JPH03203237A - レーザ成膜装置およびレーザ成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電子基板上に形成された配線のオープ
ン欠陥をレーザＣＶＤ法を用いて修正するレーザ成膜装
置およびレーザ成膜方法に関する。

（従来の技術） レーザＣＶＤ法を用いて金属膜を形成する技術は、大き
く分けて２つの方法がある。１つはアルキルアルミとＵ
Ｖレーザを組み合わせ、光解離を主に利用する方法であ
り、もう１つはメタルカルボニルと可視レーザを組み合
わせ熱分解を利用する方法である。これら両方とも高品
質の金属膜を形成できる方法である。

しかし、光解離を主とする方法はチャンバに形成された
レーザ光を導入するウィンドウにも成膜が進行するもの
であり、レーザ光が透過しなくなるという実用上の問題
点がある。

また、メタルカルボニルと可視レーザの組み合わせの方
がウィンドウの汚れが発生することもなく、かつ、メタ
ルカルボニルが酸素に対しても安定で取扱いが容易であ
るという優れた面をもっている。

このメタルカルボニルと可視レーザを組み合わせた方法
はレーザ光を熱源として用いる方法であるが、基板等の
下地材質の反射率や熱伝導率の影響を受は易いという欠
点をもっている。

このため、配線の欠陥部のような複雑な下地材質の表面
上に膜を形成していくためには下地材質の変化にともな
う反射率や熱伝導率の変化に対応させてレーザ出力や送
り速度といった条件を変化させることが必要である。

このような欠陥部に対応して完全に合わせた制御は難し
く安定な成膜は困難であった。また、成膜目標部位に異
物の存在する場合、途中で成膜が停止したり、形成した
膜が異物のため剥離することもある。

レーザ光に対する反射率が高く熱伝導率の高いアルミ配
線上への膜形成も難しい問題である。このため、アルミ
配線上での成膜を容易にするためにＵＶレーザ光によっ
て形成した膜をスタートポイントとして利用することも
ある。

しかし、この方法ではＵＶレーザを併用するためウィン
ドウの汚れがさけられない。

また、アルミ配線の成膜による接続部の接続１氏抗を低
くするために、アルミ上では低速・高出力の条件で成膜
する方法が試みられてきたが、アルミ上での膜厚が厚く
なりすぎて電子部品の機能そのちのを損なったり、保護
膜形成などの後工程に支障をきたすといった問題が起こ
ることが懸念されるものであった。

（発明が解決しようとする課題） レーザＣＶＤ法には大きく２つの方法があり、アルキル
アルミとＵＶレーザとを組み合わせ、光解離を主に利用
する方法と、メタルカルボニルと可視レーザを組み合わ
せ、熱分解を利用する方法とがある。しかし、光解離を
利用する方法はレーザ光を導入するウィンドウ上にも成
膜を進行する性質をもつという問題点があった。また、
熱分解を利用する方法は成膜の下地材質のレーザ光に対
する反射率や熱伝導率が高いと要求される品質の成膜が
極めて困難であるという欠点があった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、チャ
ンバに形成されたレーザ光導入用のウィンドウが汚れる
のを防止し、かつ、膜厚が均質で電気抵抗が低い品質の
高い成膜が安定してできるレーザ成膜装置およびレーザ
成膜方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） （１）レーザ光の透過部を有し成膜対象物を収容するチ
ャンバを設け、このチャンバを減圧する減圧手段を設け
、この減圧手段で減圧された上記チャンバ内に成膜用の
有機金属ガスを供給するガス供給手段を設け、上記透過
部を通して上記チャンバ内の成膜対象物にレーザ光を投
光する投光手段を設け、上記レーザ光の上記チャンバ内
におけるエネルギ密度を変更する変更手段を設け、上記
チャンバ内に至る上記レーザ光の光路にレーザ光の光束
断面形状を規制する規制体を設け、上記成膜対象物に対
するレーザ光の照射を２次元方向に相対的に走査する走
査手段を設け、上記規制体に尖鋭状の切欠部が形成され
この切欠部は上記成膜対象物の成膜部に対向して配置し
たレーザ成膜装置。

