JPH09275104A

JPH09275104A - 配線接続方法およびその装置

Info

Publication number: JPH09275104A
Application number: JP8228096A
Authority: JP
Inventors: Mikio Hongo; 幹雄本郷; Atsukimi Takada; 敦仁高田; Katsuro Mizukoshi; 克郎水越; Masaaki Okunaka; 正昭奥中; Toshio Yamada; 利夫山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上に形成された複数の配線箇所を接続す
る方法である。【課題を解決する手段】接続配線１３を形成するため
の液体材料１０を充填したガラスピペット９にガス圧を
印加し、液体材料１０を押し出して選択的に塗布し、レ
ーザ照射１２により接続配線１３を形成する工程と、絶
縁膜１８を形成するための液体材料１５を充填したガラ
スピペット１４にガス圧を印加し、押し出して選択的に
塗布し、レーザ照射１２により絶縁膜を形成する工程に
より、全ての処理を大気中で行い、保護膜として絶縁膜
１８を形成するので、信頼性の高い接続が行える。形成
した配線の信頼性の高い配線接続方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線接続方法およ
びその装置に係り、半導体集積回路（以下、ＬＳＩとい
う）や薄膜トランジスタ方式液晶ディスプレイ（以下、
ＴＦＴという）における開発時の回路デバッグ、製品の
不良解析や機能変更、あるいは量産製品の欠陥修正のた
めに、任意の内部配線間を接続する方法およびその装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩやＴＦＴの高機能化、高集
積化、微細化に伴い、開発工程においてＬＳＩやＴＦＴ
の内部配線の一部を切断したり、接続したりして不良個
所のデバッグや修正を行うことにより、設計ミス、プロ
セスミスを発見して開発期間の短縮を図ったり、不良解
析を行ったりし、この結果をプロセス条件にフィードバ
ックをさせることにより、製品歩留まりを向上させるこ
とがますます重要になってきている。さらに、発生した
欠陥を修正して製品として出荷することにより、歩留ま
りを向上させることができる。

【０００３】これらの内、配線を切断する方法として
は、集束イオンビームあるいはパルスレーザによる方法
が一般に用いられている。一方、任意箇所を接続する第
一の方法は、レーザ協会会報、第１２巻、第二号（１９
８７年）第１ページから第６ページで論じられている方
法がある。ここではパルスレーザで配線の切断および絶
縁膜への穴開けを行い、レーザＣＶＤにより接続配線を
形成し、任意箇所を接続するものである。また、第二の
方法は、特開平２−３１２２３７号公報に、同じくレー
ザＣＶＤにより絶縁膜を形成し、修正配線同士の交差や
修正部の保護膜形成を行う技術が開示されている。ま
た、第三の方法は、特開平７−２９９８２号公報に、基
板上に形成された配線の断線部に有機金属錯体化合物を
含む溶液を塗布し、レーザを走査しながら照射すること
により塗布膜を分解し、金属膜を基板上に析出させて断
線を修正する技術が開示されている。また、第四の方法
は、特開平４−４１６７６号公報に、金属レジネートと
有機溶媒の混合物を基材に塗布し、大気中で焼成し、次
いで還元性ガスまたは還元性ガスを含む不活性ガス雰囲
気中で焼成する技術が開示されている。また、第五の方
法は、特開平４−８０３７３号公報に、基材上に、有機
貴金属化合物と有機バインダとして樹脂と有機溶剤を含
む混合溶液を塗布、乾燥、焼成することにより、貴金属
薄膜を形成させる技術が開示されている。また、第六の
方法は、特開平６−２８００３１号公報に、無電解めっ
き法において、パラジウム化合物を含有するめっき液を
用い、前記パラジウム化合物として酢酸パラジウムを用
いると共に、めっき浴に浸漬しためっき物にレーザを照
射する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には次の
ような問題点がある。すなわち、従来技術の第一のレー
ザＣＶＤによる加工は、微細性、膜質ともに良好な接続
配線が得られる。また、第二の従来技術と組み合わせて
接続配線上に同じくレーザＣＶＤで保護膜を形成するこ
とにより、修正部の信頼性が確保できる。さらには、選
択的な層間絶縁膜を形成することで、接続配線同士の交
差も可能となり、応用範囲は広がる。しかしながら、上
記従来技術は、大気中では行えず、真空装置内で行われ
ること、および有害な材料ガスを使用するための対策が
必要なことのために、実施するための装置が非常に高価
となる欠点があった。

【０００５】また、第三の従来技術は、大気中での処理
が可能なため、装置が安価となるが、絶縁膜を形成させ
ないため、完成した基板上に形成した接続配線は露出し
たままとなり、そのまま製品として出荷するには、信頼
性確保については考慮が不十分であった。さらには、修
正加工の規模が大きくなり、複数の接続配線が必要とな
り、接続配線同士の交差が避けられない場合も生じる
が、その点についても考慮されていなかった。第四の従
来技術は、局所的な絶縁膜を形成することができず、信
頼性の確保の面で不十分であった。また、第五の従来技
術は、有機バインダとして樹脂が用い、塗布、乾燥、焼
成することによるものであり、局所的な加工の点で不十
分であった。また、第六の従来技術は、めっき浴に浸漬
しためっき物にレーザを照射して金属膜を形成するにと
どまり、絶縁膜を形成することができず、信頼性の確保
の面で不十分であった。

