズム75a〜75e、リレー
レンズ76、TVカメラ77、シリンドリカル・レンズ78a,
78b、CCDラインセンサ79a,79b、照明光源80a,80
b、赤外光カットフィルタ81b、可視光カットフィルタ8
2、縞状パターン投影マスク83、から成っている。
The optical system 60 includes a laser optical system for adjusting the laser light to an accurate power and a focused state, and an observation optical system for positioning the laser light and observing the semiconductor device 100. The laser optical system includes a laser oscillator 61, a shutter 63, a power adjuster 64, and a reflection mirror.
84a, 84b, afocal zoom optical system 65, rectangular aperture slit 66 and its driving mechanism 67, reference light source 68, infrared light cut filter 81a, dichroic mirrors 69a, 69b, power measurement mirror 70, power meter 71, It comprises an imaging lens 72a, an infinity correction system objective lens 53, and a laser light introduction window 54. Since the objective lens 53 is provided in the main chamber 50 as described above, a high NA lens can be used. On the other hand, the observation optical system includes a half mirror 73, an imaging lens 72b,
Laser cut filter 74, prisms 75a to 75e, relay lens 76, TV camera 77, cylindrical lens 78a,
78b, CCD line sensors 79a, 79b, illumination light sources 80a, 80
b, infrared cut filter 81b, visible cut filter 8
2, a striped pattern projection mask 83.

【0047】尚、上記レーザ光導入窓54は、レーザ光62
や各種照明光の波長に対して反射防止コーティングがな
され、且つレーザ光62の光軸に対してブリュースタ角と
なる様に傾けて配置される。これらにより、レーザ光62
は導入窓54によって反射・吸収されることがほとんどな
く対物レンズ53に入射するため、効率良くレーザ照射で
きる他、TVカメラ77に導入窓54からの反射光が入らな
いため、解像度などに悪影響を与えることがない。尚、
上記レーザ光導入窓54をブリュースタ角となるまで傾け
ずとも、数度(3〜5°程度)傾けるだけでもTVカメ
ラ77への導入窓54からの反射光の入射を防ぐことができ
る。
The laser light introduction window 54 is provided with a laser light 62
And an anti-reflection coating for the wavelength of various illumination lights, and are arranged so as to be inclined at a Brewster angle with respect to the optical axis of the laser light 62. With these, the laser beam 62
Since the laser beam is hardly reflected or absorbed by the introduction window 54 and enters the objective lens 53, laser irradiation can be performed efficiently. In addition, since reflected light from the introduction window 54 does not enter the TV camera 77, resolution is adversely affected. I will not give. still,
Even if the laser light introduction window 54 is not tilted until the Brewster angle is reached, it is possible to prevent the reflected light from entering the TV camera 77 from the introduction window 54 simply by inclining it by several degrees (about 3 to 5 degrees).

【0048】次に、上記レーザ照射光学系60の各構成部
品の機能を説明する。
Next, the function of each component of the laser irradiation optical system 60 will be described.

【0049】レーザ発振器61から出たレーザ光62は、シ
ャッタ63が開いている時のみこれを通過し、パワー調整
器64により修正データに基づいて所望のパワーに調整さ
れ、反射ミラー84a,84bによりアフォーカル・ズーム光
学系65に至る。該光学系65は修正データに基づいてレー
ザ光62を所望の光束径に調整する。所望の光束径に調整
されたレーザ光62はダイクロイック・ミラー69aを透過
し、矩形開口スリット66に照射される。該スリット66は
駆動機構67により開口寸法を修正データに基づいて任意
に変えることができる。矩形開口スリット66によって整
形されたレーザ光62は、レーザ光路中に出し入れ自由な
パワー測定用ミラー70で反射されてパワーメータ71に入
りパワーを測定され、修正データと比較され、前記パワ
ー調整器64により所望のパワーに調整される。その後、
シャッタ63を閉じ、パワー測定用ミラー70をレーザ光路
外に出して再びシャッタ63を開けると、レーザ光62はレ
ーザ光路中に出し入れ自由な結像レンズ72aを通過しダ
イクロイック・ミラー69bで反射され、導入窓54を透過し
対物レンズ53に入射する。そして結像レンズ72aと対物
レンズ53とにより、上記矩形開口スリット66で整形され
たレーザ光62は、開口寸法を対物レンズ53と結像レンズ
72aとの組合せ倍率で除した大きさで半導体装置100上に
縮小・投影される。尚、半導体装置100上に縮小・投影さ
れるレーザ光62の照射領域(スポット・サイズ)は、レ
ーザ光62と同じ光路を持つ参照光(参照光源68からの
光)によって、観察光学系で知ることができる。
The laser beam 62 emitted from the laser oscillator 61 passes only when the shutter 63 is open, is adjusted to a desired power by the power adjuster 64 based on the correction data, and is adjusted by the reflection mirrors 84a and 84b. It reaches the afocal zoom optical system 65. The optical system 65 adjusts the laser beam 62 to a desired light beam diameter based on the correction data. The laser beam 62 adjusted to a desired light beam diameter passes through the dichroic mirror 69a and irradiates the rectangular aperture slit 66. The opening size of the slit 66 can be arbitrarily changed by the driving mechanism 67 based on the correction data. The laser beam 62 shaped by the rectangular aperture slit 66 is reflected by a power measurement mirror 70 that freely enters and exits the laser beam path, enters the power meter 71, is measured for power, is compared with correction data, and is compared with the correction data. Is adjusted to a desired power. afterwards,
When the shutter 63 is closed, the power measurement mirror 70 is moved out of the laser light path, and the shutter 63 is opened again, the laser light 62 enters and exits the laser light path, passes through the free imaging lens 72a, is reflected by the dichroic mirror 69b, The light passes through the introduction window 54 and enters the objective lens 53. The laser beam 62 shaped by the rectangular aperture slit 66 by the imaging lens 72a and the objective lens 53 has the aperture dimension of the objective lens 53 and the imaging lens.
The image is reduced and projected on the semiconductor device 100 by a size obtained by dividing by a combination magnification with 72a. The irradiation area (spot size) of the laser light 62 reduced and projected on the semiconductor device 100 is known by the observation optical system using reference light (light from the reference light source 68) having the same optical path as the laser light 62. be able to.

【0050】一方、照射光源80aから出た照射光は、赤
外光カットフィルタ81bにより赤外光をカットされ、ハ
ーフミラー73により光路を曲げられ対物レンズ53に入射
する。対物レンズ53により照射光は半導体装置100上に
集光・照射され、その反射光が再び対物レンズ53に入り
ダイクロイック・ミラー69b、ハーフミラー73、光路中に
出し入れ自由な結像レンズ72b、レーザ光カットフィル
タ74、プリズム75aを透過し、リレーレンズ76によって
TVカメラ77に反射像として入射する。この時、半導体
装置100に照射したレーザ光62の反射光は、レーザ光カ
ットフィルタ74によりカットされるため観察に悪影響を
与えることは無い。TVカメラ77で撮像した情報はモニ
タTV(図示せず)に表示される。
On the other hand, the irradiation light emitted from the irradiation light source 80a is cut off the infrared light by the infrared light cut filter 81b, the optical path is bent by the half mirror 73, and enters the objective lens 53. The irradiation light is condensed and irradiated on the semiconductor device 100 by the objective lens 53, and the reflected light enters the objective lens 53 again, a dichroic mirror 69b, a half mirror 73, an imaging lens 72b that can freely enter and exit the optical path, and a laser beam. The light passes through the cut filter 74 and the prism 75a and is incident on the TV camera 77 as a reflected image by the relay lens 76. At this time, the reflected light of the laser light 62 applied to the semiconductor device 100 is cut by the laser light cut filter 74 and does not adversely affect the observation. Information captured by the TV camera 77 is displayed on a monitor TV (not shown).

