JPH1187350A - Ｉｃ素子の配線付加形成方法 - Google Patents
Ｉｃ素子の配線付加形成方法Info
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- JPH1187350A JPH1187350A JP15712898A JP15712898A JPH1187350A JP H1187350 A JPH1187350 A JP H1187350A JP 15712898 A JP15712898 A JP 15712898A JP 15712898 A JP15712898 A JP 15712898A JP H1187350 A JPH1187350 A JP H1187350A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）におい
て、保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線
に接続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修
正・不良解析等を行うことができるようにする。 【解決手段】真空に排気された処理室内でＩＣ素子の絶
縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶縁膜
表面のＳＩＭ像を得る工程と、このＳＩＭ像に基づいて
内部配線の接続すべき第１の個所の上の絶縁膜に集束さ
せたイオンビームを照射し絶縁膜を除去加工して第１の
個所を露出させる工程と、ＳＩＭ像に基づいて内部配線
の接続すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオ
ンビームを照射し絶縁膜を除去加工して第２の個所を露
出させる工程と、処理室の内部に金属化合物ガスを不活
性ガスとともに供給しながらＩＣ素子上に集束させたビ
ームを照射してＩＣ素子と集束させたビームとを相対的
に走査することにより露出させた第１の個所と第２の個
所とを電気的に接続する新たな配線を絶縁膜上に付加形
成する工程とを含む配線付加形成方法とした。
て、保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線
に接続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修
正・不良解析等を行うことができるようにする。 【解決手段】真空に排気された処理室内でＩＣ素子の絶
縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶縁膜
表面のＳＩＭ像を得る工程と、このＳＩＭ像に基づいて
内部配線の接続すべき第１の個所の上の絶縁膜に集束さ
せたイオンビームを照射し絶縁膜を除去加工して第１の
個所を露出させる工程と、ＳＩＭ像に基づいて内部配線
の接続すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオ
ンビームを照射し絶縁膜を除去加工して第２の個所を露
出させる工程と、処理室の内部に金属化合物ガスを不活
性ガスとともに供給しながらＩＣ素子上に集束させたビ
ームを照射してＩＣ素子と集束させたビームとを相対的
に走査することにより露出させた第１の個所と第２の個
所とを電気的に接続する新たな配線を絶縁膜上に付加形
成する工程とを含む配線付加形成方法とした。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路（以下
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。
【従来の技術】近年ＩＣの高集積化、微細化に伴い、開
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバック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たり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、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。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。即ち、第１の従来技
術としてはテクノ、ダイジェストオブクレオ 81 1981
第１６０頁（Ｔech. Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem for ＩＣ debugging）」があり、これにおいては、
レーザにより配線を切断し、不良個所のデバックを行う
例が報告されている。更に第２の従来技術としては、特
願昭５８−４２１２６号（特開昭５９−１６８６５２号
公報）があり、これには、微細な配線に対処できるよう
に、液体金属イオン源からのイオンビームを０．５μｍ
以下のスポットに集束して配線を切断したり、穴あけを
行い、またイオンビームでこの穴に蒸着して上下の配線
を接続する技術が示されている。更に第３の従来技術と
しては、イクステンディッドアブストラクトオブ第１７
コンファレンスオンソリッドステイトデバイシズアンド
マティリアル 1985 第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of
17th Ｃonf. on Ｓolid state Ｄevices and Ｍaterial
1985. p193）「ダイレクトライティングオブハイリイ
コンダクティブモリブデンラインズバイレーザーインデ
ューストケミカルベイパーディポジッション（Ｄirect
Ｗriting of Ｈighly Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌas
er Ｉnduced ＣＶＤ）」がある。
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバック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たり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、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。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。即ち、第１の従来技
術としてはテクノ、ダイジェストオブクレオ 81 1981
第１６０頁（Ｔech. Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem for ＩＣ debugging）」があり、これにおいては、
レーザにより配線を切断し、不良個所のデバックを行う
例が報告されている。更に第２の従来技術としては、特
願昭５８−４２１２６号（特開昭５９−１６８６５２号
公報）があり、これには、微細な配線に対処できるよう
に、液体金属イオン源からのイオンビームを０．５μｍ
以下のスポットに集束して配線を切断したり、穴あけを
行い、またイオンビームでこの穴に蒸着して上下の配線
を接続する技術が示されている。更に第３の従来技術と
しては、イクステンディッドアブストラクトオブ第１７
コンファレンスオンソリッドステイトデバイシズアンド
マティリアル 1985 第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of
17th Ｃonf. on Ｓolid state Ｄevices and Ｍaterial
1985. p193）「ダイレクトライティングオブハイリイ