【０００６】本発明の目的は、かかる上記課題を解決
し、安価な装置を用いて大気中での処理が可能で、局所
的な絶縁膜を形成させると共に、保護されている交差配
線を実現して、信頼性の高い配線を形成できる配線接続
方法、およびその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】上記目的を達成するた
め、本発明の一実施形態に係る配線接続方法の構成は、
基板上に形成された配線間を電気的に接続する方法であ
って、加熱による溶媒の気化、もしくは前記溶媒の気化
と熱分解との併用のいずれかで導電性膜を形成する第一
の液体材料を選択的に塗布する工程と、上記塗布した第
一の液体材料膜を加熱する工程と、前記加熱による溶媒
の気化、もしくは溶媒の気化と熱分解の併用のいずれか
で絶縁膜を形成する第二の液体材料を選択的に塗布する
工程と、上記塗布された第二の液体材料膜を加熱する工
程とからなることを特徴とするものである。さらに、選
択的に塗布した第一および第二の液体材料膜を加熱する
工程を、エネルギビームの照射によることを特徴とする
ものである。

【０００８】上記構成の本発明に係る配線接続方法を具
体的に説明すると、公知の手段で不要配線の切断、ある
いは絶縁膜への窓開けを行った後、部分的に露出した配
線と配線の間に、有機金属化合物あるいは金属超微粒子
を含む溶液を少なくとも接続すべき経路上に選択的に塗
布し、前記塗布膜上にレーザ光を走査させて照射し、金
属配線を形成させるようにしたものである。さらには、
上記方法で形成した修正配線同士が交差する部分、ある
いは接続が終了した部分に、絶縁膜を形成するための液
体材料を選択的に塗布し、前記塗布膜上にレーザ光を走
査してを照射し、絶縁膜を形成するようにしたものであ
る。

【０００９】本発明に係る一実施形態の配線接続装置の
構成は、試料を載置するステージと、パルス励起レーザ
発振器と、連続発振レーザ発振器と、上記二種類の発振
器から発振されたレーザ光の集光と上記試料の観察を行
うための光学系と、導電性膜を形成するための第一の液
体材料を格納した容器と、絶縁膜を形成するための第二
の液体材料を格納した容器と、第一の液体材料を塗布す
るための吐出手段と、第二の液体材料を塗布するための
吐出手段と、上記二つの吐出手段をそれぞれ独立に移動
するための駆動手段と、上記二つの吐出手段からそれぞ
れの液体材料を吐出させるための圧力を印加するための
加圧手段と、上記導電性膜の部分を特定のガス雰囲気に
保つための手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る配線接続方
法、およびその装置の実施の形態を、図１ないし図５を
参照して具体的に説明する。〔実施の形態１〕まず、試作品、製品いずれでもよい
が、完成したＬＳＩの配線を修正する場合について説明
する。図１は、本発明に係る一実施の形態である配線接
続方法の略示説明図である。

【００１１】図１の（ａ）から（ｅ）までにしたがい、
順次プロセスを説明する。図１（ａ）に示すように、ウ
エハあるいはチップからなるＬＳＩは、Ｓｉ基板１上
に、酸化膜（ＳｉＯ₂）２を介して、下層配線３、層間
絶縁膜４、上層配線５、保護絶縁膜６が形成されてい
る。ここで、前記配線３、４は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ
等の金属の単一層、もしくは複数金属の多層で形成され
ている。また、前記絶縁膜は、ＳｉＯ₂、ＳｉＮもしく
はポリイミド等の単一層あるいはこれらからなる複数材
料の多層で形成されている。

【００１２】ここで、接続を行うために、保護絶縁膜６
もしくは必要に応じて層間絶縁膜４を除去・加工して、
接続穴７、８を形成させる。前記加工・形成手段として
は、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のパルスレーザを
微細に集光して照射することが用いることが好適であ
る。また、前記パルスレーザの代わりに、集束イオンビ
ーム加工により、周辺および下層へダメージを与えずに
形成することができる。前記集束イオンビーム加工によ
り、接続穴７、８を形成する際に、穴底が露出した時点
でＭｏ（ＣＯ）₆、Ｗ（ＣＯ）₆等のＣＶＤガスを吹き付
けながら、前記接続穴７、８内部およびその周辺に集束
イオンビームを照射することで、Ｍｏ、Ｗなどの金属薄
膜を形成させると、接続配線形成時の接続抵抗を低減す
ることができる。

【００１３】次に、図１（ｂ）に示すように、先端内径
を０．５〜５μｍに形成したガラスピペット９に、熱分
解もしくは溶媒を気化することにより、金属膜を析出す
る液体材料１０を充填する。次ぎに、接続穴８もしくは
その周辺に前記ガラスピペット９の先端を接触させ、当
該ガラスピペット９内に空気、窒素あるいは不活性ガス
で圧力を印加する。そして、この印加圧力で前記充填さ
れている液体材料１０を押し出しながら、接続配線を形
成する経路上を移動させて、液体材料膜１１を形成させ
る。

【００１４】ここで、前記液体材料１０として、有機金
属、特に、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの貴金属の錯体を有機
溶媒に溶解した溶液が用いられる。特に、トリフルオロ
酢酸パラジウム（Ｐｄ（ＣＦ₃ＣＯＯ）₂）もしくはペン
タフルオロプロピオン酸パラジウム（Ｐｄ（ＣＦ₃ＣＦ₂
ＣＯＯ）₂）が適している。

【００１５】特に、前記トリフルオロ酢酸パラジウム
を、アセトニチリルとｎ−メチル−２−ピロリドンの混
合液に、それぞれの重量比が５０：２５：２５となるよ
うに混合し、溶解させた溶液が最も適している。また、
Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属、あるいはＣｕ等の金属の
超微粒子を、α−テルピネオール、もしくはキシレンな
どの有機溶媒に分散させたものが使用できる。

