JP3254048B2 - 金属パターン膜形成方法 - Google Patents
金属パターン膜形成方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集束イオンビームを使っ
た金属パターン膜の形成方法、特に半導体集積装置の配
線を変更する新規の回路パターンの形成方法に関するも
のである。
た金属パターン膜の形成方法、特に半導体集積装置の配
線を変更する新規の回路パターンの形成方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の集束イオンビーム装置は、液体金
属イオン源からイオンを引き出す引き出し電極と、その
イオンを集束イオンビーム１０にするアパーチャ及び静
電レンズと、その集束イオンビーム１０を試料５の表面
の所定領域に走査しながら照射するための偏向電極より
なるイオンビーム照射装置２、及び集束イオンビームの
照射により試料５上にＣＶＤによる薄膜形成させるため
に有機化合物蒸気を試料５表面に供給する（吹きつけ
る）ガス吹きつけ装置装置３が試料室１に装着されてい
る。
属イオン源からイオンを引き出す引き出し電極と、その
イオンを集束イオンビーム１０にするアパーチャ及び静
電レンズと、その集束イオンビーム１０を試料５の表面
の所定領域に走査しながら照射するための偏向電極より
なるイオンビーム照射装置２、及び集束イオンビームの
照射により試料５上にＣＶＤによる薄膜形成させるため
に有機化合物蒸気を試料５表面に供給する（吹きつけ
る）ガス吹きつけ装置装置３が試料室１に装着されてい
る。
【０００３】試料５表面の所定領域で繰り返し走査され
た集束イオンビーム１０は、試料５表面の所定領域をス
パッタエッチングする。この際、ガス吹きつけ装置３は
オフにされている。このスパッタエッチングにより、試
料５を構成する物質、例えば、半導体素子の配線部分等
は除去される。
た集束イオンビーム１０は、試料５表面の所定領域をス
パッタエッチングする。この際、ガス吹きつけ装置３は
オフにされている。このスパッタエッチングにより、試
料５を構成する物質、例えば、半導体素子の配線部分等
は除去される。
【０００４】また、集束イオンビーム１０の繰り返し走
査により試料５表面の加工する領域は以下のようにして
決定される。試料５のある程度の領域にて集束イオンビ
ーム１０を走査しながら照射し、その照射により試料５
表面から発生する二次粒子を検出器６によって検出し、
画像表示装置７によって試料５の表面像を観察する。こ
の表面像の観察により、イオンビーム照射装置２の偏向
電圧を制御して、集束イオンビーム１０の走査範囲（加
工領域）を設定する。この設定により、試料５の表面の
所定領域で集束イオンビーム１０は繰り返し走査され
る。
査により試料５表面の加工する領域は以下のようにして
決定される。試料５のある程度の領域にて集束イオンビ
ーム１０を走査しながら照射し、その照射により試料５
表面から発生する二次粒子を検出器６によって検出し、
画像表示装置７によって試料５の表面像を観察する。こ
の表面像の観察により、イオンビーム照射装置２の偏向
電圧を制御して、集束イオンビーム１０の走査範囲（加
工領域）を設定する。この設定により、試料５の表面の
所定領域で集束イオンビーム１０は繰り返し走査され
る。
【０００５】さらに、ガス吹きつけ装置３をオンする
と、ガス吹きつけ装置３によって試料５表面に有機化合
物蒸気（一般に、金属有機化合物であるＷ（ＣＯ）6 ）
が吹きつけられる。同時に、集束イオンビーム１０を試
料５表面の所定領域へ繰り返し走査して照射することに
より、試料の所定領域に薄膜形成を行う。この有機化合
物蒸気は、試料表面に吸着し、その吸着した有機化合物
は、集束イオンビームの照射により、分解して、試料５
表面の所定領域に金属パターン膜が形成される。
と、ガス吹きつけ装置３によって試料５表面に有機化合
物蒸気（一般に、金属有機化合物であるＷ（ＣＯ）6 ）
が吹きつけられる。同時に、集束イオンビーム１０を試
料５表面の所定領域へ繰り返し走査して照射することに
より、試料の所定領域に薄膜形成を行う。この有機化合
物蒸気は、試料表面に吸着し、その吸着した有機化合物
は、集束イオンビームの照射により、分解して、試料５
表面の所定領域に金属パターン膜が形成される。
【０００６】以上の機能を用い、特に半導体集積装置や
プリント回路基板の配線変更等に利用されている。
プリント回路基板の配線変更等に利用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記集束イオンビーム
照射によるスバッタエッチングによる配線の切断及び集
束イオンビーム照射と同時にその照射の位置に局所的に
金属有機化合物蒸気を吹きつけて、新規の配線を形成す
る方法を用いて半導体装置の回路配線変更を行う際、従