（２）第１工程で可視領域の波長になり成膜対象物に形
成された成膜を損傷しないエネルギ密度のレーザ光を減
圧チャンバ内に設置された成膜対象物の成膜欠陥部に照
射し、この成膜対象物の除去範囲を、除去された両端部
に尖鋭状の切欠部が形成されるように設定し、第２工程
によりレーザ光を上記成膜が蒸発するエネルギ密度に変
更して上記除去範囲を除去し、第３工程により上記減圧
されたチャンバ内に成膜用の有機金属ガスを充満させ、
第４工程でレーザ光を上記有機金属ガスで熱分解するエ
ネルギ密度に変更し上記切欠部間に成膜して上記除去さ
れた両端部を電気的に導通させるレーザ成膜方法。

（作　用） （１）減圧手段によってチャンバ内を減圧することで、
規制体を通して入射したレーザ光は成膜対象物の表面上
の膜や塵埃を除去して、レーザ光に対する反射率や熱伝
導率がほぼ一定な均一な下地を形成できる。また、チャ
ンバ内に有機金属ガスを導入し、レーザ光を走査手段に
より２次元方向に相対的に走査することで有機金属ガス
を熱分解し膜を形成できる。形成された膜は下地が均質
なので高品質であり、レーザ光を規制体に透過すること
で配線に形成された尖鋭状の切欠部にも成膜するので、
段差を形成せず、かつ、接続部の電気抵抗の低い成膜が
できる。

（２）第１工程により可視領域の波長のレーザ光を成膜
対象物に形成された成膜を損傷しないエネルギ密度で、
減圧されたチャンバ内に設置された成膜対象物の成膜欠
陥部に照射することで、この成膜欠陥部の除去範囲を視
覚により確認することができる。第２工程により上記除
去範囲を除去することで、レーザ光に対する反射率や熱
伝導率がほぼ一定な下地を形成できる。第３工程でチャ
ンバ内に成膜用の有機金属ガスを充満させ、第４工程で
はレーザ光を上記有機金属ガスが熱分解するエネルギ密
度に変更して上記切欠部間を成膜し上記除去された両端
部を電気的に導通させることで、均一な下地に成膜でき
、かつ、切欠部間に渡って成膜することで、電気的接続
面積が大きく取れる。

（実施例） 本発明の一実施例のレーザ成膜装置１は第１図および第
２図に示されるように構成されている。

このレーザ成膜装置１は成膜を行う半導体デイバイスで
ある基板２等の成膜対象物を収容するチャンバ３を備え
、このチャンバ３には有機金属ガスを連続供給および連
続排気する有機金属ガス供給手段４と、レーザ光を導入
する透過部としてのウィンドウ５と、上記基板２を載置
するテーブル６とを備えている。

また、上記レーザ成膜装置１にはＮｄ：ＹＡＧレーザの
第２高調波を出力するＱスイッチ出力または連続出力作
動する投光手段としてのレーザ出力部７と、このレーザ
出力部７からのレーザ光を２次元方向に走査させる走査
手段としての２次元スキャナー８と、この２次元スキャ
ナー８によりて走査されたレーザ光の照射範囲を規制す
るスリットが形成された規制体としてのスリット板１０
と、このスリット板１０を透過したレーザ光を集光する
対物１／ンズ１１とを備えている。

上述した部品についてそれぞれ詳しく述べれば、上記チ
ャンバ３は矩形箱状に形成されており、底部に気密状態
を保つ状態でテーブル６が接合されている。この、テー
ブル６はｘ−ｙ−ｚ方向の３次元方向と、上下方向の軸
心回りに回転して図中に矢印りで示される各方向に移動
できるようになっており、上記２次元スキャナー８との
双方の制御により、基板２上でのレーザ光の照射範囲を
制御するようになっている。なお、上記テーブル６は上
記チャンバ３自体を移動するように構成されているが、
チャンバ３内に設けられて、基板２のみを移動すること
も考えられる。

また、有機金属ガス供給手段４は、上記チャンバ３に接
続されてこのチャンバ３内を高真空状態に排気する減圧
手段としての真空ポンプ１２と、上記チャンバ３に接続
されて有機金属ｍを加熱することで有機金属ガスを発生
するガス供給手段としての有機金属ガス発生部１３とを
備えており、上記真空ポンプ１２で上記有機金属ガス発
生部１３で発生する有機金属ガスを上記チャンバ３内０ に連続して引き込み連続排気し、常に新しい有機金属ガ
スを供給するようになっている。ここで、有機金属ガス
供給手段４は、まず、チャンバ３内を高真空状態にした
後に有機金属ガスを供給することで、有機金属ガスの純
度を極めて高いものにしている。