【００１６】ここでは、前記液体材料１０として、トリ
フルオロ酢酸パラジウムをアセトニトリルとｎ−メチル
−２−ピロリドンの混合液に溶解した溶液を使用した場
合について説明する。また、溶液の吐出時の加圧に使用
するガスとして、溶液との反応性のない気体を用いる
が、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスおよび窒素が望ましく、
ここでは窒素を選択する。

【００１７】加圧条件としては、５０〜４００ｋＰａの
一定圧力で印加したまま塗布を施してもよいし、一定繰
り返し（例えば、１〜５Ｈｚ）で１０〜１００ｍｓのパ
ルスとして印加しても差し支えない。この条件で、ガラ
スピペット９の形状、液体材料１０の粘度および保護絶
縁膜６の種類・表面状態にもよるが、幅５〜３０ミクロ
ン、膜厚１〜１０ミクロンに塗布することができる。

【００１８】次に図１（ｃ）に示すように、前記液体材
料膜１１にレーザ光１２を走査しながら大気中で照射す
る。前記レーザ光１２としては連続発振光が望ましく、
集光の容易さを考慮すると、ＡｒレーザあるいはＹＡＧ
レーザが適しており、半導体レーザを使用することもで
きるが、Ａｒレーザが最適である。照射エネルギ密度と
しては、５×１０³〜２５×１０³Ｗ／ｃｍ²の範囲、走
査速度としては２〜１０μｍ／ｓの範囲が適している。
エネルギ密度が低すぎる場合には分解反応が不十分な
為、配線抵抗が高くなる。

【００１９】また、前記エネルギ密度が高すぎる場合に
は、接続すべきＬＳＩ上の配線にダメージが発生し、最
終的にはＬＳＩが破壊される。適切なエネルギ密度のレ
ーザ光１２の照射により、溶媒であるアセトニトリルと
Ｎ−メチル−ピロリドンが気化するとともに、Ｐｄ（Ｃ
Ｆ₃ＣＯＯ）₂が分解して、その内、Ｐｄだけが膜として
残り、接続配線１３が形成される。この時、前記接続配
線１３は、塗布膜１１の膜厚の１／１０から１／２０に
収縮する。これにより、接続穴７、８間を接続する配線
が形成され、電気的な接続は完了する。

【００２０】ここで、図示しないが、形成された接続配
線１３に再度レーザ光を不活性ガス雰囲気中で照射する
ことにより、接続配線１３の密着性向上と膜質向上、特
に接続配線膜の比抵抗の低減を図ることができる。この
時、不活性ガスとして、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の他にＮ２
を使用することができ、ノズルで吹き付けることでレー
ザ照射領域をガス雰囲気に保つことができる。また、レ
ーザ照射密度としては接続配線１３を形成した時より１
０〜５０％高い照射密度条件が適している。

【００２１】次に、図１（ｄ）に示すように、図１
（ｂ）と同様に先端内径を１から５ミクロンに形成した
ガラスピペット１４に、熱分解もしくは溶媒を気化させ
ることにより、絶縁膜を析出する液体材料１５を充填
し、その先端を接続配線１３とその周辺に接触させ、前
記ガラスピペット１４内に空気、窒素あるいは不活性ガ
スで圧力を印加して、前記液体材料１５を押し出しなが
ら、前記接続配線１３を形成した経路上を移動させ、完
全に当該接続配線１３を覆うように液体材料膜１６を形
成する。

【００２２】ここで、前記液体材料１５として、半導体
製造工程で一般的に使用されるスピン・オン・ガラス
（略称をＳＯＧという）と称される材料が適している。
このＳＯＧは、ＲnＳｉ（ＯＨ）4−n（Ｒは炭化水素
基、ｎ＜４）で表わされる珪素化合物をアルコール、エ
ステル、ケトンなどの有機溶媒に溶解した物質で、溶媒
の気化と熱分解によりＳｉＯ２（酸化珪素）膜を形成す
ることができる。

【００２３】また、前記液体材料１５として、一般式が
Ｍ（ＯＲ）nＬm−nで表される金属アルコキシドを有機
溶媒に溶解したものを使用することができる。ここで、
Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた金属イオン、Ｒは
炭素数が１〜４のアルキル基、Ｌはβジケトン陰イオン
またはカルボン酸陰イオン、ｍは金属イオンＭの酸化
数、ｎは１〜ｍの整数を示すものである。

【００２４】前記金属アルコキシドは、塗布することで
結晶が析出することなく、フィルム状の塗膜が得られる
こと、また溶剤によく溶けるため高濃度の液体まで調製
できる特徴を有している。上記一般式Ｍ（ＯＲ）nＬm−
nで表した錯体は、金属−酸素結合の錯体であるため、
熱分解で容易に酸化物になる上、熱分解性に優れてお
り、比較的低温で分解する。ここで、βジケトン陰イオ
ンまたはカルボン酸陰イオンを導入することにより、溶
液を安定化できる。すなわち、金属アルコキシドが加水
分解するのを防止する効果があり、ガラスピペットの先
端の詰まり防止、さらには溶液保存時の寿命・安定性を
向上させることができる。