来金属有機化合物蒸気としてＷ（ＣＯ）6 (タングステ
ンヘキサカルボニル又はヘキサカルボニルタングステン
とも言う））ガスを用いてタングステンを主成分とする
金属パターン膜を形成していた。このタングステン膜は
１〜３×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有するため、高速素
子や大電流を流すもの等に用いるには抵抗が大きすぎる
という問題があった。
照射によるスバッタエッチングによる配線の切断及び集
束イオンビーム照射と同時にその照射の位置に局所的に
金属有機化合物蒸気を吹きつけて、新規の配線を形成す
る方法を用いて半導体装置の回路配線変更を行う際、従
来金属有機化合物蒸気としてＷ（ＣＯ）6 (タングステ
ンヘキサカルボニル又はヘキサカルボニルタングステン
とも言う））ガスを用いてタングステンを主成分とする
金属パターン膜を形成していた。このタングステン膜は
１〜３×１０-4Ω・ｃｍの比抵抗を有するため、高速素
子や大電流を流すもの等に用いるには抵抗が大きすぎる
という問題があった。
【０００８】前述したような集束イオンビームＣＶＤ法
によるタングステン膜には、カーボンやイオンビームの
成分等の不純物が含まれるため、理想的な比抵抗値を有
していないものである。このように一般に、金属有機化
合物蒸気を試料の表面に吹きつけて、集束イオンビーム
を照射して金属パターン膜を形成する、イオンビームに
よるＣＶＤでは、その金属膜は、本来（純金属）の比抵
抗値を有しない。比抵抗値は高くなる。
によるタングステン膜には、カーボンやイオンビームの
成分等の不純物が含まれるため、理想的な比抵抗値を有
していないものである。このように一般に、金属有機化
合物蒸気を試料の表面に吹きつけて、集束イオンビーム
を照射して金属パターン膜を形成する、イオンビームに
よるＣＶＤでは、その金属膜は、本来（純金属）の比抵
抗値を有しない。比抵抗値は高くなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、試料上の新規パターン膜を形成する箇所
に、集束イオンビームを繰り返し走査しながら照射し、
それと同時に金属有機化合物蒸気を吹きつけて、金属パ
ターン膜を形成し、その後、形成した金属パターン膜の
表面に電気メッキにて金属膜を形成する金属パターン膜
形成方法である。
に本発明は、試料上の新規パターン膜を形成する箇所
に、集束イオンビームを繰り返し走査しながら照射し、
それと同時に金属有機化合物蒸気を吹きつけて、金属パ
ターン膜を形成し、その後、形成した金属パターン膜の
表面に電気メッキにて金属膜を形成する金属パターン膜
形成方法である。
【００１０】
【作用】一般に、半導体集積装置は、概略基板、配線、
素子及び絶縁膜にて構成されている。そして、バンプを
除く半導体集積装置全体は、絶縁膜（パッシベーション
膜）に覆われている。そして、新規の配線を行う為に
は、通常集束イオンビーム照射により所定位置の絶縁膜
を除去し、配線を露出させる。配線を露出させた２箇所
の間を電気的に繋ぐような領域に、従来例に示した集束
イオンビームを使ったＣＶＤ法により、新規配線として
金属パターン膜を形成する。これにより、半導体集積装
置は、バンプと新規配線部分で金属が半導体集積装置の
表面に露出し、その他の部分は絶縁膜にて覆われること
になる。この新規配線の比抵抗は、前述したように、高
いものになる。
素子及び絶縁膜にて構成されている。そして、バンプを
除く半導体集積装置全体は、絶縁膜（パッシベーション
膜）に覆われている。そして、新規の配線を行う為に
は、通常集束イオンビーム照射により所定位置の絶縁膜
を除去し、配線を露出させる。配線を露出させた２箇所
の間を電気的に繋ぐような領域に、従来例に示した集束
イオンビームを使ったＣＶＤ法により、新規配線として
金属パターン膜を形成する。これにより、半導体集積装
置は、バンプと新規配線部分で金属が半導体集積装置の
表面に露出し、その他の部分は絶縁膜にて覆われること
になる。この新規配線の比抵抗は、前述したように、高
いものになる。
【００１１】ここで、新規配線を電気メッキ液に浸し、
そして陰極に導通させ、また、陽極をその電気メッキ液
に浸し所定の電圧または、電流にて電気メッキすると、
新規配線の表面に比抵抗の小さい金属が析出される。そ
して、新規配線の電気抵抗は小さくなり、高速演算用半
導体集積装置の回路配線として新規配線は使用できるこ
とになる。
そして陰極に導通させ、また、陽極をその電気メッキ液
に浸し所定の電圧または、電流にて電気メッキすると、
新規配線の表面に比抵抗の小さい金属が析出される。そ
して、新規配線の電気抵抗は小さくなり、高速演算用半
導体集積装置の回路配線として新規配線は使用できるこ
とになる。
【００１２】ここで、電気メッキするときには、ＣＶＤ
により形成された金属パターン膜とバンプのみが電気メ