【0051】また、本光学系では上述した開口投影方式
によるレーザ照射と通常の集光方式によるレーザ照射を
切り換えて行うことが可能である。集光方式で行う場合
には、上記矩形開口スリット66を全開にし、結像レンズ
72aを光路の外に移動するだけで良い。
Further, in the present optical system, it is possible to switch between laser irradiation by the above-described aperture projection method and laser irradiation by the ordinary condensing method. When performing the focusing method, the rectangular aperture slit 66 is fully opened, and the imaging lens
Simply move 72a out of the light path.

【0052】また、本光学系には自動焦点機構を備えて
おり、照明光源80bからの照明光を可視光カットフィル
タ82で赤外光のみ透過させ、縞状パターン投影マスク83
の縞状パターンを対物レンズ53で半導体装置100表面に
投影する。該縞状パターンを結像レンズ72bで結像しつ
つ、シリンドリカル・レンズ78a,78bで直線状に圧縮
し、CCDラインセンサ79a,79bに結像させる。この
時、CCDラインセンサ79a,79bの位置はそれぞれ結像
位置より僅かに前後させ、両センサ79a,79bからのコン
トラスト信号が等しくなる様に調整される。ここで、半
導体装置100の位置が対物レンズ53の焦点位置からずれ
ると、一方のコントラスト信号が強くなる。
The optical system is provided with an automatic focusing mechanism. The visible light cut filter 82 transmits only the infrared light from the illumination light source 80b, and the stripe pattern projection mask 83
Is projected onto the surface of the semiconductor device 100 by the objective lens 53. The striped pattern is linearly compressed by the cylindrical lenses 78a and 78b while being imaged by the imaging lens 72b, and is imaged on the CCD line sensors 79a and 79b. At this time, the positions of the CCD line sensors 79a and 79b are slightly moved back and forth from the image forming position, and are adjusted so that the contrast signals from both sensors 79a and 79b become equal. Here, when the position of the semiconductor device 100 deviates from the focal position of the objective lens 53, one of the contrast signals becomes stronger.

【0053】そこで、制御部からコントラスト信号が等
しくなるようにZステージ駆動の信号が送られ、焦点を
合わせることができる構成になっている。
Therefore, a signal for driving the Z stage is sent from the control unit so that the contrast signal becomes equal, so that the focus can be adjusted.

【0054】次に、上記装置を用いた半導体装置の修正
工程を説明する。図4乃至6は本発明による半導体装置
の修正フローを示すものであり、図7乃至9はそれぞれ
の工程を示すものである。
Next, a description will be given of a process of repairing a semiconductor device using the above device. 4 to 6 show a repair flow of the semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 7 to 9 show respective steps.

【0055】ここで、本発明の修正対称となる半導体装
置100は、図7に示す様に基板103上に配線101と絶縁膜1
04とを交互に積層し、絶縁膜104に適宜配したスルーホ
ール配線により上下の配線101を接続し、最上層には保
護膜105を形成したもの。あるいは、図4に示す如く、
上記配線101上に下記効果を目的としたバリア膜102を予
め形成したものである。
Here, the semiconductor device 100 having the modified symmetry according to the present invention is provided with a wiring 101 and an insulating film 1 on a substrate 103 as shown in FIG.
04 are alternately stacked, upper and lower wirings 101 are connected by through-hole wiring appropriately arranged on an insulating film 104, and a protective film 105 is formed on the uppermost layer. Alternatively, as shown in FIG.
A barrier film 102 for the following effects is formed on the wiring 101 in advance.

【0056】 配線101とエネルギービームCVDに
よって接続穴に充填される導電物質との高抵抗合金生成
防止 配線101と上記導電物質との密着性向上 レーザCVDによる接続穴への導電物質充填時、レ
ーザ光62の吸収率向上による析出の低パワー化 そして、上記配線101はAl,Au,Cu,等の何れかを主
成分とするものであり、バリア膜102はTi,Cr,Ni,
Ta,W,等の金属あるいはそれらの金属とSiとの合金
あるいはTiN等から成る。半導体装置試作時には、仕
様に基づいて先ず配線101の材質を決定し、次いで配線1
01及び修正時に接続穴へ充填される導電物質との相性
(生成合金の比抵抗,密着性,等)からバリア膜102の
材質を決定する。バリア膜102の形成は通常の半導体製
造プロセスを用いて行え、図4に示した配線101の上面
のみに限らず、上面及び両側面を被覆、あるいは配線10
1の上下面に積層状に形成しても良い。
Prevention of formation of high resistance alloy between wiring 101 and conductive material filled in connection hole by energy beam CVD Improvement of adhesion between wiring 101 and the above-mentioned conductive material Laser light when filling conductive material into connection hole by laser CVD 62. Reduction of deposition power due to improvement in absorptivity 62 The wiring 101 is mainly composed of any of Al, Au, Cu, etc., and the barrier film 102 is composed of Ti, Cr, Ni,
It is made of a metal such as Ta, W, or the like, an alloy of these metals and Si, or TiN. When a semiconductor device is prototyped, first determine the material of the wiring 101 based on the specifications, and then determine the wiring 1
The material of the barrier film 102 is determined based on 01 and compatibility with the conductive material filled in the connection hole at the time of repair (specific resistance, adhesion, etc. of the formed alloy). The formation of the barrier film 102 can be performed using a normal semiconductor manufacturing process, and is not limited to the upper surface of the wiring 101 shown in FIG.
It may be formed in a laminated shape on the upper and lower surfaces of 1.

【0057】バリア膜102の厚さは、その材質や導電物
質の充填プロセス、さらには接続穴の形成プロセス、等
によって異なるが10nm以上でその効果を奏することがで
きる。本バリア膜102は開発時における半導体装置100に
用いることが重要であり、製品として製造する際には無
くした方が工程の短縮が図れ、製造コストを下げる。逆
に、製品にも採用していると製造過程で不良が生じた場
合に、該不良の発生箇所や発生原因等を本技術によっ
て、より容易に特定することができる。
The thickness of the barrier film 102 varies depending on the material, the filling process of the conductive material, the process of forming the connection hole, and the like, but the effect can be obtained at 10 nm or more. It is important that the barrier film 102 is used for the semiconductor device 100 at the time of development. When the barrier film 102 is manufactured as a product, eliminating the barrier film 102 can shorten the process and reduce the manufacturing cost. Conversely, if a defect occurs in the manufacturing process when the defect is employed in a product, the location and cause of the defect can be more easily specified by the present technology.

【0058】先ず、修正を必要とする上記構造の半導体
装置100をウェハあるいはチップの状態でホルダ99に載
置・固定する。そして、ロード・ロック室20の排気動作を
停止して該室内に空気あるいはN2あるいはAr等のガス
を導入して略大気圧にし、扉21を開けて上記ホルダ99を
受渡しステージ22に載せる。次に排気動作を再開してロ
ード・ロック室20内を排気後、ゲートバルブ12を開け、
搬送室10内の搬送機構17を駆動して上記ホルダ99をクリ
ーニング室30に搬送する。
First, the semiconductor device 100 having the above-mentioned structure which needs to be repaired is mounted and fixed on the holder 99 in a state of a wafer or a chip. Then, the evacuation operation of the load / lock chamber 20 is stopped, and air or a gas such as N 2 or Ar is introduced into the chamber to make it approximately atmospheric pressure, the door 21 is opened, and the holder 99 is placed on the transfer stage 22. Next, the evacuation operation is restarted, and after evacuation of the load / lock chamber 20, the gate valve 12 is opened.
The transfer mechanism 17 in the transfer chamber 10 is driven to transfer the holder 99 to the cleaning chamber 30.