【００２５】前記金属アルコキシドの溶媒として使用で
きる溶媒は、メタノール、エタノール、エチレングリコ
ールモノエチルエーテル等のアルコール類、アセトン、
メチルイソブチルケトン等のケトン類・アセトニトリ
ル、ブチロニトリル等のニトリル類、酢酸エチル、酢酸
ブチル等のエステル類・トルエン、キシレン等の芳香族
溶剤、Ｎ−メチル−２ピロリドン、ジメチルスルホキ
シド、ジメチルアセトアミド等の塩基性溶剤等がある
が、ガラスピペットの先端の詰まり防止の観点から、沸
点が１００度Ｃ以上のものが望ましい。

【００２６】また、前記絶縁膜を形成するための液体材
料、すなわちＳＯＧおよび金属アルコキシドは無色透明
であるため、染料を添加することで、塗布後のレーザ照
射時の光吸収率を高め、低出力での成膜を可能にするこ
とができる。このほか、ポリイミド樹脂、あるいはエポ
キシ樹脂を形成するためのモノマを有機溶媒に溶解した
溶液を使用することもできる。

【００２７】ここでは、タンタル・ペンタ・エトキシド
にアセチルアセトンを添加し、有機溶媒に溶解した液体
材料を例に説明する。また、加圧に使用するガスとし
て、窒素を選択する。加圧条件として、５０〜４００ｋ
Ｐａ一定で印加したまま塗布を行っても良いし、一定繰
り返し（例えば１〜５Ｈｚ）で１０〜１００ｍｓのパル
スとして印加しても良い。この条件で、ガラスピペット
９の形状、液体材料１５の粘度にもよるが、幅５〜３０
ミクロン、膜厚１〜１０ミクロンに塗布できる。

【００２８】次に、図１（ｅ）に示すように、液体材料
膜１６にレーザ光１７を走査しながら大気中で照射させ
る。前記レーザ光１７としては連続発振光が望ましく、
集光の容易さを考慮すると、ＡｒレーザあるいはＹＡＧ
レーザが適しており、半導体レーザでも使用できるが、
Ａｒレーザが最適である。照射エネルギ密度としては、
５×１０³〜２５×１０³Ｗ／ｃｍ²の範囲、走査速度と
しては２〜１０ｍｍ／ｓの範囲が適している。このよう
なレーザ光１７の照射により、溶媒が気化するととも
に、タンタル・ペンタ・エトキシドが分解して、絶縁膜
１８、すなわち五酸化タンタル膜が形成される。この
時、接続配線１３を形成したときと同様に形成される絶
縁膜１８は液体材料膜１６の膜厚の１／１０から１／２
０に収縮する。これにより、接続穴７、８間を接続する
接続配線１３上に絶縁膜１８による保護膜が形成され、
配線接続作業は完了する。

【００２９】〔実施の形態２〕次に、図２を参照し
て、本発明に係る他の実施の形態を説明する。本実施の
形態は、上記配線接続プロセスを実施する上で好適な配
線接続装置をである。図２は、本発明に係る一実施の形
態である配線接続装置の略示構成図である。図示するご
とく、本装置は、定盤２１と、前記定盤２１上に固定さ
れた門形フレーム２２と、被修正物であるＬＳＩウエハ
（勿論、チップでも差し支えないことはいうまでもな
い。以下、ＬＳＩという）２３とを載置して、ＸＹに駆
動するためのステージ２５と、連続発信のＡｒレーザ発
振器２６から発振され、反射ミラーで方向を変換された
レーザ光２８と、パルス励起のＹＡＧレーザ発振器２７
から発振されたレーザ光２９と、ＬＳＩ２３表面の観察
と位置決めを行うための前記門形フレーム２２に固定さ
れた光学系３１と、液体材料１０、１５をそれぞれ塗布
するためのガラスピペット９、１４（図２には、ガラス
ピペット９、液体材料１０のみを表示し、ガラスピペッ
ト１４、液体材料１５は図示していない）と、それらを
それぞれ保持固定するためのホルダ３４、３５（図２に
は、ホルダ３４のみを表示し、ホルダ３５は図示してい
ない）と、ガラスピペット９をＸＹＺ方向に駆動するた
めのマニピュレータ３６（図２には、ガラスピペット１
４を駆動するためのマニピュレータは図示しない）と、
ガラスピペット９内に、圧力を印加するためのインジェ
クタ３７と配管３８（図２には、ガラスピペット１４内
に圧力を印加するためのインジェクタ、配管を図示しな
い）と、液体材料１０、１５をそれぞれ格納した容器４
０、４１と前記容器４０、４１に開閉自在に設けられた
蓋４２、４３（図２には、容器４１、蓋４３は図示しな
い）と、不活性ガスを吹き付けるためのノズル４４と、
全体の制御を行うための制御装置４５とから構成するも
のである。

【００３０】また、前記光学系３１は、落射照明装置５
１と、前記のＡｒレーザ光２８とＹＡＧレーザ光２９を
結合するための結合プリズム５２と、前記のレーザ光２
８、２９を任意の大きさに成形するための可変スリット
５３と、前記のレーザ光２８、２９と前記落射照明装置
５１からの照明光を結合するためのミラー５４と、対物
レンズ５５と、ＴＶカメラ５６へＬＳＩ２３の表面画像
を入射させるミラー５９と、前記ウエハ２３の表面画像
より、当該ウエハ２３の位置決め、その表面を観察する
ためのＴＶカメラ５６と、前記ＴＶカメラ５６からの画
像信号を処理する画像処理装置５８と、前記画像信号を
表示するモニタ５７とから構成されている。