コンダクティブモリブデンラインズバイレーザーインデ
ューストケミカルベイパーディポジッション（Ｄirect
Ｗriting of Ｈighly Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌas
er Ｉnduced ＣＶＤ）」がある。
【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。また、第２の従来技術において
は（１）’集束イオンビームによる切断および穴あけ、
（２）’集束イオンビームを用いた上下配線の接続の手
段が示されている。集束イオンビームによる加工は０．
５μｍ以下の加工が行えることなどから、第１の従来技
術における問題点をカバーしている。しかしながら
（２）’の配線間の接続手段については、上下の配線の
接続の手順が示されているのみであり、一つの配線から
別の場所の配線へと接続を行う手段に関しては何ら触れ
られていない。第３の従来技術においては、Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合
物のガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコート
したＳｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あ
るいは光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤ
プロセスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭ
ｏなどの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成す
る方法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶
縁膜の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際の
ＩＣにおいて保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部に
ある配線同志を接続する技術については示されていなか
った。本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべ
く、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）において、
保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線に接
続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修正・
不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素子の配
線付加形成方法を提供することにある。
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。また、第２の従来技術において
は（１）’集束イオンビームによる切断および穴あけ、
（２）’集束イオンビームを用いた上下配線の接続の手
段が示されている。集束イオンビームによる加工は０．
５μｍ以下の加工が行えることなどから、第１の従来技
術における問題点をカバーしている。しかしながら
（２）’の配線間の接続手段については、上下の配線の
接続の手順が示されているのみであり、一つの配線から
別の場所の配線へと接続を行う手段に関しては何ら触れ
られていない。第３の従来技術においては、Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合
物のガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコート
したＳｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あ
るいは光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤ
プロセスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭ
ｏなどの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成す
る方法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶
縁膜の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際の
ＩＣにおいて保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部に
ある配線同志を接続する技術については示されていなか
った。本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべ
く、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）において、
保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線に接
続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修正・
不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素子の配
線付加形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線間を接続する新たな配線
を表面の絶縁膜上に付加形成するＩＣ素子の配線付加形
成方法において、真空に排気された処理室内でＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき第１の個所の上
の絶縁膜に集束させたイオンビームを照射して第１の個
所の上の絶縁膜を除去加工し第１の個所を露出させる工
程と、絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内部配線の接続
すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオンビー
ムを照射して第２の個所の上の絶縁膜を除去加工し第２
の個所を露出させる工程と、処理室の内部に金属化合物
ガスを不活性ガスとともに供給しながらＩＣ素子上に集
束させたビームを照射してＩＣ素子と集束させたビーム
とを相対的に走査することにより露出させた第１の個所
と第２の個所とを電気的に接続する新たな配線を絶縁膜
上に付加形成する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素
子の配線付加形成方法とした。
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線間を接続する新たな配線
を表面の絶縁膜上に付加形成するＩＣ素子の配線付加形
成方法において、真空に排気された処理室内でＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき第１の個所の上
の絶縁膜に集束させたイオンビームを照射して第１の個
所の上の絶縁膜を除去加工し第１の個所を露出させる工
程と、絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内部配線の接続
すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオンビー
ムを照射して第２の個所の上の絶縁膜を除去加工し第２
の個所を露出させる工程と、処理室の内部に金属化合物