【0059】一方、修正に必要なデータも作成し、磁気
媒体等によって制御部(図示せず)に入力する。上記デ
ータとしては、半導体装置の構造、クリーニング条
件、緩衝膜形成条件、配線切断の座標及び条件、
接続穴形成の座標及び条件、バリア膜形成条件、穴
埋め条件、配線形成の座標及び条件、不要緩衝膜除
去条件、等である。
On the other hand, data necessary for correction is also created and input to a control unit (not shown) by a magnetic medium or the like. The data includes the structure of the semiconductor device, cleaning conditions, buffer film forming conditions, coordinates and conditions for wiring cutting,
Coordinates and conditions for forming connection holes, barrier film formation conditions, hole filling conditions, coordinates and conditions for wiring formation, unnecessary buffer film removal conditions, and the like.

【0060】工程1:表面クリーニング(図7(a)) 修正データに基づき、He,N2,Ar,等の不活性ガス
あるいは不活性ガスとO2との混合ガス雰囲気中でホル
ダ99を載せた下部電極32に高周波電力を印加して上下電
極間に上記ガスのプラズマを発生させてイオン化し、該
イオン33による半導体装置100表面へのスパッタリング
作用あるいはスパッタリング作用+化学作用によって、
半導体装置100表面の水あるいは有機物等の汚染物質を
除去する。この処理により、次工程で形成する緩衝膜の
密着性が向上する。もしも、半導体装置100の保管が良
く、半導体装置100表面に上記汚染物質が付着していな
ければ、本処理工程は不要である。
Step 1: Surface cleaning (FIG. 7A) Based on the correction data, the holder 99 is placed in an atmosphere of an inert gas such as He, N 2 , Ar, or a mixed gas of an inert gas and O 2. A high-frequency power is applied to the lower electrode 32 to generate a plasma of the gas between the upper and lower electrodes to be ionized, and a sputtering action or sputtering action + chemical action on the surface of the semiconductor device 100 by the ions 33 causes
Contaminants such as water or organic substances on the surface of the semiconductor device 100 are removed. This treatment improves the adhesion of the buffer film formed in the next step. If the semiconductor device 100 is well stored and the above contaminants are not attached to the surface of the semiconductor device 100, this processing step is unnecessary.

【0061】尚、真空雰囲気やO2ガス雰囲気中に半導
体装置100を置き、水銀灯等を用いて半導体装置100表面
に紫外光を照射し、上記汚染物質を除去しても良いが、
上記スパッタリングによるクリーニングに比べて時間が
かかる。
The semiconductor device 100 may be placed in a vacuum atmosphere or an O 2 gas atmosphere, and the surface of the semiconductor device 100 may be irradiated with ultraviolet light using a mercury lamp or the like to remove the contaminants.
It takes more time than the cleaning by sputtering.

【0062】クリーニングが終了したならば上記雰囲気
ガスを排気し、ゲートバルブ13,14を開けて搬送機構17
によりホルダ99をクリーニング室30から緩衝膜付与室40
に搬送する。
When the cleaning is completed, the above-mentioned atmospheric gas is exhausted, and the gate valves 13 and 14 are opened, and the transport mechanism 17 is opened.
The holder 99 from the cleaning chamber 30 to the buffer film applying chamber 40
Transport to

【0063】工程2:緩衝膜形成(図7(b)) 上記クリーニング工程同様、修正データに基づいてAr
ガス雰囲気中で金属ターゲットを設けた上部電極41に高
周波電力を印加してArガスのプラズマを発生させてイ
オン化し、該イオンで金属ターゲットをスパッタリング
し、該ターゲットからの金属原子で半導体装置100表面
を覆い、緩衝膜43を形成する。金属ターゲットの材料と
しては、Ti,Cr,Ni,Ta,W,等の金属あるいはそ
れらの金属とSiとの合金等である。さらには、ArとN
2との混合ガスあるいはArとN2とH2との混合ガス雰囲
気中でプラズマを発生させ、該イオンでTiターゲット
をスパッタリングし、半導体装置100表面にTiN膜を緩
衝膜43として形成しても良い。
Step 2: formation of buffer film (FIG. 7 (b)) As in the above-described cleaning step, Ar is formed based on the correction data.
In a gas atmosphere, high-frequency power is applied to an upper electrode 41 provided with a metal target to generate plasma of Ar gas to be ionized, and the metal target is sputtered with the ions. And a buffer film 43 is formed. Examples of the material of the metal target include metals such as Ti, Cr, Ni, Ta, and W, and alloys of these metals and Si. Furthermore, Ar and N
2 to generate a plasma in a mixed gas or a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 and H 2 with, sputtering a Ti target in the ion, be formed TiN film as a buffer film 43 in the semiconductor device 100 surface good.

【0064】該緩衝膜43を次工程の集束イオンビームに
よる配線切断や接続穴形成前に行う様にしたことで、半
導体装置100表面を導体化してアース・レベルに落すこと
ができ、従来技術の様な電子シャワーを用いずともイオ
ンビーム照射時の半導体装置100表面への電荷の蓄積
(チャージアップ)を無くせ、上記加工精度の向上及び
安定が図れる。
Since the buffer film 43 is formed before the wiring is cut by the focused ion beam and the connection hole is formed in the next step, the surface of the semiconductor device 100 can be made conductive and dropped to the ground level. Even without using such an electron shower, accumulation (charge-up) of electric charges on the surface of the semiconductor device 100 during ion beam irradiation can be eliminated, and the above processing accuracy can be improved and stabilized.

【0065】尚、該緩衝膜43は、半導体装置100の全面
に形成する必要は無く、少なくともレーザCVDによる
配線の布設経路を覆い、且つ上記チャージアップを防止
できれば良い。その膜厚は、緩衝膜43自身及び後述のレ
ーザCVDによる配線の材質によって多少異なるが、10
〜100nm程度で上記効果を得ることができる。
The buffer film 43 does not need to be formed on the entire surface of the semiconductor device 100, as long as it covers at least the wiring laying path by laser CVD and can prevent the charge-up. The film thickness is slightly different depending on the buffer film 43 itself and the material of the wiring formed by the laser CVD described later.
The above effect can be obtained at about 100 nm.

【0066】また、上記緩衝膜43の形成時において、高
周波電源を用いて上部電極41に高周波電力を印加してプ
ラズマを発生させたが、直流電源を用いて行っても良
い。このことは上記工程1のクリーニングにおいても同
様である。
In forming the buffer film 43, high-frequency power is applied to the upper electrode 41 using a high-frequency power source to generate plasma, but it may be performed using a DC power source. The same applies to the cleaning in the above step 1.

【0067】緩衝膜43を形成後、上記雰囲気ガスを排気
し、ゲートバルブ14,15を開けて搬送機構17によりホル
ダ99を緩衝膜付与室40からメインチャンバ50に搬送す
る。
After the buffer film 43 is formed, the above-mentioned atmospheric gas is exhausted, the gate valves 14 and 15 are opened, and the holder 99 is transferred from the buffer film providing chamber 40 to the main chamber 50 by the transfer mechanism 17.