【００３１】ここで、上記構成の機能を説明する。前記
定盤２１は、当該定盤上に設置するものを固定するため
のもので、十分な剛性を有するフレームでもよく、床か
らの振動を遮断するために防振装置（図示せず）を設置
することが望ましい。また、前記門形フレーム２２は、
主に光学系３１を固定保持するためのもので、十分な剛
性を備えている。前記ステージ２５は、当該ステージ上
に載置するＬＳＩ２３の全面をレーザ光、照射光で走査
できるストロークを有するものである。

【００３２】前記Ａｒレーザ発振器２６は、液体材料の
熱分解あるいは溶媒の気化および形成した膜の膜質改善
に使用されるので、連続発振型が用いられる。前記ＹＡ
Ｇレーザ発振器２７は、配線の切断あるいは接続穴の形
成等局所加工に使用されるので、パルス励起型が用いら
れる。また、前記ＹＡＧレーザ発振器２７は、前記Ａｒ
レーザ照射で形成した接続配線の形状トリミングにも使
用できる。前記Ａｒレーザ発振器２６、前記ＹＡＧレー
ザ発振器２７のそれぞれから発振したレーザ光は、光学
系３１で集光・照射されるが、矩形スリット５３で任意
の大きさの矩形に成形され、対物レンズ５５により、Ｌ
ＳＩ２３表面上に対物レンズ５５の倍率の逆数の大きさ
で投影照射される。

【００３３】前記マニピュレータ３６は、ガラスピペッ
ト９の先端を修正接続されるべき位置に位置決めした
り、液体材料を格納した容器４０内の液体材料に浸漬さ
せたりするために用いられる。前記制御装置４５によ
り、ステージ２５およびマニピュレータ３６の駆動、液
体格納容器４０の蓋４２の開閉、レーザ発振器２６、２
７のＯＮ、ＯＦＦ、矩形スリット５３の駆動、インジェ
クタ３７による不活性ガス圧の印加、ノズルからの不活
性ガス吹き付けの制御が行われる。

【００３４】ここで、上記で使用されるガラスピペット
９および１４について説明する。図５は、本発明の実施
の形態において用いられるガラスピペットの略示形状図
である。図５（ａ）は全体形状図、図５（ｂ）は、その
先端拡大形状図である。図５（ａ）に示すように、ガラ
スピペット９は、外形１〜２ｍｍ、内径０．５〜１．５
ｍｍのガラス管を局所的にヒータで加熱しながら引っ張
ると細くなり、ついには分断される。前記分断された部
分の一部を切り落とした後、再びヒータで加熱して成形
することで得られる。図５（ｂ）に示すように、この先
端内径の最も狭い部分は、内径０．５〜２．０μｍ、外
径は５〜２０μｍのものが、液体材料を微細な領域に塗
布するのに適しているが、より広い領域に塗布する場合
には、前記内径および外径をより大きくても差し支えな
い。

【００３５】以下に、前記構成の接続配線装置の機能を
ＬＳＩ２３上に接続配線を形成して修正する場合を例に
とり、図１、２を参照しながら詳細に述べる。まず、予
め、集束イオンビーム加工装置により、接続穴の形成と
接続穴内部および周辺にＷ薄膜を形成したＬＳＩチップ
２３をステージ２５上に載置し、接続穴を加工したとき
の位置情報から、一方の接続穴を光学系３１の視野内に
再現し、図示しない自動焦点機構により、前記光学系３
１全体をＺ方向に移動させて、表面にピントを合わせ
る。前記ピント合わせは、ステージ２５によりＺ方向に
移動させても差し支えない。

【００３６】前記光学系３１を上下に移動させる場合、
Ａｒレーザ光２８を偏向させるミラー３０も一体として
移動することで、Ａｒレーザ光２８の光軸、すなわち照
射位置を一定に保つことができる。予め、ガラスピペッ
ト９の先端を、液体材料格納容器４０内の液体材料１０
に浸漬させる。このとき、毛細管現象により当該ガラス
ピペット９内に、液体材料１０を充填させる。この状態
で待機状態とする。

【００３７】前記ステージ２５を駆動して、視野の中心
に接続配線を形成すべき始点位置が再現されたならば、
マニピュレータ３６を駆動して前記ガラスピペット９の
先端を、予め設定してある位置、例えば、前記光学系３
１の視野中央でピント面から１００ミクロン上方に位置
決めする。その位置からマニピュレータ３６を駆動して
低速で下降させ、前記ガラスピペット９の先端がＬＳＩ
２３表面に接触したとき点で下降を停止する。接触は、
前記ガラスピペット９の先端がＬＳＩ２３表面に接触
後、さらに下降した場合のたわみによる移動、すなわち
シフトが起きることで検知できる。

【００３８】前記接触検知は、ＴＶカメラ５６で撮像し
た画像信号を画像処理装置５８で処理することで容易に
行うことができる。例えば、前記ガラスピペット９が数
ミクロン下降するごとに、画像信号を取り込み記憶する
とともに、一つ前の画像信号と比較することで、当該ピ
ペット９の先端の移動が容易に検出できる。そして、前
記ピペット９の先端接触を確認後、インジェクタ３７で
予め設定してある圧力の不活性ガス、本実施例では窒素
の供給を開始し、この圧力によりガラスピペット９内に
充填されている金属膜を形成するための液体材料１０が
押し出され、接続穴およびその周辺に塗布される。前記
圧力を常に一定に印加して、もしくは間欠的に印加して
前記液体材料１０を押し出しながら、一定速度で接続配
線を形成すべき経路上を移動し、もう一方の接続穴、す
なわち接続配線の終点に到達したとき点で、ガス圧の印
加を停止してガラスピペット９を上昇させる。