ッキ液と接触することになり、そして陰極となっている
ＣＶＤにより形成された金属パターン膜のみに、電気メ
ッキされることになる。
により形成された金属パターン膜とバンプのみが電気メ
ッキ液と接触することになり、そして陰極となっている
ＣＶＤにより形成された金属パターン膜のみに、電気メ
ッキされることになる。
【００１３】
【実施例】本発明による金属パターン膜形成方法を図面
を基づいて説明する。まず初めに、電気的に結線する２
つの配線を有する試料５を、図２に示した集束イオンビ
ーム装置にて観察する。なお、試料５は高速演算用半導
体集積装置である。試料５を図２の集束イオンビーム装
置の試料ステージ４に載置し、イオンビーム照射装置２
により集束イオンビーム１０を走査させながら試料５に
照射する。試料５への集束イオンビーム照射により、試
料表面から発生する二次荷電粒子を検出器６にて検出
し、検出器６からの信号に基づいて画像表示装置７へ試
料５の表面画像を表示する。なお、集束イオンビーム装
置の詳細な説明は従来技術の項で説明したのでここでは
省略する。
を基づいて説明する。まず初めに、電気的に結線する２
つの配線を有する試料５を、図２に示した集束イオンビ
ーム装置にて観察する。なお、試料５は高速演算用半導
体集積装置である。試料５を図２の集束イオンビーム装
置の試料ステージ４に載置し、イオンビーム照射装置２
により集束イオンビーム１０を走査させながら試料５に
照射する。試料５への集束イオンビーム照射により、試
料表面から発生する二次荷電粒子を検出器６にて検出
し、検出器６からの信号に基づいて画像表示装置７へ試
料５の表面画像を表示する。なお、集束イオンビーム装
置の詳細な説明は従来技術の項で説明したのでここでは
省略する。
【００１４】図１ａのように、画像表示装置７に表示さ
れた試料５の画像から、試料５の今後の加工すべき領域
を設定する。まず、試料５の表面全体は、絶縁膜に覆わ
れているため、電気的に結線する２つの配線２０上の所
定位置で所定の領域２１を設定する。この領域は、絶縁
膜を除去し、配線２０を露出する絶縁膜除去領域２１で
ある。
れた試料５の画像から、試料５の今後の加工すべき領域
を設定する。まず、試料５の表面全体は、絶縁膜に覆わ
れているため、電気的に結線する２つの配線２０上の所
定位置で所定の領域２１を設定する。この領域は、絶縁
膜を除去し、配線２０を露出する絶縁膜除去領域２１で
ある。
【００１５】次に、新規配線を形成する領域２２（以
下、新規配線領域と言う）を設定する。図２に示した集
束イオンビーム装置の図示しない記憶装置により、これ
ら絶縁膜除去領域１１と新規配線領域２２を記憶させ
る。イオンビーム照射装置２からの集束イオンビーム１
０の走査領域を絶縁膜除去領域２１に設定し、集束イオ
ンビーム１０を試料５の表面を繰り返し走査させながら
照射する。そうすることにより、絶縁膜除去領域２１の
絶縁膜は、イオンのスパッタリングにより、除去され、
配線２０が露出する。絶縁膜除去は、試料５の表面から
発生する二次荷電粒子を検出器６にて検出することによ
り、確認することができる。さらには、所定回数の集束
イオンビーム走査を予め求め、その回数を繰り返し走査
することにより、完全に絶縁膜を除去することができ
る。
下、新規配線領域と言う）を設定する。図２に示した集
束イオンビーム装置の図示しない記憶装置により、これ
ら絶縁膜除去領域１１と新規配線領域２２を記憶させ
る。イオンビーム照射装置２からの集束イオンビーム１
０の走査領域を絶縁膜除去領域２１に設定し、集束イオ
ンビーム１０を試料５の表面を繰り返し走査させながら
照射する。そうすることにより、絶縁膜除去領域２１の
絶縁膜は、イオンのスパッタリングにより、除去され、
配線２０が露出する。絶縁膜除去は、試料５の表面から
発生する二次荷電粒子を検出器６にて検出することによ
り、確認することができる。さらには、所定回数の集束
イオンビーム走査を予め求め、その回数を繰り返し走査
することにより、完全に絶縁膜を除去することができ
る。
【００１６】次に、集束イオンビーム１０の走査領域を
新規配線領域２２に設定し、集束イオンビーム１０を試
料５の表面を繰り返し走査させながら照射し、それと同
時に、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6 )
蒸気を新規配線領域２２にガス吹きつけ装置３のノズル
を用いて吹きつける。
新規配線領域２２に設定し、集束イオンビーム１０を試
料５の表面を繰り返し走査させながら照射し、それと同
時に、モリブデンヘキサカルボニル（Ｍｏ（ＣＯ）6 )
蒸気を新規配線領域２２にガス吹きつけ装置３のノズル
を用いて吹きつける。
【００１７】試料５の表面に吹きつけられたＭｏ（Ｃ
Ｏ）6 蒸気は、試料５の表面に吸着し、そして、集束イ
オンビーム１０の照射により、Ｍｏ（ＣＯ）6 は分解し
