JPH06295905A

JPH06295905A - 配線形成装置

Info

Publication number: JPH06295905A
Application number: JP8176293A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kamimura; 隆上村; Mikio Hongo; 幹雄本郷; Katsuro Mizukoshi; 克郎水越; Hidezo Sano; 秀造佐野; 敦仁 ▲高▼田; Atsukimi Takada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体集積回路上で補修用の配線をレーザＣＶ
Ｄで形成する際に、補修用配線の信頼性向上のための配
線幅一定化を目的に、配線形成時にレーザの照射パワー
とＸＹステージの移動速度を可変制御すること。【構成】ＸＹステージ１とＸＹステージに配線形成条件
(配線経路を示す座標データ、レーザの照射パワー及び
ＸＹステージの移動速度)を与えるデータベース12と照
射パワー及びＸＹステージの移動速度を変える可変設定
器を備え、あらかじめ指定されたデータベースに従って
配線形成を行う配線形成装置において、配線形成時に可
変設定器を制御して補修配線の幅が一定になるように配
線形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

【０００４】これを達成する技術として、レーザ協会々
報第 12巻・第２号(1987年４月発行)第１項から第６項
で論じられている方法がある。この方法は、結線すべき
Ａｌ配線上の絶縁膜に紫外レーザ光を照射して配線幅程
度(〜φ２μｍ)のコンタクトホールを形成する。つい
で、Ｍo(ＣＯ)₆ガス雰囲気中で、前記コンタクトホール
にＭoを埋め込み、下部Ａｌ配線とオーミックコンタク
トを取った後、次のコンタクトホールまで、レーザ光を
集光走査して熱反応(熱ＣＶＤ)により幅５μｍ程度のＭ
o配線を形成するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、コ
ンタクトホールに埋め込んだＭoとＡｌ配線との接触抵
抗は約１５Ωと記載はあるものの、これらの間を結ぶ補
修配線の抵抗値の記載がなかった。また補修配線の形成
時に、半導体集積回路内の断差部分で補修した補修配線
にくびれが発生する（極端な場合は断線を引き起こす）
問題や、下層構造の状況によって、補修配線に細りが発
生する問題があった。このようなくびれや細りなどを含
め、配線そのものの信頼性に対する課題に対して従来技
術では何等配慮がされていなかった。

【０００６】本発明の目的は、高速処理を必要とする半
導体集積回路において、補修配線について抵抗の安定化
をはかり、かつ補修配線の信頼性を向上させた配線形成
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回路変更の
ための補修配線の形成工程において、その配線形成の状
態を観察する手段を設けるとともに、半導体集積回路内
の段差や下層の構造の状況に応じてレーザの照射パワー
や走査速度を可変にできる手段を設け、配線形成時に伝
熱の速い層上では照射パワーを上げる、あるいはレーザ
の走査速度を下げるように前記可変手段を制御すること
によって達成できる。

【０００８】

【作用】配線形成の材料ガス雰囲気中でレーザ光を走査
して配線形成を行うが、レーザ光の走査はレーザビーム
に対しＸＹステージを動かすことによって行う。このと
き、形成すべき配線に対し、形成条件(レーザの照射パ
ワー・ＸＹステージの移動速度)及び配線経路がデータ
ベースで決まっており、このデータに基づきパワー・移
動速度が設定され、ＸＹステージはその配線経路の座標
データ(始点、折点、終点座標)に従って移動する。この
時、半導体集積回路内の段差や下層の構造配線形成状態
を観察手段で確認しつつ、前記可変手段によりレーザの
照射パワーや移動速度を当初データベースで与えられて
いた値から変えて配線形成を行う。例えば配線経路上レ
ーザ光が伝熱の速い層上に達したときは、データベース
より高い照射パワー、もしくはデータベースより低い移
動速度に可変手段を設定して配線形成する。これによっ
て補修の配線幅を一定にしようというものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５によ
り説明する。

【００１０】図１は、本発明による配線修正装置の一実
施例の構成図、図２・図３は、従来技術における配線の
形成状態を示した図で図２は断面図、図３は平面図であ
る。また図４は、配線幅とレーザの照射パワー・ＸＹス
テージの移動速度との関係を示した図で図５は本発明に
よる配線の形成状態を示した平面図である。