ガスを不活性ガスとともに供給しながらＩＣ素子上に集
束させたビームを照射してＩＣ素子と集束させたビーム
とを相対的に走査することにより露出させた第１の個所
と第２の個所とを電気的に接続する新たな配線を絶縁膜
上に付加形成する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素
子の配線付加形成方法とした。
【作用】このような配線を付加形成する方法において、
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。
【実施例】図１は本発明によるＩＣへの接続配線形成を
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術
またはレーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すよ
うに穴５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成す
る。このようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７
を通じて接続される。図２は本発明による配線接続装置
の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩ
Ｃチップ１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ
２１を介して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ
2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納めら
れた修正物質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ
２６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ
２８と配管により接続されている。レーザ発振器８ａで
発振されたレーザ光は、シャッタ３０ａを介してダイク
ロイックミラー９ａで反射され、対物レンズ２で集光さ
れて、反応容器１６に設けた窓１５を通ってＬＳＩアル
ミ配線修正箇所に照射できるようになっており、照射光
学系１４、ハーフミラー１０、レーザ光カットフィルタ
１１、プリズム１２、接眼レンズ１３を介して修正箇所
を観察しながら行えるように構成されている。反応容器
１６には、この他のバルブ２２を介して予備ガスボンベ
２０が接続されている。ＩＣチップはＸＹステージ１７
の上にのせられた載物台２４の上に取り付けられてい
る。ゲートバルブ２５を介して反応容器１６の隣にイン
ビーム加工用真空容器３９が取り付けられており、その
上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器２６が取り付けら
れている。真空容器３９の中にはＸＹステージ４０があ
り、ステージ１７とステージ４０がゲートバルブ２５の
近くに移動したときゲートバルブが開けられた状態にお
いて、図示していないがステージ１７および２０に設置
されたチャック機構によってステージ１７と４０の間で
載物台２４の受け渡しが可能なようになっている。した
がってこの受け渡しとその後のステージお移動により載
物台２４およびその上に取り付けられたＩＣチップ１８
はＸＹステージ４０の上２４ａ，１８ａの−線に来るこ
とができる。この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置
の動作法を説明する。フタ４４を開き、ＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じバルブ４５を開き排気ポンプ４６により
試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバルブ
４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲート
バルブ４１を閉じて後、十分排気をしてから、ステージ
４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ３８
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後図１に示したようにイオンビー
ムを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜の加工を行
う。次にゲートバルブ２５を開き、載物台を２４の位置
へ移送する。Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザア照射により、レーザ照射部近傍の有機金属
ガスは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正
が行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアル
ミ配線修正箇所を修正する。次に、バルブ２５を開け、
反応容器１６内を十分排気してから試料をチャンバ３９
に、更に予備排気室４３へと移し、外部へ取り出す。本
実施例のようにレーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオン
ビーム加工用チャンバが一体となっているので、イオン
ビーム加工後一旦大気へ取り出したときに配線の露出部
が汚れ、または酸化することなく、その上にレーザＣＶ
Ｄによる配線を形成することができるため、ＩＣの配線
とＣＶＤによる配線の接合性がよく、導電性が良好とな
るという特徴を有する。図３は反応容器とイオンビーム
加工用真空容器との間のゲートバルブを取り除き、一体
としたものであって、二つの容器の間の移動にともなう
排気操作とゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が
向上している。一方、イオンビームの容器の方に反応ガ
スが入ってくるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐた
めに、反応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試
料近傍へ吹付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試
料室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）
５０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５
３、５４を設けるなどの対策がほどこされている。図４
は本発明の別の実施例の装置の説明図である。この場合
はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設けられているのが特
徴である。９ａはハーフミラー、９ｂはダイクロイック
ミラーである。一例として、図１の発明で述べたような
金属配線を形成した後、この金属膜が露出したままで
は、特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜を
コートする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波
を発生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設
けて補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6
（ジシラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これ
を集光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図
では二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡ
ｒレーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生
用結晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。図４の
この他の例としては、レーザ８ｂとして加工用の大出力
レーザを用意し、イオンビームによりあけた穴において
上下配線を接続するのに、加工用レーザ８ｂにより下層
配線を加工してその一部を噴出させ、上下を接続するこ
とができる。図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。そこで
イオンビーム加工を行う場合、ビームの走査幅を変化さ
せつつ加工を行うことにより、図５（ｃ）に示すごと
く、上部が広く、下部に狭い傾斜断面を有するように加
工できる。このように上面に露出する構造であるから、
レーザビームまたはイオンビーム６７を照射した際、金
属膜６９は穴の内面に断切れを生じることなく広く形成
できる。更に保護膜６０および絶縁膜６１への微細穴加
工として図５（ａ）および（ｃ）に示す如く、配線６２
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２の表面に絶縁膜が残ることが完全に防止することがで
きる。更に図５（ｅ）に示すように配線６２の表面を僅
か堀込むまで加工された微細な穴内および保護膜６０上
に、レーザビームまたはイオンビーム７０を照射して金
属化合物ガスから金属を析出して配線７１を形成する。
これにより配線６２と配線７１とが高信頼度で、且つ確
実に電気的に接続することができる。またこの上に図４
によって説明したようにＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保
護膜として形成したものを図５（ｆ）に示す。図６は本
発明による金属配線形成の別の実施例である。この実施
例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８１からなる２層配線構
造になっていて、下層Ａｌ８１のみから別の場所にある
配線へと接続配線を形成したい場合を示す。この場合、
前記したような方法（図６（ａ）に示す方法）では、配
線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａｌ８０にも接続されて
しまう。そこでイオンビームにより図６（ｂ）に示すよ
うに上層Ａｌ８０まで穴あけを行った後、図６（ｃ）に
示すように前記したように更に層間絶縁膜８４に加工
し、下層Ａｌ８１を露出させる。この後、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤにより配線８５をして下層Ａｌ
８１と他の配線との接続を行う。図７、図８は本発明の
別の実施例で、同一箇所において上下の配線を接続する
ことを目的としている。図７においては、図４に示した
ように加工用のレーザを備え、イオンビームを図７
（ａ）のように下層配線８１が露出するまで加工し、加
工用レーザにより下層配線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶
融飛散して上部の配線Ａｌ８０と接続するようにする。
図７（ｃ）はその後、レーザまたはイオンビーム誘起Ｃ
ＶＤ法でＳｉＯ2まどの保護膜８６を形成したものであ
る。図８においては上下の配線を接続する場合、集束イ
オンビーム加工における再付着現象を用いている。これ
はジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・テクノロジ
ーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁〜第７４頁
（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔechnol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 1
985 p71〜74）「キャラクタリスティックオブシリコン
レムーバルバイファインフォーカスガリュームイオンビ
ーム（Ｃharacteristics of silicon removal by fine
focussed gallium ion beam）」に見られるものであっ
て、イオンビームにより材料を加工する場合、繰り返し
走査加工の条件により加工結果が異なり（ｉ）高速で繰
返し加工を行えば周囲への再付着は少ないが（ii）低速
走査で繰返し数を少なくすると側面へ著しい再付着が行
われることを利用するものである。すなわち、図８にお
いて、（ａ）図に示すように下層配線８１の上部まで集
束イオンビームにより上記（ｉ）の条件にて加工した
後、上記（ii）の条件にて下層Ａｌ８１を矢印方向に加
工すれば（ｂ）図のように紙面に低速で垂直に走査しつ
つそのビームを矢印方向に移動すればＡｌが再付着して
８７のような再付着して８７のような再付着領域を生成
する。また（ｄ）図のように紙面に垂直二低速で走査し
つつそのビームを二つの矢印のように加工穴の両端から
中央へ移動すれば両側に再付着素層８９が形成される。
いずれも上層と下層との配線８０、８１間の接続が可能
となる。その後（ｃ）、（ｅ）に示すようにレーザまた
はイオンビーム誘起ＣＶＤ法によりＳｉＯ2などの保護
膜８８、８９を上部へ形成する。上記の他、同一箇所に
おいて、上下配線を接続する場合、集束イオンビームに
より、上部配線８０および保護膜８４に穴あけを行い、
その後レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法により加
工穴に金属を析出させて上下の接続ができることは本発
明の前記したところにより明らかである。これまでの記
述においては、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法
の成膜材料として金属化合物をとっているが、導電性材
料膜を形成するものなら使用できる。またＣＶＤをひき
おこすエネルギービームとしてレーザまたはイオンビー
ムの他の電子ビーム等のエネルギービームも可能であ
る。穴あけ加工の手段として集束イオンビームを用いて
いるがサブミクロン加工が可能な他のエネルギービーム
を用いることもできる。図９は本発明による配線接続装
置の他の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有
するＩＣチップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａ
は、バルブ２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，
Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，
Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合
物））が納められた修正物質容器１９と、バルブ３５を
介して真空ポンプ３６と、そして、バルブ２９を介して
不活性ガスボンベ２８と配管により接続されている。反
応容器３９ａには、この他バルブ２２を介して予備ガス
ボンベ２０が接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−
Ｙステージ４０の上にのせられた載物台２４ａの上に取