【００３９】そして、マニピュレータ３６により駆動し
て、液体材料格納容器４０内の液体材料１０にガラスピ
ペット９の先端を浸漬し、蓋４２が閉じられることで塗
布を終了する。ガラスピペット９の先端が液体材料に浸
漬されることで、吐出された液体材料１０の補給と、大
気中で有機溶媒が蒸発することで乾燥した表面の再生が
行え、常に一定の条件で前記液体材料１０の供給が行わ
れる。

【００４０】こののち、Ａｒレーザ光２８の照射領域
が、塗布された液体材料膜１１のすぐ外側になるように
位置決めされる。しかるのち、前記Ａｒレーザ発振器２
６を発振させ、Ａｒレーザ光２８の照射を開始するとと
もに、ステージ２５を一定速度で、前記液体材料１０を
塗布した経路に沿って移動させる。この場合、Ａｒレー
ザ発振器２６は、常に発振状態とし、図示していないシ
ャッタを設け、開閉させても差し支えない。

【００４１】これにより、前掲した図１（Ｃ）に示した
ように、前記Ａｒレーザ光２８が照射された部分は、液
体材料膜１１、すなわちトリフルオロ酢酸パラジウム溶
液膜から溶媒、すなわち、アセトニトリル、Ｎメチル−
ピロリドンが蒸発するとともに、Ｐｄ錯体、トリフルオ
ロ酢酸パラジウムが分解して、Ｐｄ膜１３が析出して形
成される。

【００４２】前記Ａｒレーザ２８照射は、金属錯体の分
解を促進するため、もしくは金属錯体の有機成分を除去
するためにも、大気中で行うことが望ましい。当該Ａｒ
レーザ２８の照射領域が液体材料膜１１外となるまで移
動したとき点で、照射が停止される。この場合、前記液
体材料膜１１は、実際には金属膜に変化している。

【００４３】次に、ノズル４４から不活性ガス、本例で
は、窒素を吹き付けながら、前記と同様に、接続配線膜
１３にＡｒレーザ２８を再び照射する。これはレーザア
ニールといわれるものである。このＡｒレーザ２８の走
査する方向は、接続配線１３を形成したときと同じでも
差し支えないし、逆でも差し支えない。このように、窒
素雰囲気中でのレーザ照射により、大気中でのレーザ照
射で、Ｐｄ錯体を分解したときに発生したＰｄ膜表面の
酸化物が還元される。すなわち、窒素雰囲気中でのレー
ザ加熱により、酸素が遊離して、金属Ｐｄが得られる。
これにより、接続配線１３の保護絶縁膜６に対する密着
性が向上するとともに、比抵抗が低減させることができ
る。

【００４４】同一チップ内に、複数本の接続配線を形成
する場合には、上述の手順を繰り返すか、もしくは必要
本数分の塗布を行った後、纏めてレーザ照射とレーザア
ニールを行っても差し支えない。尚、レーザを照射する
代わりに、必要な接続配線の本数だけ塗布した後、電気
炉等でＬＳＩ全体を加熱しても差し支えない。ただし、
加熱によりＬＳＩが影響を受けない場合に限ぎられる。
前記電気炉で加熱する場合は、不活性雰囲気とし、２５
０〜４００℃の範囲で１０〜３０分加熱することで、レ
ーザ照射と同様のＰｄ膜が得られる。この場合、レーザ
アニールは不要である。

【００４５】この後、接続配線１３を形成する液体材料
１０を塗布した場合と同じ要領で、絶縁膜を形成するた
めの液体材料１５を、接続配線１３が完全に被覆される
ように塗布し、その後、Ａｒレーザ２８を照射して、有
機溶媒を気化させるとともに熱分解させ、絶縁膜１８を
形成する。絶縁膜を形成する場合も、必要な領域の塗布
が終了した後で、ＬＳＩ全体を電気炉などで加熱するこ
とでも差し支えない。このときは大気雰囲気で良い。し
たがって、ＬＳＩへ加熱による影響が出ない範囲で実施
される。

【００４６】〔実施の形態３〕次に、図３を参照し
て、本発明に係る他の実施の形態を説明する。本実施の
形態は、接続配線を多数形成する必要がある場合で、一
層だけでは全接続配線が形成されず、接続配線同士が交
差せざるを得ない場合である。図３は、本発明に係る他
の実施の形態の配線接続方法の略示説明図である。図
中、図１と同一符号は、同等部分である。

【００４７】図３（ａ）は、図１（ｃ）におけるレーザ
照射および必要に応じて行われる不活性ガス雰囲気での
レーザアニールが終了して、液体材料膜１１がその膜厚
を収縮して、接続配線１３の形成が終了した時点を示し
ている。例えば、接続穴７，８間が、非常に離れていて
迂回するのが大変な場合、あるいは近くに他の接続配線
が形成されていて迂回できない場合等、新たな接続配線
を接続配線１３と交差して形成せざるを得ない場合に適
用される。

【００４８】図３（ｂ）に示すように、まず、絶縁膜を
形成するための液体材料１５を充填したガラスピペット
１４を、前記接続配線１３上の交差予定部に接触させ、
インジェクタ３７のガス圧印加により、液体材料１５を
押し出し、絶縁膜形成用の液体材料膜１１６を形成す
る。

【００４９】次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁膜形
成用の液体材料膜１１６にＡｒレーザ光１１２を照射
し、溶媒を気化させるとともに、タンタル・ペンタ・エ
トキシドを分解して、絶縁膜１１８、すなわち五酸化タ
ンタル膜を形成させる。次に、図３（ｄ）に示すよう
に、配線を形成するための液体材料を充填したガラスピ
ペットにより、同様にして、液体材料膜１１１を前記絶
縁膜１１８、五酸化タンタル膜上に形成させる。このと
き、下地の接続配線１３と接触しないように、注意し施
工する。