一方、上記レーザ出力部７はＮｄ　：　ＹＡＧレーザの
第２高調波を出力するものであり、出力の調節が可能で
あるとともに、図示しない出力変更手段としてのアッテ
ネータを備えて、出力を抑制した状態で第３図に示され
る除去範囲ｅを視覚的に確認できるようになっている。

そして、上記２次元スキャナー８は例えばガルバノメー
タ形のものでＸ軸方向とＹ軸方向にスキャンするように
構成されているものである。

また、上記スリット板１０は中央に形成されたスリット
９の開口形状を変更できるようになっている。その構造
は２枚の長方形状の第１プレート１４および第２プレー
ト１５とが平行に設けられ、これら第１プレート１４と
第２プレート１５との１ 両端間にはそれぞれ長方形状の第３プレート１６および
第４プレート１７が掛は渡し状態で設けられている。そ
して、それぞれの端部は互いに直交する状態で接合され
、互いが交差する方向にスライドできるようになってい
る。そして、上記第３プレート１６と第４プレート１７
の互いに対向される縁部の中央部には対称的に二等辺三
角形状の尖鋭状の切欠部１５ａ、１７ａが形成されてい
る。

このようにプレート１４乃至１７が組み合わされること
によって、中央部にスリット９が形成されており、この
スリット９は上記プレート１４乃至１７を互いにスライ
ドさせることにより、上記スリット９の長さと幅を変更
できるようになっている。なお、上記スリット板１０は
スリット９の形状を変更するように構成されているが、
スリット９の形状の異なる複数枚のスリット板を交換す
ることでスリット形状を変えるようにしてもよい。

このように構成されたレーザ成膜装置１を使用して、ア
ルミ配線を修正する場合の修正工程について第３図乃至
第６図を参照して説明する。

２ まず、第１工程において、チャンバ３中のテーブル６上
にアルミ配線に欠陥がある基板２を設置し、この後、上
記真空ポンプ１２の作動により、チャンバ３内を高真空
状態にする。この高真空中で上記レーザ出力部７は図示
しないアッテネータにより出力を抑制した状態で配線を
修正する箇所にレーザ光を照射する。このとき、第３図
に破線りで示されるように欠陥部があるアルミ配置１８
゜１９に対して、レーザ光がまたがる状態で走査される
ように上記スリット９の形状を調節し、上記切欠部１６
ａ、１７ａが上記アルミ配線１８゜１９のほぼ中央部に
対応するように位置させる。

これにより除去範囲ｅが設定される。

第２工程において、上記アッテネータを除去しレーザ出
力部７からのレーザ出力値を、上記アルミ配線１８．１
９を除去できるレベルまで高める。

これにより、第３図中に破線で示された除去範囲ｅ内の
膜が第４図に示されるように除去され、上記アルミ配線
１８．１９の互いに対向する端部の中央部には切欠部１
８ａ、１９ａが形成される。

３ この際、上記テーブル６は駆動せずに上記２次元スキャ
ナー８のみによりレーザ光りを走査して熱的に除去して
いる。そして、除去された物質は周囲に飛散し、その飛
散物質２０の一部は上記アルミ配線１８．１９上にも付
着する。この飛散物質２０は熱的に上記アルミ配線１８
．１９とは独立した状態で付着されている。また、この
レーザ光りの照射により図中に示される塵埃２１も同時
に除去され、上記アルミ配線１８．１９の間には基板２
のみの均一な面が表れる。この状態で一部レーザ光りの
照射を停止する。このレーザ光の停止は例えば図示しな
いシャッタによって行われる。