【００１１】次に本発明の一実施例の構成と動作を説明
する。

【００１２】図１において、１はＸＹステージ、２はＸ
Ｙステージのステージ座標を読取るリニアケール、３は
ステージの駆動装置、４は割込み信号を発生するスイッ
チで後述のコントローラ９に接続されている。ＸＹステ
ージ１の上には半導体集積回路基板(例えばＬＳＩチッ
プ)５が載置されており、その表面は対物レンズ６によ
って撮影装置７に結像され、その像はモニタ装置８に表
示される。また、９はコントローラでリニアスケール２
から、リアルタイムでステージ座標が入力される一方、
駆動装置３にデータベース12の速度データ、座標データ
に基づいてＸＹステージ１を制御する駆動信号を与え
る。また、割込みスイッチ４によって割込み信号が発せ
られたときに可変設定器11にセットされる速度・パワー
を読み込み、駆動装置３に速度を、出力調整機構58にパ
ワーを与える機能を持つ。

【００１３】更に、ロードロック室41はゲートバルブ42
を介してメインチャンバ43と連結されており、各々真空
ポンプ44，44'により配管45，45'およびパルブ46，46'
を介して排気できる構成となっている。メインチャンバ
43内には、試料台47上にチップ(あるいはウェハ)５は、
試料台47と共に搬送機構51によりメインチャンバ43内に
供給される。また、メインチャンバ43には、配管52、バ
ルブ53を介してＣＶＤ材料ガスボンベ54が結合されてい
る。レーザ発振器55から出力されたレーザ光56は、シャ
ッタ機構57、出力調整機構58を介してミラー59で曲げら
れた後、対物レンズ６で集光しつつウィンド61を介して
チップ上に照射される。また、照明光源62からの照明光
63は、フィルタ64を介してミラー65で曲げられた後、対
物レンズ６、ウィンド61を介してチップ５上を照明す
る。チップ表面は、ミラー66、接眼レンズ67により観察
可能であり、また、撮像装置７およびそれに接続したモ
ニタ装置８によっても観察可能である。また、コントロ
ーラ９により、シャタ機構57、出力調整機構58、フィル
タ64などの制御が行える。

【００１４】次に、各部の機能および配線形成の手順に
ついて説明する。

【００１５】配線を形成すべきチップ(あるいはウェハ)
５を試料台47上に固定し、これらを搬送機構51によりメ
インチャンバ43内のＸＹステージ１上に載置する。メイ
ンチャンバ43内を真空ポンプ44'により十分排気した
後、バルブ46'を閉じるとともにバルブ53を開いて、ボ
ンベ54内のガス、例えば、Ｍo(ＣＯ)₆を配管52を介して
メインチャンバ43内に導入する。Ｍo(ＣＯ)₆のガス圧が
所定の圧力、例えば、0.1Ｔorrとなった時点で、バルブ
53を閉じる。

【００１６】そして、データベース12に基づき、コント
ローラ９からの指令で、出力調整機構58を適当な値に設
定した後、シャッタ機構57を駆動して、レーザ発振器55
から出力されたレーザ光56をチップ(あるいはウェハ)５
に照射する。照射されたチップ(あるいはウェハ)５上の
任意の箇所は、レーザ光56の照射により加熱され、Ｍo
(ＣＯ)₆が分解してＭoが析出する。このときデータベー
ス12に基づき、所定の送り速度で所定の座標位置へＸＹ
ステージ１を移動させると、析出したＭoがチップの膜
上に付着して、配線が形成される。配線の形成状態はモ
ニタ装置８上に表示される。以上の手順によって、ＬＳ
Ｉチップ内の不良箇所を補修することができる。

【００１７】次に、配線の形成状態を図２、図３を用い
て説明する。図２および図３において21はチップ(ある
いはウェハ)５中の層間絶縁膜、22はAl配線、23は保護
膜である。また24はレーザ光56の走査(実際にはＸＹス
テージの移動)によって形成された補修配線である。従
来技術では、補修配線24はその配線上においてレーザの
照射パワーと速度が一義的に決まっている。すなわちレ
ーザ照射されるある１点において単位時間当り入射する
熱エネルギーは一定であると考えられる。従って、熱伝
導の遅い部分ではレーザの照射に対して膜が形成される
領域(材料ガス分解温度以上に上昇する領域)は広く、一
方熱伝導の速い部分では膜が形成される領域は狭くな
る。その結果、図２のように、下層にAl配線22がある箇
所では熱伝導が速いため、図３のように配線24が細くな
る(図の24aの部分)。とくにこの図のような下層Al配線
がある箇所では多くの場合段差25・25'があり、配線幅
の細りとともに配線の剥離や段切れが発生しやすい。ま
た配線の細い部分は抵抗値が高くなるため、補修配線全
体の抵抗値が高くなり、信頼性低下の要因となる。

【００１８】そこで、これを解決するために、本発明に
設けた図１中の割込みスイッチ４と可変設定器11の機能
について図４・図５を用いて説明する。

【００１９】図４は修正配線の幅とレーザパワーおよび
レーザ光の走査速度(実際にはＸＹステージの移動速度)
の関係を示している、レーザパワーが高いほど、また移
動速度が遅いほど配線幅が広くなる傾向があり、(a)熱
伝導率の低い部分が(b)熱伝導率の高い部分より大きく
変化している。