【００５０】次に、図３（ｅ）に示すように、この後、
Ａｒレーザ光１１２を液体材料膜１１６の始点から終点
まで走査しながら照射し、前記の下地接続配線１３と同
様に、接続配線１２０を形成する。また、必要に応じ
て、接続配線１２０に、不活性ガス雰囲気で再度、Ａｒ
レーザ１１２でレーザアニールして、密着性の向上、お
よび膜質の向上を図ることができる。こののち、必要に
応じて、形成した接続配線１３、１２０上に同様の方法
で絶縁膜を形成するための液体材料を塗布した後、レー
ザ光を走査しながら照射することにより、前記接続配線
１３、１２０を保護するための絶縁膜を形成できる。

【００５１】図３においては、図１（ｃ）の工程が終了
したとき点から交差配線を形成する例を示したが、図１
（ｅ）に示した保護用の絶縁膜１８を形成した後に、交
差配線を形成しても差し支えない。この場合、保護絶縁
膜を形成する必要のある部分は、交差した上層の接続配
線１２０上のみであり、ここに保護用の絶縁膜を形成す
るだけでよい。尚、図３で説明した接続配線用液体材料
および絶縁膜用液体材料としては、図１の〔実施の形態
１〕で説明した種々の材料が使用できる。

【００５２】〔実施の形態４〕次に、図４を参照し
て、本発明に係るさらに他の実施の形態を説明する。本
発明の更に他の実施の形態は、試作ＬＳＩなど保護絶縁
膜を形成する前に、前記ＬＳＩ上に接続配線を形成する
場合である。図４は、本発明に係るさらに他の実施の形
態の配線接続方法の略示説明図である。図４に示すよう
に、Ｓｉ基板２０１上に、ＳｉＯ₂膜２０２を介してＡ
ｌ配線２０３、２０４、２０５が形成されている。これ
らのＡｌ配線２０３、２０４、２０５は露出しており、
例えばＡｌ配線２０３とＡｌ配線２０５を接続しようと
した場合、そのままでは、Ａｌ配線２０４と短絡してし
まうことになる。

【００５３】そこで、絶縁膜を形成するための液体材料
を充填した図示しないガラスピペットにより、Ａｌ配線
２０４上に絶縁膜形成用液体材料膜を形成し、図示しな
い連続発振レーザ光を照射して、絶縁膜２０６を形成す
る。その後、図示しないが、接続配線を形成するための
液体材料を充填したガラスピペットにより、配線形成用
液体材料膜を形成し、同様に、連続発振レーザ光を照射
して、接続配線２０７を形成する。これにより、Ａｌ配
線２０４と短絡することなく、Ａｌ配線２０３とＡｌ配
線２０５を接続することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明に係
る配線接続方法の構成によれば、接続配線上に保護のた
めの絶縁膜を形成することができるので、高い信頼性を
有する接続配線が得られる配線接続方法を提供すること
ができる。また、本発明に係る配線接続方法の他の構成
によれば、複数の接続配線同士を交差させる必要がある
場合において、交差部に絶縁膜を形成することで、接続
配線同士の短絡を防ぐことができ、かつ接続配線形成の
適用範囲を拡大する配線接続方法を提供することができ
る。また、本発明に係る配線接続装置の構成によれば、
上記配線接続方法を安価に、かつ大気中で実施すること
ができる配線接続装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態の配線接続方法の略
示説明図である。