【0068】工程3:接続穴形成と配線切断(図7
(c)) 半導体装置100を真空中に置き、修正すべき配線101上の
保護膜105及び絶縁膜104に集束イオンビーム55を照射・
走査し、そのスパッタリング作用によって、上記保護膜
105及び絶縁膜104を局所的に除去して配線101を露出さ
せる(接続穴形成)。あるいは、上記方法により露出し
た配線101にイオンビームをさらに照射して該配線101を
除去する(配線切断)。これらの加工状態は被加工部か
ら生ずる2次イオンあるいは2次電子を検出器57で取り
込み、イオンビーム55の走査信号に同期させてモニタT
V(図示せず)に表示することにより、走査イオン顕微
鏡像として観察することができる。また、加工前に半導
体装置100内のアライメント・マークを走査イオン顕微鏡
像として取り込み、これを基準に加工の位置決めを行
う。さらに、検出器57で取り込んだ2次イオンあるいは
2次電子によって加工の終点を知ることができる。
Step 3: Connection hole formation and wiring cutting (FIG. 7)
(c)) Place the semiconductor device 100 in a vacuum and irradiate the focused ion beam 55 on the protective film 105 and the insulating film 104 on the wiring 101 to be corrected.
Scanning and the above protective film by the sputtering action
The wiring 101 is exposed by locally removing 105 and the insulating film 104 (connection hole formation). Alternatively, the wiring 101 exposed by the above method is further irradiated with an ion beam to remove the wiring 101 (cutting the wiring). The processing state is such that secondary ions or secondary electrons generated from the processed portion are captured by the detector 57 and synchronized with the scanning signal of the ion beam 55 to be monitored by the monitor T.
By displaying the image on V (not shown), it can be observed as a scanning ion microscope image. Before processing, alignment marks in the semiconductor device 100 are captured as a scanning ion microscope image, and processing is positioned based on this image. Further, the end point of the processing can be known from the secondary ions or secondary electrons captured by the detector 57.

【0069】尚、上記イオンビーム照射を保護膜105や
配線101のエッチングガス雰囲気中で行い、該ビーム55
のエネルギによってエンハンスされたエッチングガスの
化学反応によって、上記接続穴1の形成や配線切断を行
っても良い。その場合、エッチングガス供給手段をメイ
ンチャンバ50に設けておく必要が有る。ここで用いるエ
ッチングガスは、接続穴1形成の場合には除去対象が保
護膜105及び絶縁膜104であり、何れもSiの酸化物ある
いは窒化物で形成しているため、フッ素系のガス(例え
ば、CF4,CHF3,XeF2,等)が有効である。一
方、配線101の切断については塩素系のガス(Cl2,C
Cl4,BCl3,SiCl4,等)が有効である。
The above ion beam irradiation is performed in an etching gas atmosphere for the protective film 105 and the wiring 101, and the beam 55 is irradiated.
The connection hole 1 and the wiring may be cut by a chemical reaction of the etching gas enhanced by the energy of the etching gas. In that case, it is necessary to provide an etching gas supply unit in the main chamber 50. The etching gas used here is a fluorine-based gas (for example, since the protective film 105 and the insulating film 104 are removed from the protective film 105 and the insulating film 104 in the case of forming the connection hole 1, both of which are formed of Si oxide or nitride). , CF 4 , CHF 3 , XeF 2 , etc.) are effective. On the other hand, regarding the cutting of the wiring 101, a chlorine-based gas (Cl 2 , C 2
Cl 4 , BCl 3 , SiCl 4 , etc.) are effective.

【0070】上記工程後、配線101上にバリア膜102が予
め形成されている場合には導電物質充填(穴埋め)を行
い、バリア膜102が無い場合にはバリア膜102を形成した
後、穴埋めを行う。この工程の振り分けは、配線の構造
(バリア膜の有無)を修正データとして制御部に入力し
ておくことで自動的に行うことが可能である。
After the above process, if the barrier film 102 is formed on the wiring 101 in advance, filling with a conductive material (filling the hole) is performed. If there is no barrier film 102, the filling of the hole is performed after forming the barrier film 102. Do. The distribution of the steps can be automatically performed by inputting the wiring structure (presence or absence of the barrier film) as correction data to the control unit.

【0071】工程4:バリア膜形成(図8(a)) 先ず、修正データに基づいてバリア膜102の形成膜厚を
決定する。即ち、図5に示すように前工程3で形成した
接続穴1が微細深穴でないならば、前述の如く10〜500n
m程度に形成する。逆に微細深穴の場合には、接続穴1
の開口寸法と上記レーザ照射光学系60で得られるスポッ
ト径とを比較し、開口寸法がスポット径よりも大きい場
合にはレーザCVDが可能な深さまでバリア膜を形成
し、開口寸法がスポット径よりも小さい場合には接続穴
の開口部までバリア膜を形成する。該バリア膜形成はF
IB−CVDを用いて行う。この理由は、集束イオンビ
ーム(FIB)は用いるレンズの焦点距離が長く、しか
も得られるスポット径が小さいことから、微細深穴の穴
底部にビームを選択照射するに適しているためである。
Step 4: Barrier Film Formation (FIG. 8A) First, the film thickness of the barrier film 102 is determined based on the correction data. That is, if the connection hole 1 formed in the previous step 3 is not a fine deep hole as shown in FIG.
m. Conversely, in the case of a fine deep hole, connection hole 1
Compare the opening size of the laser irradiation optical system 60 and the spot size obtained, and if the opening size is larger than the spot size, form a barrier film to a depth capable of laser CVD, and set the opening size larger than the spot size. If it is smaller, a barrier film is formed up to the opening of the connection hole. The barrier film is formed by F
This is performed using IB-CVD. The reason for this is that the focused ion beam (FIB) is suitable for selectively irradiating the beam to the bottom of a fine deep hole because the focal length of the lens used is long and the obtained spot diameter is small.

【0072】バリア膜形成手順として、先ず半導体装置
100をそのままイオンビーム光学系52の下に置いた状態
でCVDガスを導入する。該雰囲気中で走査イオン顕微
鏡像等により位置合わせ後、前工程で形成した接続穴1
内にイオンビーム55を照射・走査し、そのエネルギーに
よりCVDガスを分解せしめ、接続穴1内にバリア膜10
2を上記所定の厚さに形成する。本工程で用いるCVD
ガスは、イオンビーム55の照射によって分解し、前記バ
リア膜102としての効果を発揮するものなら何れでも良
い。例えば、Cr(CO)6,Ni(CO)4,W(CO)6,等
のカルボニル化合物、TiI,WF6,WCl6,等のハロ
ゲン化合物、等が有り、上記FIB−CVDによりC
r,Ni,W,Ti等を析出する。
As a barrier film forming procedure, first, a semiconductor device
A CVD gas is introduced while 100 is directly placed under the ion beam optical system 52. After the alignment in the atmosphere by a scanning ion microscope image or the like, the connection hole 1 formed in the previous step is formed.
The ion beam 55 is irradiated and scanned into the inside, the CVD gas is decomposed by the energy, and the barrier film 10 is inserted into the connection hole 1.
2 is formed to the predetermined thickness. CVD used in this process
The gas is decomposed by the irradiation of the ion beam 55, and any gas may be used as long as the gas exhibits the effect as the barrier film 102. For example, carbonyl compounds such as Cr (CO) 6 , Ni (CO) 4 , W (CO) 6 , and halogen compounds such as TiI, WF 6 , WCl 6 , etc. are available.
r, Ni, W, Ti, etc. are deposited.