り付けられている。容器３９ａの上部にはイオンビーム
鏡筒用真空容器２６が取り付けられている。そして上部
のイオンビーム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧ
ａ等の液体金属イオン源）２７からその下部に設置され
た引出し電極３０により引出されたイオンビーム４０
が、静電レンズ３１、ブランキング電極３２、デフレク
ター電極３３等を通り集束偏向されて、試料１８ａに照
射されるようになっている。また真空容器３９ａには２
次電子ディテクター３４および２次イオン質量分析管３
４ａが設置されており、偏向電極用電源３７の偏向用信
号に同期させて試料１８ａからの２次電子信号あるいは
２次イオン電流を増幅してモニタ３８上に試料の走査イ
オン顕微鏡像を映し出し、これにより試料１８ａの拡大
像を得て試料の検出、位置合わせができるようになって
いる。真空容器には、バルブ３５を介して真空ポンプ３
６が接続されており、排気を行う。真空容器３９ａに
は、試料を出し入れするための予備排気室４３が設けら
れている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ステ
ージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａとと
もに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に移
動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６によ
り予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置に
開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置の
動作を説明する。フタ（蓋）４４を開きＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じ、バルブ４５を開き、排気ポンプ４６に
より試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバ
ルブ４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ４１を閉じて後、十分に排気をしてからステ
ージ４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後、図１に示したようにイオンビ
ームを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜加工を行
う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９を開け、
前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比になるように
流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力が数＋〜
数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ３５を調整する。この
後、配線修正箇所にイオンビームを照射する。この照射
により、照射部近傍の有機金属ガスは分解され、Ａｌあ
るいはＣｄ，Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が行
われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ配
線修正箇所を修正する。次に、バルブ３５を開け、反応
容器３９ａ内を十分排気してから試料を予備排気室４３
へと移し、外部へ取り出す。図１０は他の形の装置の実
施例を示す。イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反
応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近辺へ
吹き付けるようにし、またイオンビーム鏡筒２６と試料
室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５
０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、
５４を設けるなどの対策がほどこされている。図１０の
装置の使用法の一例として、図１の説明で述べたような
金属配線を形成した後のこの金属膜が露出したままで
は、特性上、信頼性上、問題が多いため、この上に保護
膜をコートする必要がある。このため補助ガスボンベ２
０、２０ａに入れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ
（笑気）ガスを容器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付
け、先に集束イオンビームを照射して形成した配線の上
に、更に集束イオンビームを照射してイオンビーム誘起
ＣＶＤ及び酸化のプロセスによってＳｉＯ2の保護膜を
形成する。前記実施例ではレーザ照射の場合について説
明したが、このようにイオンビーム照射に換えることも
できることは明らかである。
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術
またはレーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すよ
うに穴５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成す
る。このようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７
を通じて接続される。図２は本発明による配線接続装置
の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩ
Ｃチップ１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ
２１を介して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ
2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納めら
れた修正物質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ
２６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ
２８と配管により接続されている。レーザ発振器８ａで
発振されたレーザ光は、シャッタ３０ａを介してダイク
ロイックミラー９ａで反射され、対物レンズ２で集光さ
れて、反応容器１６に設けた窓１５を通ってＬＳＩアル
ミ配線修正箇所に照射できるようになっており、照射光
学系１４、ハーフミラー１０、レーザ光カットフィルタ
１１、プリズム１２、接眼レンズ１３を介して修正箇所
を観察しながら行えるように構成されている。反応容器
１６には、この他のバルブ２２を介して予備ガスボンベ
２０が接続されている。ＩＣチップはＸＹステージ１７
の上にのせられた載物台２４の上に取り付けられてい
る。ゲートバルブ２５を介して反応容器１６の隣にイン
ビーム加工用真空容器３９が取り付けられており、その
上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器２６が取り付けら
れている。真空容器３９の中にはＸＹステージ４０があ
り、ステージ１７とステージ４０がゲートバルブ２５の
近くに移動したときゲートバルブが開けられた状態にお
いて、図示していないがステージ１７および２０に設置