【図２】本発明に係る一実施の形態の配線接続装置の略
示説明図である。

【図３】本発明に係る他の一実施の形態の配線接続方法
の略示説明図である。

【図４】本発明に係るさらに他の一実施の形態の配線接
続方法の略示説明図である。

【図５】本発明の実施の形態において用いられるガラス
ピペットの略示形状図である。

【符号の説明】

１…Ｓｉ基板、２…酸化膜、３…下層Ａｌ配線、４…層
間絶縁膜、５…上層Ａｌ配線、７、８…接続穴、９、１
４…ガラスピペット、１０…金属膜を形成する液体材
料、１１…液体材料膜、１２、１７…レーザ光、１３…
接続配線、１５…絶縁膜を形成する液体材料、１６…液
体材料膜、１８…保護のための絶縁膜、２１…定盤、２
２…門型フレーム、２３…ＬＳＩ、２５…ステージ、２
６…Ａｒレーザ、２７…ＹＡＧレーザ、２８、２９…レ
ーザ、３０…偏向ミラー、３１…光学系、３４、３５…
ホルダ、３６…マニピュレータ、３７…インジェクタ、
４０、４１…液体材料格納容器、４２、４３…蓋、４４
…ノズル、４５…制御装置、５１…落射照明装置、５２
…結合プリズム、５３…可変スリット、５４…ミラー、
５５…対物レンズ、５６…ＴＶカメラ、５７…モニタ、
５８…画像処理装置、５９…ミラー、１１１…液体材料
膜、１１２…Ａｒレーザ光、１１６…液体材料膜、１１
８…絶縁膜、１２０…接続配線、２０１…Ｓｉ基板、２
０２…ＳｉＯ₂、２０３、２０４、２０５…Ａｌ配線、
２０６…絶縁膜、２０７…接続配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥中正昭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)発明者山田利夫東京都青梅市今井町2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された配線間を電気的に接
続する方法であって、加熱による溶媒の気化、もしくは
前記溶媒の気化と熱分解との併用のいずれかで導電性膜
を形成する第一の液体材料を選択的に塗布する工程と、
上記塗布した第一の液体材料膜を加熱する工程と、前記
加熱による溶媒の気化、もしくは溶媒の気化と熱分解の
併用のいずれかで絶縁膜を形成する第二の液体材料を選
択的に塗布する工程と、上記塗布された第二の液体材料
膜を加熱する工程とからなることを特徴とする配線接続
方法。
【請求項２】請求項１記載の配線接続方法において、
選択的に塗布した第一および第二の液体材料膜を加熱す
る工程を、エネルギビームの照射によることを特徴とす
る配線接続方法。
【請求項３】エネルギビームにより配線上に形成され
た絶縁膜に接続穴を形成する工程と、少なくとも接続配
線を形成する経路上に加熱による溶媒を気化もしくは前
記溶媒の気化と熱分解の併用のいずれかで導電膜を形成
する第一の液体材料を選択的に塗布する工程と、上記塗
布した第一の液体材料膜にエネルギビームを照射して導
電膜を形成する工程と、上記導電膜上に加熱による溶媒
を気化、もしくは前記溶媒の気化と熱分解の併用のいず
れかで絶縁膜を形成する第二の液体材料を選択的に塗布
する工程と、上記塗布された第二の液体材料膜にエネル
ギビームを照射して絶縁膜を形成する工程とからなるこ
とを特徴とする配線接続方法。
【請求項４】請求項３記載の配線接続方法において、
エネルギビームの照射により形成した導電膜上に、不活
性ガス雰囲気で再度エネルギビームを照射する工程を設
けたことを特徴とする配線接続方法。
【請求項５】少なくとも接続配線を形成する経路上に
加熱による溶媒の気化、もしくは前記溶媒の気化と熱分
解の併用のいずれかで導電膜を形成する第一の液体材料
を選択的に塗布する工程と、上記塗布した第一の液体材
料膜にエネルギビームを照射して導電膜を形成する工程
と、上記導電膜上に形成される別な導電膜と交差する部
分に加熱により溶媒の気化、もしくは前記溶媒の気化と
熱分解の併用のいずれかで絶縁膜を形成する第二の液体
材料を選択的に塗布する工程と、上記塗布した第二の液
体材料膜にエネルギビームを照射して絶縁膜を形成する
工程と、上記導電膜上に形成された上記絶縁膜上を通過
する経路上に加熱による溶媒の気化、もしくは前記溶媒
の気化と熱分解の併用のいずれかで導電膜を形成する第
一の液体材料を選択的に塗布する工程と、上記塗布した
第一の液体材料膜にエネルギビームを照射して導電膜を
形成する工程とからなり、複数の導電膜が交差して形成
することを特徴とする配線接続方法。
【請求項６】請求項５記載の配線接続方法において、
エネルギビームの照射により形成した導電膜上に、不活
性ガス雰囲気で、再度エネルギビームを照射する工程を
設けたことを特徴とする配線接続方法。
【請求項７】請求項１ないし６記載のいずれかの配線
接続方法において、第一の液体材料が、トリフルオロ酢
酸パラジウム（Ｐａ（ＣＦ₃ＣＯＯ）₂）、またはペンタ
フルオロプロピオン酸パラジウム（Ｐｄ（ＣＦ₃ＣＦ₂Ｏ
Ｏ）₂）を有機溶媒に溶解した溶液であることを特徴と
する配線接続方法。
【請求項８】請求項１ないし６記載のいずれかの配線
接続方法において、第一の液体材料が、金属の超微粒子
を有機溶媒に分散させた溶液であることを特徴とする配
線接続方法。
【請求項９】請求項１ないし６記載のいずれかの配線
接続方法において、第二の液体材料が、Ｒ_nＳｉ（Ｏ
Ｈ）4-n（Ｒ：アルキル基、ｎ＜４）で表される珪素化
合物を有機溶媒に溶解した溶液であることを特徴とする
配線接続方法。
【請求項１０】請求項１ないし６記載のいずれかの配線
接続方法において、Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれた金属イオン
であり、Ｒは、炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｌ
は、βジケトン陰イオンまたはカルボン酸陰イオンであ
り、ｍは、金属イオンＭの酸化数、ｎは、１〜ｍの整数
であって、一般式Ｍ（ＯＲ）nＬm−nで表される化合物
と、これらを溶解する溶媒とからなることを特徴とする
配線接続方法。
【請求項１１】請求項１ないし６記載のいずれかの配
線接続方法において、前記第二の液体材料が、ポリイミ
ドもしくはエポキシのモノマを有機溶媒に溶解した溶液
であることを特徴とする配線接続方法。
【請求項１２】試料を載置するステージと、パルス励
起レーザ発振器と、連続発振レーザ発振器と、上記二種
類の発振器から発振されたレーザ光の集光と上記試料の
観察を行うための光学系と、導電性膜を形成するための
第一の液体材料を格納した容器と、絶縁膜を形成するた
めの第二の液体材料を格納した容器と、第一の液体材料
を塗布するための吐出手段と、第二の液体材料を塗布す
るための吐出手段と、上記二つの吐出手段をそれぞれ独
立に移動するための駆動手段と、上記二つの吐出手段か
らそれぞれの液体材料を吐出させるための圧力を印加す
るための加圧手段と、上記導電性膜の部分を特定のガス
雰囲気に保つための手段とを具備したことを特徴とする
配線接続装置。