【0073】工程5:導電物質充填(穴埋め)(図8
(b)(c)) 本工程においても修正データに基づいて穴埋めに用いる
エネルギービームの選択を行う。即ち、図6に示すよう
に接続穴1が微細深穴でないならば、レーザCVDのみ
で埋め込む。逆に微細深穴の場合には、接続穴1の開口
寸法とレーザ照射光学系60で得られるスポット径とを比
較し、開口寸法がスポット径よりも大きい場合には、一
次穴埋めとしてFIB−CVDでレーザCVDが可能な
深さまで埋め込み、次いでレーザCVDで接続穴1の開
口部まで埋め込む2段階の穴埋めを行う。開口寸法がス
ポット径よりも小さい場合には接続穴の開口部までFI
B−CVDのみで穴埋めを行う。尚、前記バリア膜形成
工程において、接続穴1の開口部までバリア膜102を形
成した接続穴1に対しては穴埋めを行わない。
Step 5: Filling conductive material (filling holes) (FIG. 8)
(b) (c)) Also in this step, an energy beam to be used for filling the holes is selected based on the correction data. That is, if the connection hole 1 is not a fine deep hole as shown in FIG. 6, it is buried only by laser CVD. Conversely, in the case of a fine deep hole, the opening size of the connection hole 1 is compared with the spot diameter obtained by the laser irradiation optical system 60. If the opening size is larger than the spot diameter, FIB-CVD is performed as primary filling. Then, two-stage filling is performed to fill up the opening of the connection hole 1 by laser CVD. If the opening size is smaller than the spot diameter, the FI
Filling is performed only by B-CVD. Note that, in the barrier film forming step, the connection hole 1 in which the barrier film 102 is formed up to the opening of the connection hole 1 is not filled.

【0074】上記穴埋めにおいて、FIB−CVDとレ
ーザCVDとの2段階の穴埋めを行う理由は、FIB−
CVDは上記バリア膜形成において述べた如く、微細深
穴の穴底部にビームを選択照射して穴底から成膜するに
適しているものの、成膜速度が低い。これに対してレー
ザCVDは、前記従来技術で述べたようにFIB−CV
Dほど微細深穴に適していないが、成膜速度が高いとい
う利点が有る。これらの特長を活かし、できるだけ短時
間で確実な接続を図ったためである。
The reason why the two-stage filling of FIB-CVD and laser CVD is performed in the above-mentioned filling process is as follows.
As described above in the formation of the barrier film, CVD is suitable for selectively irradiating a beam to the bottom of a fine deep hole to form a film from the bottom of the hole, but the film forming speed is low. On the other hand, laser CVD uses FIB-CV as described in the prior art.
Although it is not as suitable for a deep hole as D, it has the advantage that the film formation rate is high. This is because these features were utilized to ensure reliable connection in the shortest possible time.

【0075】先ず、FIB−CVDによる穴埋めについ
て述べる。バリア膜形成同様、CVDガスを導入し該雰
囲気中で位置合わせ後、接続穴1内にイオンビーム55を
修正データに基づいて一定時間、照射・走査し、そのエ
ネルギーによりCVDガスを分解せしめ、接続穴1内に
導電物質3を上記所定の深さまで充填する。FIB−C
VDによる穴埋めを必要とする全ての接続穴1に対して
この様に、位置合わせ・イオンビーム照射を繰り返し行
ったならば、ステージ51を移動してレーザ照射光学系60
の直下に半導体装置100を位置させる。
First, the filling of holes by FIB-CVD will be described. Similar to the formation of the barrier film, after introducing a CVD gas and positioning in the atmosphere, the ion beam 55 is irradiated and scanned in the connection hole 1 for a certain period of time based on the correction data, and the CVD gas is decomposed by the energy, and the connection is made. The hole 1 is filled with the conductive material 3 to the predetermined depth. FIB-C
When positioning and ion beam irradiation are repeatedly performed on all the connection holes 1 that need to be filled by VD, the stage 51 is moved to the laser irradiation optical system 60.
The semiconductor device 100 is located directly under the device.

【0076】次にレーザCVDにより穴埋めを行う。先
ず修正データに基づき、図10に示すようにレーザ照射光
学系60内のアフォーカル・ズーム光学系65を用いて光束
径D0のレーザ光62を所定の光束径Dにすべく調整し、
さらに矩形開口スリット66を用いて光束径D0に絞られ
たレーザ光62の周縁部を遮り、光束径を更に小さくす
る。これらによってレーザ光62に対する対物レンズ53の
実効的なN・A・は低下するため、レーザ光62の最小スポ
ット径は大きくなるが焦点深度も深くなる。一方、観察
光は上記レーザ光62のように光束径を絞られることな
く、対物レンズ53の入射瞳一杯に入射するため、該対物
レンズ53本来のN・A・で試料面(半導体装置100表面)
上に微小なスポット径で集光される。
Next, hole filling is performed by laser CVD. First, based on the correction data, as shown in FIG. 10, an afocal zoom optical system 65 in a laser irradiation optical system 60 is used to adjust the laser beam 62 having a light beam diameter D 0 to a predetermined light beam diameter D.
Further, the rectangular aperture slit 66 is used to block the peripheral edge of the laser beam 62 narrowed to the beam diameter D 0 , thereby further reducing the beam diameter. As a result, the effective NA of the objective lens 53 with respect to the laser beam 62 decreases, so that the minimum spot diameter of the laser beam 62 increases, but the depth of focus also increases. On the other hand, since the observation light enters the entrance pupil of the objective lens 53 without being narrowed in the beam diameter unlike the laser beam 62, the sample surface (the surface of the semiconductor device 100) )
The light is focused on a small spot diameter on the top.

【0077】上記の如く光学系の設定が終了したなら
ば、ステージ51を移動して、穴埋めすべき接続穴1の位
置決めを行う。本光学系60には前述の如く自動焦点機構
を備えているため、半導体装置100表面は常に対物レン
ズ53の焦点位置にあり、微小スポットの観察光で位置決
めを行える。上記位置決めにより光軸と接続穴1の中心
とを一致させたならば、ステージ51をZ方向に上昇させ
る。その移動量は修正データの一つである接続穴1の深
さHに基づいて決められ、深さHの1/2(=H/2)
である。次いで、レーザ照射パワーを設定する。
When the setting of the optical system is completed as described above, the stage 51 is moved to position the connection hole 1 to be filled. Since the optical system 60 is provided with the automatic focusing mechanism as described above, the surface of the semiconductor device 100 is always at the focal position of the objective lens 53, and positioning can be performed with observation light of a minute spot. When the optical axis is aligned with the center of the connection hole 1 by the above positioning, the stage 51 is raised in the Z direction. The movement amount is determined based on the depth H of the connection hole 1 which is one of the correction data, and is 1 / of the depth H (= H / 2).
It is. Next, the laser irradiation power is set.

【0078】上記設定終了後、CVDガス雰囲気中で接
続穴1内にレーザ照射を行う。レーザ光62は接続穴1の
穴底に効率良く照射され、該部分を加熱するため、導電
物質3の析出が該穴底部から析出する。レーザ照射は接
続穴1の寸法に応じて一定時間行っても良いが、接続穴
1の開口部からの観察光の反射強度あるいは光量の変化
を捕らえて終点の判定を行った方が歩留まりの良い穴埋
めを行える。
After the above setting, laser irradiation is performed in the connection hole 1 in a CVD gas atmosphere. The laser beam 62 is efficiently applied to the bottom of the connection hole 1 to heat the portion, so that the conductive material 3 precipitates from the bottom of the hole. The laser irradiation may be performed for a certain period of time according to the dimensions of the connection hole 1, but the yield is better when the change in the reflection intensity or the amount of the observation light from the opening of the connection hole 1 is detected and the end point is determined. Fill in the holes.