第３工程において、上記真空ポンプ］２と有機金属ガス
発生部１３とを作動させることにより、有機金属ガスを
上記チャンバ３内に満たし、かつ、連続的に供給排気す
る。

そして、第４工程により、上記レーザ出力部７のレーザ
光強度を上記有機金属ガスを熱分解するのに必要なレベ
ルに設定する。ここで、上記レーザ出力部７の出力制御
は例えば図示しないアッテ４ ネータ等の光学系からなる出力変更手段により、常に出
力が一定のレーザ出力部７からのレーザ光を制御するよ
うになっている。そして、例えばアルミ配線１８の切欠
部１８ａの頂点部分を出発点としてＱスイッチ出力また
は連続出力のレーザ光りを照射し、上記テーブル６をゆ
っくりと移動させる。この場合には上記２次元スキャナ
ー８を極狭い範囲内で振動させ照射ポイントＰを形成し
、テーブル６の駆動により第５図中の矢印Ｓ方向に移動
させる。これにより金属配線を形成する膜２２が連続的
に成長する。ここで、上記飛散物質２０は特にアルミ配
線１８．１９よりレーザ光に対するレーザ光の反射率が
低く、また、熱伝導率も低いので、膜２２を形成しやす
いものであり、上述のように、アルミ配線１８から成膜
を開始する場合にも有効に作用し、効率よく成膜を開始
することができる。成膜が開始されれば、膜２２が形成
された部分に順次連続して新しい膜２２が形成されて成
長し、最終的に反対側のアルミ配線１９の切欠部１９ａ
の頂点部分で成膜を終了する。

５ なお、上記成膜はアルミ配線１８から始めたが、これに
限定されず、アルミ配線１８．１９の中間部分に位置す
る基板２の下地部分から成膜を開始することもできる。

上述のように、レーザ光で成膜する前に欠陥部を除去し
て下地を均一にしておくことで、成膜条件の設定が容易
になり、安定に膜２２を形成できる。また、レーザ光に
よって除去された切欠部１８ａ、１９ａの部分に成膜し
て接続するため、アルミ配線１８．１９上で盛り上がる
ことがない。

つまり、アルミ配線１８．１９と切欠部１８ａ。

１９ａに形成された膜２２はほぼ面一の状態に形成され
ている。このように接続部分の盛り上がりを排除できる
ことにより、基板２が完成した後に施される樹脂コーテ
ィング等の後処理の際に上記接続部分が邪魔になること
を防止できる。

さらに、基板２の同一平面上に形成されるため、配線１
８．１９と下地部分との段差部で膜２２自体が断線する
こともない。また、切欠部１８ａ。

１９ａにより電気的な接触面積を太き（すること６ ができ、電気的接続抵抗を低くできる。

また、レーザ光によって欠陥部を除去する工程において
、上述のごとく除去された物質は周囲に飛散しアルミ配
線１８．１９上にも付着する。この飛散物質２０は熱的
独立性が高くレーザ光による加熱が容易であり、従来必
要であったＵＶレーザ光によるスタートポイントの形成
が不要となり、可視のＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波
だけでアルミ配線１８．１９上から膜２２を形成するこ
とができる。これにより、光解離を利用する方法が不要
となりウィンドウ５を汚すことがなくなった。

そして、従来は熱分解を利用する方法だけでは不十分で
あり効率的な成膜ができなかったが、上記実施例によれ
ば、熱分解だけで容易かつ確実に効率良く成膜ができ、
成膜による接続部の電気抵抗が低い配線修正が可能とな
った。

なお、本発明は、上記実施例にのみ限定されるものでは
ない。レーザ光は実用上Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調
波が最も優れているものの、欠陥部の除去にエキシマレ
ーザやＮｄ　：　ＹＡＧレーザ　７ のジャイアント・パルスといった短パルス・高ビークパ
ワーのレーザを用いることや、配線直描にＡｒ＋レーザ
等、他の可視レーザを用いることは可能である。

応用例として、半導体デバイスの配線欠陥の修正の他に
、本発明に基づく装置は、配線を切断する機能を有して
いるため、ＬＳＩの不良解析や、動作確認を目的とした
、チップ上での配線のっなぎ変えの手段としても用いる
ことができる。

［発明の効果コ （１）チャンバ内を減圧手段により減圧しレザ光を照射
することで、除去範囲の膜や塵埃等を除去し、成膜対象
物に均質な下地領域を形成できる。この場合除去範囲は
切欠部を有し、この切欠部を配線の領域に侵入した状態
で除去することができる。そして、チャンバ内に有機金
属ガスを導入することで、有機金属ガスをレーザ光によ
り熱分解して成膜できる。レーザ光は走査手段により２
次元方向に相対的に走査できる。このように、除去範囲
に渡って膜および塵埃等を除去した後の８ 均質な部分に成膜することができ、この成膜下地部分は
配線の切欠部分まで続いているので、配線に盛り上がり
を作らずに低い電気抵抗をもつ接続が可能であり、定着
の強固な成膜ができる。そして、従来は熱分解を利用す
る方法だけでは不十分で光解離による成膜が一部必要で
あり効率的な成膜ができなかったが、この発明によれば
、熱分解だけで容易かつ確実に効率良く成膜ができる。