【００２０】いま熱伝導率の低い部分をデータベース12
によってレーザパワーp₁、移動速度v₂で補修配線24が形
成されているとする。このときの配線幅は図４よりＷに
なる。また可変設定器11はレーザパワーp₂(p₂＞p₁)、移
動速度v₁(v₁＜v₂)が設定してあり、コントローラ９へ接
続された割込みスイッチ４によって出力調整器58やステ
ージ駆動装置３が可変設定器11の設定データに制御され
る。この構成で、モニター装置８を観察しながら配線形
成を実行し、レーザ光56が段差部25を越えて熱伝導率の
高い部分に来たとき、割込みスイッチ４を押して、レー
ザパワーをp₂、(p₂＞p₁)もしくは移動速度をv₁(v₁＜v₂)
に切り替える。更にレーザ光が進んで段差部25'を越え
て熱伝導率の低い部分に戻るとき、割込みスイッチ４を
offして、レーザパワーをp₁、もしくは移動速度をv₂の
初期値に戻す。この操作によって図５のように配線幅の
細りのない修正配線が得られる。

【００２１】以上が本発明の配線形成装置の基本的な動
作であるが、可変設定器11の設定データはいうまでもな
く可変であり、配線形成の状態を逐次観察しながら、必
要な配線幅の修正配線を得ることができる。また、レー
ザ光を照射する前に、形成すべき配線経路に従ってＸＹ
ステージだけを移動し、集積回路の表面を観察してもと
のデータベースの形成条件(レーザパワー・移動速度)を
配線経路情報(座標データ)と対応させて構築し直し、割
込みスイッチを押す動作をなくして配線形成することも
可能である。

【００２２】更に、レーザパワーを出力調整器で変える
ことを説明したが、これに限らず、集光位置をずらした
り、光路の途中にアパーチャを設けるなどしてレーザの
ビーム径を変えることによっても可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
導体集積回路内で形成した補修用配線の半導体集積回路
内の断差や下層構造により発生しやすい配線の細りやく
びれを低減できるので、補修用配線の断線をおさえ、補
修配線自体の信頼性向上の効果がある。これによって半
導体集積回路の開発期間短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による配線修正装置の一実施例の構成図
である。

【図２】配線の形成状態を示した半導体集積回路の断面
図である。

【図３】従来技術における配線の形成状態を示した半導
体集積回路の平面図である。

【図４】配線幅とレーザの照射パワー・ＸＹステージの
移動速度との関係を示した図である。

【図５】本発明による配線の形成状態を示した半導体集
積回路の平面図である。

【符号の説明】

１…ＸＹステージ、３…ＸＹステージの駆動装置、４…割込みスイッチ、５…半導体集積回路基板、７…撮像装置、９…コントローラ、１１…可変設定器、１２…データベース、４３…メインチャンバ、５２…配管、５３…バルブ、５４…ＣＶＤ材料ガスボンベ、５５…レーザ発振器、５６…レーザ光、５８…出力調整機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野秀造神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 ▲高▼田敦仁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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバ内に材料ガスを供給し、チャンバ
内のＸＹステージに載置した半導体集積回路基板上にデ
ータベースに従ってレーザ光を照射し、ＸＹステージを
移動して配線形成を行う装置において、該データベース
の情報とは別に設定したレーザ光のパワーもしくはＸＹ
ステージの移動速度もしくはその両方のデータによって
配線形成されることを特徴とする配線形成装置。
【請求項２】請求項１記載の配線形成装置において、デ
ータベースの情報とは別に設定したレーザ光のパワーも
しくはＸＹステージの移動速度もしくはその両方のデー
タをスイッチによって、切り替えて制御することを特徴
とする配線形成装置。
【請求項３】チャンバ内に材料ガスを供給し、チャンバ
内のＸＹステージに載置した半導体集積回路基板上にデ
ータベースに従ってレーザ光を照射し、ＸＹステージを
移動して配線形成を行う装置において、配線形成すべき
半導体集積回路基板の段差や下層構造によって、該デー
タベース中のレーザ光パワーもしくはＸＹステージの移
動速度もしくはその両方のデータを変えて配線形成する
ことを特徴とする配線形成装置。
【請求項４】請求項１，２又は３記載の配線形成装置に
おいて、配線形成のデータベースが配線経路を示す座標
データ部分と、レーザ光パワー・ＸＹステージ移動速度
の形成条件部分に分離独立していることを特徴とする配
線形成装置。