【0079】本穴埋め工程で用いるCVD材料ガスは、
イオンビームやレーザ光等のエネルギービームの照射に
よって分解し、導電性物質3を生成するものならば何れ
でも良い。例えば、Mo(CO)6,W(CO)6,Ni(CO)
4,等の金属カルボニル、MoF6,WF6,等のハロゲン
化合物、トリイソブチルアルミニウム(TIBA),ト
リメチルアルミニウムハライド(TMAH),等のアル
キル化合物、等の他、ジメチル金アセチルアセトネート
(Me2Au(acac)),ジメチル金ヘキサフルオロアセチ
ルアセトネート(Me2Au(hfac)),カッパビスヘキサ
フルオロアセチルアセトネート(Cu(hfac)2),等であ
る。そして、Mo(CO)6やMoF6からはMoが導電物質1
3として析出し、W(CO)6やWF6からはW,Ni(CO)
4からはNi,TIBAやTMAHからはAl,Me2Au(a
cac)やMe2Au(hfac)からはAu,Cu(hfac)2からはCu
が得られる。
The CVD material gas used in this hole filling step is:
Any material may be used as long as it is decomposed by irradiation of an energy beam such as an ion beam or a laser beam to generate the conductive substance 3. For example, Mo (CO) 6 , W (CO) 6 , Ni (CO)
4, metal carbonyl etc., MoF 6, WF 6, halogen compounds such as triisobutylaluminum (TIBA), trimethyl aluminum halide (TMAH), alkyl compounds such as other like, dimethyl gold acetylacetonate (Me 2 Au (acac)), dimethyl gold hexafluoroacetylacetonate (Me 2 Au (hfac)) , kappa-bis hexafluoroacetylacetonate (Cu (hfac) 2), and so on. Mo is a conductive material 1 from Mo (CO) 6 or MoF 6.
It precipitates as 3, and from W (CO) 6 and WF 6 , W, Ni (CO)
4 from Ni, TIBA and TMAH from Al, Me 2 Au (a
cac) and Me 2 Au (hfac), and Cu from Cu (hfac) 2.
Is obtained.

【0080】また、エネルギービームとして集束イオン
ビーム55やレーザ光62の他に、電子ビームも用い得る。
電子ビームもレンズによって半導体装置100上に微細に
集束させて用いる。電子ビームも集束イオンビーム同
様、用いているレンズの焦点距離が長い(=N.A.が小
さい)ものの、得られるビームのスポット径が小さいこ
とから、微細深穴への埋め込みにおいても穴底部のみに
ビームを照射できるため、前工程のバリア膜形成や穴埋
めに適用できる。しかし、FIB−CVDと同様に成膜
速度が遅いため、接続穴1の体積及び数が多大なほど修
正時間が長大化する。従って、穴埋めに該電子ビームを
採用してもレーザ光と併用した方が効率的である。尚、
該電子ビームや集束イオンビームを微細スポットにして
照射・走査しても良いが、レーザ照射光学系60に設けた
矩形開口スリット66の様なビーム整形手段を設け、該手
段で整形したビームを接続穴1内に投影・照射しても良
い。その際、ビームを間歇的に照射した方がCVDガス
の入れ替わりに合致して膜質良く形成できることもあ
る。
In addition to the focused ion beam 55 and the laser beam 62, an electron beam can be used as the energy beam.
The electron beam is also used after being finely focused on the semiconductor device 100 by a lens. Like a focused ion beam, an electron beam has a long focal length (= N.A. Is small) of the lens used, but the spot diameter of the obtained beam is small. Can be applied to the barrier film formation and hole filling in the previous process. However, since the film formation rate is slow as in the case of FIB-CVD, the larger the volume and number of the connection holes 1, the longer the correction time. Therefore, even if the electron beam is used for filling the hole, it is more efficient to use the electron beam together with the laser beam. still,
The electron beam or the focused ion beam may be irradiated and scanned in the form of a fine spot, but a beam shaping means such as a rectangular aperture slit 66 provided in the laser irradiation optical system 60 is provided, and the beam shaped by the means is connected. The light may be projected and irradiated into the hole 1. In this case, intermittent irradiation of the beam may be formed with good film quality in accordance with the replacement of the CVD gas.

【0081】上記手段により全ての接続穴1への埋め込
みを終えたならば、次にレーザCVDを用いて配線形成
を行う。
When the embedding into all the connection holes 1 is completed by the above-described means, wiring is formed by using laser CVD.

【0082】工程5:配線形成(図9(a)) 本工程での基本的な動作としては、図9(a)に示すごと
く、修正データに基づいてCVD材料ガス雰囲気中でレ
ーザ光62を照射すると共にステージ51を移動し、導電物
質を充填した対を成す接続穴間を走査して修正配線4を
付加形成する。
Step 5: Wiring Formation (FIG. 9A) As a basic operation in this step, as shown in FIG. 9A, a laser beam 62 is irradiated in a CVD material gas atmosphere based on correction data as shown in FIG. At the same time as the irradiation, the stage 51 is moved to scan between the pair of connection holes filled with the conductive material, and the correction wiring 4 is additionally formed.

【0083】該配線形成時、自動焦点機構を作動させて
おくことにより、半導体装置100の表面は常に合焦位置
に有るため、安定した配線が形成できる。
By operating the automatic focusing mechanism during the formation of the wiring, the surface of the semiconductor device 100 is always at the in-focus position, so that a stable wiring can be formed.

【0084】本工程に用いるレーザ光は、開口投影方式
あるいは集光方式のどちらによるものでも良いが、いろ
いろな幅の配線を形成したい場合には、矩形開口スリッ
ト66の開口寸法を変えることで、半導体装置100の表面
への投影像(レーザ光)の大きさ変えられる開口投影方式
が適している。また、微細配線を形成したい場合には、
高N.A.の対物レンズ53の入射瞳一杯にレーザ光を入射
することで微細なスポット径が得られる集光方式が有利
である。従って、込み入った部分、例えば接続穴1が密
集している部分などから修正配線4を引き出す場合には
集光方式を用い、他の修正配線4と干渉しない部分では
低抵抗化が図れる開口投影方式を用いる。
The laser beam used in this step may be of either the aperture projection type or the condensing type. However, when wiring of various widths is desired to be formed, the opening size of the rectangular aperture slit 66 is changed. An aperture projection method in which the size of a projection image (laser light) on the surface of the semiconductor device 100 can be changed is suitable. Also, if you want to form fine wiring,
It is advantageous to use a condensing method in which a laser beam is incident on the entire entrance pupil of the objective lens 53 having a high NA to obtain a fine spot diameter. Therefore, when the correction wiring 4 is drawn out of a complicated part, for example, a part where the connection holes 1 are densely arranged, a light-condensing method is used, and in a part that does not interfere with other correction wirings 4, an aperture projection method that can reduce the resistance is used. Is used.

【0085】本工程によって半導体装置100上に修正配
線4を全て形成した後、前記第4の従来技術に記載の如
く、CVDガスを排気した高真空中、あるいはH2等の
還元性ガス雰囲気中、あるいはHe,N2,Ar,等の不
活性ガス雰囲気中で上記配線4にレーザ光62を照射して
アニールを行う。このアニール処理により、修正配線4
中の化合物が熱分解して金属成分の比率が増加するた
め、比抵抗が低下する。よって、高速処理を行う論理L
SIの修正等のように接続抵抗をできるだけ低減したい
場合には本アニール処理を用いると良い。
After all of the correction wirings 4 are formed on the semiconductor device 100 by this step, as described in the fourth prior art, a CVD gas is exhausted in a high vacuum or in a reducing gas atmosphere such as H 2. Alternatively, annealing is performed by irradiating the wiring 4 with a laser beam 62 in an atmosphere of an inert gas such as He, N 2 , Ar, or the like. By this annealing process, the repair wiring 4
Since the compound therein thermally decomposes and the ratio of the metal component increases, the specific resistance decreases. Therefore, logic L for performing high-speed processing
When it is desired to reduce the connection resistance as much as possible, for example, when correcting the SI, it is preferable to use this annealing process.

【0086】全ての配線形成(及びアニール処理)を終
えたならば、CVDガスを排気してメインチャンバ50内
を高真空にする。次いで、ゲートバルブ13,15を開いて
搬送手段により、該チャンバ50からクリーニング室30に
半導体装置100をホルダ99ごと搬送し、ゲートバルブ1
3,15を閉じる。
After the formation of all the wirings (and the annealing process), the CVD gas is exhausted to make the inside of the main chamber 50 high vacuum. Next, the gate valves 13 and 15 are opened, and the semiconductor device 100 is transferred together with the holder 99 from the chamber 50 to the cleaning chamber 30 by the transfer means.
Close 3,15.