て、金属のMoの膜が形成される。そして、新規配線領域
２２内で繰り返し走査して集束イオンビーム１０を照射
するため、新規配線領域２２にMoのパターン膜が形成さ
れる。つまり、試料5 である高速演算用半導体集積装置
に新たな配線回路が形成される。
Ｏ）6 蒸気は、試料５の表面に吸着し、そして、集束イ
オンビーム１０の照射により、Ｍｏ（ＣＯ）6 は分解し
て、金属のMoの膜が形成される。そして、新規配線領域
２２内で繰り返し走査して集束イオンビーム１０を照射
するため、新規配線領域２２にMoのパターン膜が形成さ
れる。つまり、試料5 である高速演算用半導体集積装置
に新たな配線回路が形成される。
【００１８】この新規な配線は、イオンビームＣＶＤに
よる金属パターン膜であるため、高速演算用半導体集積
装置としては比抵抗が高すぎる。所定の位置に新規配線
を形成した試料５を集束イオンビーム装置から取り出し
す。次に、電気メッキ装置２４にて、新規配線に電気メ
ッキを施す。電気メッキ装置の陰極の端子を新規な配線
領域２２又は絶縁膜除去領域２１に電気的に接続する。
このときの電気メッキ装置２４の陰極の端子は、針状の
ものでよい。そして、陽極の端子は、白金等のメッキ液
に溶解しにくい材料でてきた細い針状のもので、その端
部に脱脂綿や毛筆の穂先等の含水性の材料（以下、筆２
３と言う）が固定されている。筆２３に金メッキ液を含
浸させる。そして、図１ｂのように、筆２３を新規配線
領域２２に接触させ、両電極に直流で１〜５Ｖの電圧を
印加し、約１〜５秒間金の電気メッキを行う。この操作
によって新規配線領域２２のモリブデン薄膜上に金メッ
キが施される。
よる金属パターン膜であるため、高速演算用半導体集積
装置としては比抵抗が高すぎる。所定の位置に新規配線
を形成した試料５を集束イオンビーム装置から取り出し
す。次に、電気メッキ装置２４にて、新規配線に電気メ
ッキを施す。電気メッキ装置の陰極の端子を新規な配線
領域２２又は絶縁膜除去領域２１に電気的に接続する。
このときの電気メッキ装置２４の陰極の端子は、針状の
ものでよい。そして、陽極の端子は、白金等のメッキ液
に溶解しにくい材料でてきた細い針状のもので、その端
部に脱脂綿や毛筆の穂先等の含水性の材料（以下、筆２
３と言う）が固定されている。筆２３に金メッキ液を含
浸させる。そして、図１ｂのように、筆２３を新規配線
領域２２に接触させ、両電極に直流で１〜５Ｖの電圧を
印加し、約１〜５秒間金の電気メッキを行う。この操作
によって新規配線領域２２のモリブデン薄膜上に金メッ
キが施される。
【００１９】この工程で金メッキが施されるのは、メッ
キ液の存在下において通電した部分に限られるため、前
記メッキ液を含侵させた電極が接触した導電性を有する
部所にのみ金メッキが施されることとなる。そのため金
メッキを施す領域は、集束イオンビームＣＶＤ法によっ
て薄膜形成を行った領域近傍に限られる。すなわちサブ
ミクロン領域から数１００ミクロンに渡る範囲まで任意
に金メッキを施すことができる。この手法によって約５
００〜２０００Åの厚みの金メッキ層を形成できる。金
メッキ層の比抵抗率は１〜３×１０-5Ω・ｃｍ程度とな
り、集束イオンビームＣＶＤ法による薄膜の約１０分の
１の比抵抗の薄膜を任意の微小領域に形成することが可
能となる。
キ液の存在下において通電した部分に限られるため、前
記メッキ液を含侵させた電極が接触した導電性を有する
部所にのみ金メッキが施されることとなる。そのため金
メッキを施す領域は、集束イオンビームＣＶＤ法によっ
て薄膜形成を行った領域近傍に限られる。すなわちサブ
ミクロン領域から数１００ミクロンに渡る範囲まで任意
に金メッキを施すことができる。この手法によって約５
００〜２０００Åの厚みの金メッキ層を形成できる。金
メッキ層の比抵抗率は１〜３×１０-5Ω・ｃｍ程度とな
り、集束イオンビームＣＶＤ法による薄膜の約１０分の
１の比抵抗の薄膜を任意の微小領域に形成することが可
能となる。
【００２０】なお、本実施例では、集束イオンビームＣ
ＶＤによる金属パターン膜の材質は、モリブデンで行っ
たが、タングステンでも金でも同様の効果がある。ま
た、電気メッキの方法は、所謂筆メッキ法で説明した
が、通常の電極を用いてもよい。
ＶＤによる金属パターン膜の材質は、モリブデンで行っ
たが、タングステンでも金でも同様の効果がある。ま
た、電気メッキの方法は、所謂筆メッキ法で説明した
が、通常の電極を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、集束
イオンビームＣＶＤ法による集積回路の配線変更におい
て、形成される薄膜を低抵抗化できることから、光通信
等に用いられる高速集積回路や大電流を流す回路の配線
変更にも集束イオンビームＣＶＤ法を問題なく使用する
ことができる。
イオンビームＣＶＤ法による集積回路の配線変更におい