（２〉成膜を行う配線から配線までの間を除去範囲とし
て設定し、接続する配線の配線領域に侵入して切欠部を
形成するように上記除去範囲内の膜および塵埃を除去し
、下地を均一にすることで配線の接続端から接続端まで
の全長をレーザ光に対する反射率や熱伝導率等を成膜に
最適かつ均質な条件とすることができ、これにより除去
範囲内のいずれの部位からでも容易に成膜を開始できる
。

そして、上記配線の切欠部間に渡って成膜することで、
均質で強固に定着して剥離しにくい膜を形成できる。ま
た、配線の切欠部に侵入する状態で膜を形成することで
、アルミに対して困難な熱分９ 解による成膜を容易にしている。また、切欠部分に電気
的に接続された成膜は切欠部に沿って接触面積を大きく
とれるので接続部分の電気抵抗を低く抑えることができ
る。さらに、アルミ配線の上に膜が形成されないので、
段差が形成されず、膜の剥離を防止できるとともに、配
線よりも盛り上がることを防止でき、成膜後の基板の樹
脂によるコーティング等にも悪影響をおよぼすことを防
止できる。そして、従来は熱分解を利用する方法だけで
は不十分であり効率的な成膜ができなかったが、この発
明によれば、熱分解だけで容易かつ確実に効率良く成膜
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例であり、第１図は
レーザ成膜装置の概略的構成を示す正面図、第２図はス
リット板の形状を示す平面図、第３図は第１工程を示す
斜視図、第４図は第２工程を終了した状態を示す斜視図
、第５図は第４工程を示す斜視図、第６図は配線の接続
膜が完成した状態を示す斜視図である。 ０ １・・・レーザ成膜装置、２・・・基板（成膜対象物）
、３・・・チャンバ、４・・・有機金属ガス供給手段、
５・・・ウィンドウ（透過部）、７・・・レーザ出力部
（透光手段）、８・・・２次元スキャナー（走査手段）
、９・・・スリット、１０・・・スリット板（規制体）
、１２・・・真空ポンプ（減圧手段）、１３・・・有機
金属ガス発生部（ガス供給手段）、１６ａ、１７ａ・・
・切欠部、１８．１９・・・アルミ配線、１８ａ。 １９ａ・・・切欠部、２０・・・飛散物質、２１・・・
塵埃、２２・・・膜、ｅ・・・除去範囲、Ｌ・・・レー
ザ光。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光の透過部を有し成膜対象物を収容するチ
   ャンバと、このチャンバを減圧する減圧手段と、この減
   圧手段で減圧された上記チャンバ内に成膜用の有機金属
   ガスを供給するガス供給手段と、上記透過部を通して上
   記チャンバ内の成膜対象物にレーザ光を投光する投光手
   段と、上記レーザ光の上記チャンバ内におけるエネルギ
   強度を変更する変更手段と、上記チャンバ内に至る上記
   レーザ光の光路に設けられこのレーザ光の光束断面形状
   を規制する規制体と、上記成膜対象物に対するレーザ光
   の照射を２次元方向に相対的に走査する走査手段とを備
   え、上記規制体には尖鋭状の切欠部が形成されこの切欠
   部は上記成膜対象物の成膜部に対向して配置されたこと
   を特徴とするレーザ成膜装置。
2. （２）可視領域の波長になり成膜対象物に形成された成
   膜を損傷しないエネルギ密度にされたレーザ光を減圧さ
   れたチャンバ内に設置された成膜対象物の成膜欠陥部に
   照射し、この成膜欠陥部の除去範囲を、除去された両端
   部に尖鋭状の切欠部が形成されるように設定する第１工
   程と、上記レーザ光を上記成膜が蒸発するエネルギ密度
   に変更して上記除去範囲を除去する第２工程と、上記減
   圧されたチャンバ内に成膜用の有機金属ガスを充満させ
   る第３工程と、上記レーザ光を上記有機金属ガスが熱分
   解するエネルギ密度に変更して上記切欠部間を成膜して
   上記除去された両端部を電気的に導通させる第４工程と
   を備えたことを特徴とするレーザ成膜方法。