【0087】工程6:不要緩衝膜除去(図4(c)) 前記工程1と同様に、修正データに基づいてArガスあ
るいはハロゲン系のエッチングガス雰囲気中でプラズマ
を生成し、そのイオンないしラジカルによって修正配線
4下以外の不要な緩衝膜43をスパッタリングあるいは化
学反応を生じせしめてエッチングを行い除去する。
Step 6: Removal of Unnecessary Buffer Film (FIG. 4 (c)) As in Step 1, plasma is generated in an Ar gas or halogen-based etching gas atmosphere based on the correction data, and ions or radicals are generated. Unnecessary buffer film 43 other than under the correction wiring 4 is removed by sputtering or by causing a chemical reaction and etching.

【0088】その後、上記ガスを排気し、ゲートバルブ
12,13を開けて搬送手段によりクリーニング室30からロ
ード・ロック室20に半導体装置100をホルダ99ごと搬送
し、ゲートバルブ12,13を閉じる。そして、ロード・ロ
ック室20を大気開放してホルダ99を取り出し、該ホルダ
99から半導体装置100を外して修正を完了する。
Thereafter, the gas is exhausted, and the gate valve is exhausted.
The semiconductor device 100 is transported together with the holder 99 from the cleaning chamber 30 to the load / lock chamber 20 by the transport means by opening 12 and 13, and the gate valves 12 and 13 are closed. Then, the load / lock chamber 20 is opened to the atmosphere, and the holder 99 is taken out.
The semiconductor device 100 is removed from 99 to complete the correction.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、集束イオン
ビームによる配線切断及び接続穴形成前に緩衝膜を形成
しているため、半導体装置表面でのチャージアップを防
止でき、高精度の接続穴形成が可能となる。また、用い
る装置に電子シャワー等のチャージアップ防止手段を設
ける必要が無いため、装置コストを低くできる。
As described above, according to the present invention, since the buffer film is formed before the wiring is cut by the focused ion beam and the connection hole is formed, the charge-up on the surface of the semiconductor device can be prevented, and the connection with high precision can be prevented. Holes can be formed. Further, since it is not necessary to provide a charge-up preventing means such as an electronic shower in the used apparatus, the apparatus cost can be reduced.

【0090】また、従来技術で緩衝膜形成が困難な微細
深穴でもバリア膜を任意の膜厚で形成可能なため、半導
体装置内配線と導電物質との高抵抗合金の生成防止およ
び密着性の向上が図れ、高信頼度の低抵抗接続が可能と
なる。
In addition, since the barrier film can be formed at an arbitrary thickness even in a fine deep hole where it is difficult to form a buffer film by the conventional technique, it is possible to prevent the formation of a high-resistance alloy between the wiring in the semiconductor device and the conductive material and to improve the adhesion. Improvement can be achieved, and highly reliable low resistance connection can be achieved.

【0091】また、接続穴の寸法に応じて、穴埋めに用
いるエネルギービームを選択するため、導電物質を接続
穴内に確実に充填でき、補修歩留まりが向上する。
Further, since the energy beam used for filling the hole is selected according to the dimensions of the connection hole, the conductive material can be reliably filled in the connection hole, and the repair yield is improved.

【0092】また、レーザ照射光学系に高N.A.の対物
レンズを用い得るため、高分解能な観察及び高精度な位
置決めが可能である。しかも、穴埋め時に接続穴の寸法
に応じて、レーザ光に対する実効的なN.A.を下げると
共に、焦点位置を接続穴内に送りこんでレーザ照射する
ため、導電物質を接続穴内に確実に充填でき、補修歩留
まりが向上する。
Further, since a high NA objective lens can be used for the laser irradiation optical system, high-resolution observation and high-precision positioning are possible. Moreover, according to the dimensions of the connection hole at the time of filling the hole, the effective NA for the laser beam is lowered, and the focal position is fed into the connection hole to irradiate the laser, so that the conductive material can be reliably filled into the connection hole. The repair yield is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明装置の一実施例FIG. 1 shows an embodiment of the apparatus of the present invention.

【図2】本発明装置におけるメインチャンバの概略図FIG. 2 is a schematic view of a main chamber in the apparatus of the present invention.

【図3】本発明装置におけるレーザ照射光学系FIG. 3 is a laser irradiation optical system in the apparatus of the present invention.

【図4】本発明における半導体装置の修正フローFIG. 4 is a flowchart of a semiconductor device modification according to the present invention.

【図5】本発明におけるバリア膜形成フローFIG. 5 is a flowchart of forming a barrier film according to the present invention.

【図6】本発明における穴埋めフローFIG. 6 is a flowchart for filling a hole according to the present invention.

【図7】本発明における半導体装置の修正プロセス
(1)
FIG. 7 is a process (1) for repairing a semiconductor device according to the present invention;

【図8】本発明における半導体装置の修正プロセス
(2)
FIG. 8 is a process (2) for repairing a semiconductor device according to the present invention.

【図9】本発明における半導体装置の修正プロセス
(3)
FIG. 9 is a process (3) for repairing a semiconductor device according to the present invention;

【図10】穴埋めにおける本発明光学系の動作図FIG. 10 is an operation diagram of the optical system of the present invention in filling holes.

【図11】従来技術におけるレーザ加工による接続穴形
FIG. 11 is a view showing a conventional method for forming a connection hole by laser processing;

【図12】集束イオンビームによる接続穴形成FIG. 12: Connection hole formation by focused ion beam

【図13】緩衝膜膜厚とコンタクト抵抗の関係FIG. 13 is a relationship between buffer film thickness and contact resistance.

【図14】第2の従来技術における問題点FIG. 14 is a problem in the second conventional technique.

【図15】従来技術におけるN.A.低減方式によるレー
ザ照射方法
FIG. 15 shows a laser irradiation method using an NA reduction method in the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…接続穴、 2…配線切断穴、 3…導電物質、 4…修正配線、 10…搬送室、 12〜15…ゲートバルブ、 16…搬送アーム、 20…ロード・ロック室、 30…クリーニング室、 33…イオン、 40…緩衝膜付与室、 43…緩衝膜、 50…メインチャンバ、 51…ステージ、 52…イオンビーム照射光学系、 53…対物レンズ、 55…イオンビーム、 60…レーザ照射光学系、 62…レーザ光、 65…アフォーカル・ズーム光学系、 66…矩形開口スリット、 72…結像レンズ、 78…シリンドリカル・レンズ、 79…CCDラインセンサ、 83…縞状パターン・マスク、 99…ホルダ、 100…半導体装置、 101…半導体装置配線、 102…バリア膜。 1: Connection hole, 2: Wiring cut hole, 3: Conductive substance, 4: Correction wiring, 10: Transfer chamber, 12-15: Gate valve, 16: Transfer arm, 20: Load lock chamber, 30: Cleaning chamber, 33… Ion, 40… Buffer film application chamber, 43… Buffer film, 50… Main chamber, 51… Stage, 52… Ion beam irradiation optical system, 53… Objective lens, 55… Ion beam, 60… Laser irradiation optical system, 62: laser beam, 65: afocal zoom optical system, 66: rectangular aperture slit, 72: imaging lens, 78: cylindrical lens, 79: CCD line sensor, 83: stripe pattern mask, 99: holder, 100: semiconductor device, 101: semiconductor device wiring, 102: barrier film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 隆 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 河路 幹規 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 山田 利夫 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 (56)参考文献 特開 昭64−37035(JP,A) 特開 昭63−100746(JP,A) 特開 平1−204448(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Uemura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Production Technology Research Laboratory (72) Inventor Mikiki Kawaji 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo (72) Inventor Toshio Yamada 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo In-house Hitachi, Ltd. Device Development Center (56) References JP-A-64-37035 (JP, A) JP-A-63- 100746 (JP, A) JP-A-1-204448 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/768