て、形成される薄膜を低抵抗化できることから、光通信
等に用いられる高速集積回路や大電流を流す回路の配線
変更にも集束イオンビームＣＶＤ法を問題なく使用する
ことができる。
【図１】本発明の実施例を示す平面図である。
【図２】集束イオンビーム装置の構成を示す断面図であ
る。
る。
１ 試料室 ２ イオンビーム照射装置 ３ 原料ガス供給装置 ４ 試料ステージ ５ 試料 ６ 二次粒子検出器 ７ 画像表示装置 ８ イオン光学系制御電源 ９ 試料ステージ駆動系 １０ イオンビーム １１ 走査領域 ２０ 配線 ２１ 絶縁膜除去領域 ２２ 新規配線領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/285
Claims (3)
- 【請求項１】 集束イオンビームを試料表面の新規配線
を行う所定領域にて繰り返し走査して照射し、該集束イ
オンビームの照射と同時に金属ヘキサカルボニル蒸気を
ノズルにて局所的に前記新規配線を行う所定領域に吹き
つけて金属ヘキサカルボニルを分解して金属パターン膜
を形成し、 その後含水性の材料が固定された陽極端子の当該含水性
の材料に電気メッキ液を含浸させ、当該含水性の材料を
前記金属パターンに接触させて電気メッキを行い、前記
金属パターン膜の上面に金属の薄膜を形成することを特
徴とする金属パターン膜形成方法。 - 【請求項２】 前記金属ヘキサカルボニルはモリブデン
ヘキサカーボニルである請求項１記載の金属パターン膜
形成方法。 - 【請求項３】 前記電気メッキにてメッキする金属は金
である請求項１記載の金属パターン膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16296393A JP3254048B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 金属パターン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16296393A JP3254048B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 金属パターン膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718452A JPH0718452A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3254048B2 true JP3254048B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=15764614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16296393A Expired - Fee Related JP3254048B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 金属パターン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254048B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001067501A1 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-13 | Fei Company | Apparatus and method for reducing differential sputter rates |
| US7674706B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-03-09 | Fei Company | System for modifying small structures using localized charge transfer mechanism to remove or deposit material |
| US9255339B2 (en) | 2011-09-19 | 2016-02-09 | Fei Company | Localized, in-vacuum modification of small structures |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16296393A patent/JP3254048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718452A (ja) | 1995-01-20 |
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