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体装置を下記工程を含んで配線を修正
することを特徴とする半導体装置の配線修正方法。 工程1:半導体装置表面のクリーニング 工程2:半導体装置表面への緩衝膜形成 工程3:集束イオンビーム加工による半導体装置の保護
膜への接続穴形成及び配線の露出 工程4:CVD材料ガス雰囲気中で上記接続穴への選択
的な第一のエネルギービーム照射によるバリア膜形成 工程5:CVD材料ガス雰囲気中で上記接続穴への選択
的な第二のエネルギービーム照射による導電物質充填 工程6:CVD材料ガス雰囲気中で半導体装置上にレー
ザ光を相対的に走査せしめ、新たな配線膜を半導体装置
の保護膜上に付加形成 工程7:不要緩衝膜の除去
1. A method for correcting a wiring of a semiconductor device, the method comprising the steps of: Step 1: Cleaning the surface of the semiconductor device Step 2: Forming a buffer film on the surface of the semiconductor device Step 3: Forming connection holes in the protective film of the semiconductor device and exposing the wiring by focused ion beam processing Step 4: In a CVD material gas atmosphere Barrier film formation by selective first energy beam irradiation on the connection hole Step 5: Filling of conductive material by selective second energy beam irradiation on the connection hole in a CVD material gas atmosphere Step 6: CVD material Laser light is relatively scanned over the semiconductor device in a gas atmosphere, and a new wiring film is additionally formed on the protective film of the semiconductor device. Step 7: Removal of unnecessary buffer film
【請求項2】前記第一のエネルギービームが集束イオン
ビームであり、前記第二のエネルギービームがレーザ光
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の配
線修正方法。
2. The method according to claim 1, wherein said first energy beam is a focused ion beam, and said second energy beam is a laser beam.
【請求項3】 半導体装置の表面を被う保護膜の一部を除
去し接続穴を形成して該接続穴の底部に配線を露出さ
せ、該配線を露出させた接続穴を含む前記半導体装置の
表面にCVDガス雰囲気中でレーザ光を選択的に照射し
てCVDガスを分解して導電物質を析出させ、該析出さ
せた導電物質により前記露出させた配線に接続する新た
な配線膜を前記半導体装置の表面に付加形成する方法で
あって、前記接続穴の寸法に応じ、対物レンズに入射す
るレーザ光の光束径を変えることにより対物レンズの実
効的な開口数を変えてレーザ光を照射することを特徴と
する半導体装置の配線修正方法。
3. A semiconductor device including a connection hole in which a portion of a protective film covering a surface of a semiconductor device is removed to form a connection hole, a wiring is exposed at a bottom of the connection hole, and the wiring is exposed. The surface of the substrate is selectively irradiated with laser light in a CVD gas atmosphere to decompose the CVD gas to deposit a conductive material, and to form a new wiring film connected to the exposed wiring by the deposited conductive material. A method of additionally forming on a surface of a semiconductor device, wherein a laser beam is irradiated by changing an effective numerical aperture of an objective lens by changing a light beam diameter of a laser beam incident on the objective lens according to a size of the connection hole. A method for correcting a wiring of a semiconductor device.
【請求項4】 前記付加形成した新たな配線膜に、真空中
或いは還元ガス雰囲気中或いは不活性ガス雰囲気中でレ
ーザを照射して前記新たな配線膜をアニールすることに
より該配線膜の比抵抗を低減せしめることを特徴とする
請求項1乃至3の何れかに記載の半導体装置の配線修正
方法。
4. A new wiring film the additional formation, the specific resistance of the wiring film by annealing the new wiring layer is irradiated with a laser in a vacuum or reducing gas atmosphere or an inert gas atmosphere 4. The method according to claim 1, wherein the number of lines is reduced.
【請求項5】 所定のプロセスを経て内部に配線が形成さ
れ表面を保護膜で被覆された半導体装置の前記内部の配
線に接続する新たな配線膜を付加形成する半導体装置の
修正装置であって、前記半導体装置を出し入れするロー
ドロック室手段と、該ロードロック室手段に搬入された
前記半導体装置を搬送する搬送手段と、プラズマを発生
させる電極を有して該電極で発生させたプラズマにより
前記搬送手段で搬送された前記半導体装置の表面をクリ
ーニング処理するクリーニング手段と、該クリーニング
手段で処理された半導体装置の表面に緩衝膜を形成する
緩衝膜形成手段と、第1のエネルギビームを発生させる
エネルギビーム発生部を有し前記緩衝膜形成手段で緩衝
膜が形成された半導体装置の前記保護膜の一部に前記エ
ネルギビーム発生部で発生させた第1のエネルギビーム
を照射して前記保護膜の一部を除去加工して前記配線の
一部を露出させる除去加工手段と、第2のエネルギビー
ムを発生させるエネルギビーム発生部と第1のCVDガ
スを供給するガス供給部とを有し前記除去加工手段によ
り露出させた前記配線上に前記ガス供給部で第1のCV
Dガスを供給した状態で前記エネルギビーム発生部で発
生させた第2のエネルギビームを照射してバリア膜を局
所形成するバリア膜形成手段と、第3のエネルギビーム
を発生させるエネルギビーム発生部と第2のCVDガス
を供給するガス供給部とを有し前記バリア膜形成手段で
形成したバリア膜上に前記ガス供給部で第2のCVDガ
スを供給した状態で前記エネルギビーム発生部で発生さ
せた第3のエネルギビームを照射して導電物質を析出さ
せる導電物質析出手段とを備えたことを特徴とする半導
体装置の修正装置。
5. The modified apparatus of a semiconductor device to be added forming a new wiring layer to be connected to the internal wiring of a semiconductor device inside wiring is coated with a surface formed with a protective film through a predetermined process A load lock chamber means for taking the semiconductor device in and out, a transport means for transporting the semiconductor device carried in the load lock chamber means, and an electrode for generating plasma, and Cleaning means for cleaning the surface of the semiconductor device transported by the transport means, buffer film forming means for forming a buffer film on the surface of the semiconductor device processed by the cleaning means, and generating a first energy beam An energy beam generating portion provided on a part of the protective film of the semiconductor device having an energy beam generating portion and a buffer film formed by the buffer film forming means; Removing processing means for irradiating the first energy beam generated in step 1 to remove a part of the protective film to expose a part of the wiring; and an energy beam generating unit for generating a second energy beam. A gas supply unit for supplying a first CVD gas; and a first CV on the wiring exposed by the removal processing means.
A barrier film forming unit configured to locally form a barrier film by irradiating the second energy beam generated by the energy beam generating unit with the D gas supplied, and an energy beam generating unit configured to generate a third energy beam A gas supply unit for supplying a second CVD gas; a gas supply unit configured to generate a second CVD gas on the barrier film formed by the barrier film formation unit in a state where the second CVD gas is supplied by the energy beam generation unit; And a conductive material depositing means for radiating a third energy beam to deposit a conductive material.
【請求項6】 前記第1のエネルギビームと前記第2のエネ
ルギビームが集束イオンビームであって、前記第3のエ
ネルギビームがレーザ光であることを特徴とする請求項
5記載の半導体装置の修正装置。
Wherein said first energy beam and the second energy beam is a focused ion beam, of the third semiconductor device according to claim 5, wherein the energy beam is characterized in that it is a laser beam Correction device.
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