されたチャック機構によってステージ１７と４０の間で
載物台２４の受け渡しが可能なようになっている。した
がってこの受け渡しとその後のステージお移動により載
物台２４およびその上に取り付けられたＩＣチップ１８
はＸＹステージ４０の上２４ａ，１８ａの−線に来るこ
とができる。この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置
の動作法を説明する。フタ４４を開き、ＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じバルブ４５を開き排気ポンプ４６により
試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバルブ
４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲート
バルブ４１を閉じて後、十分排気をしてから、ステージ
４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ３８
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後図１に示したようにイオンビー
ムを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜の加工を行
う。次にゲートバルブ２５を開き、載物台を２４の位置
へ移送する。Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザア照射により、レーザ照射部近傍の有機金属
ガスは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正
が行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアル
ミ配線修正箇所を修正する。次に、バルブ２５を開け、
反応容器１６内を十分排気してから試料をチャンバ３９
に、更に予備排気室４３へと移し、外部へ取り出す。本
実施例のようにレーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオン
ビーム加工用チャンバが一体となっているので、イオン
ビーム加工後一旦大気へ取り出したときに配線の露出部
が汚れ、または酸化することなく、その上にレーザＣＶ
Ｄによる配線を形成することができるため、ＩＣの配線
とＣＶＤによる配線の接合性がよく、導電性が良好とな
るという特徴を有する。図３は反応容器とイオンビーム
加工用真空容器との間のゲートバルブを取り除き、一体
としたものであって、二つの容器の間の移動にともなう
排気操作とゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が
向上している。一方、イオンビームの容器の方に反応ガ
スが入ってくるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐた
めに、反応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試
料近傍へ吹付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試
料室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）
５０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５
３、５４を設けるなどの対策がほどこされている。図４
は本発明の別の実施例の装置の説明図である。この場合
はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設けられているのが特
徴である。９ａはハーフミラー、９ｂはダイクロイック
ミラーである。一例として、図１の発明で述べたような
金属配線を形成した後、この金属膜が露出したままで
は、特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜を
コートする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波
を発生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設
けて補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6
（ジシラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これ
を集光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図
では二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡ
ｒレーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生
用結晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。図４の
この他の例としては、レーザ８ｂとして加工用の大出力
レーザを用意し、イオンビームによりあけた穴において
上下配線を接続するのに、加工用レーザ８ｂにより下層
配線を加工してその一部を噴出させ、上下を接続するこ
とができる。図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。そこで
イオンビーム加工を行う場合、ビームの走査幅を変化さ
せつつ加工を行うことにより、図５（ｃ）に示すごと
く、上部が広く、下部に狭い傾斜断面を有するように加
工できる。このように上面に露出する構造であるから、
レーザビームまたはイオンビーム６７を照射した際、金
属膜６９は穴の内面に断切れを生じることなく広く形成
できる。更に保護膜６０および絶縁膜６１への微細穴加
工として図５（ａ）および（ｃ）に示す如く、配線６２
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２の表面に絶縁膜が残ることが完全に防止することがで
きる。更に図５（ｅ）に示すように配線６２の表面を僅
か堀込むまで加工された微細な穴内および保護膜６０上
に、レーザビームまたはイオンビーム７０を照射して金
属化合物ガスから金属を析出して配線７１を形成する。
これにより配線６２と配線７１とが高信頼度で、且つ確
実に電気的に接続することができる。またこの上に図４
によって説明したようにＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保
護膜として形成したものを図５（ｆ）に示す。図６は本
発明による金属配線形成の別の実施例である。この実施
例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８１からなる２層配線構
造になっていて、下層Ａｌ８１のみから別の場所にある
配線へと接続配線を形成したい場合を示す。この場合、
前記したような方法（図６（ａ）に示す方法）では、配
線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａｌ８０にも接続されて
しまう。そこでイオンビームにより図６（ｂ）に示すよ
うに上層Ａｌ８０まで穴あけを行った後、図６（ｃ）に
示すように前記したように更に層間絶縁膜８４に加工
し、下層Ａｌ８１を露出させる。この後、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤにより配線８５をして下層Ａｌ
８１と他の配線との接続を行う。図７、図８は本発明の
別の実施例で、同一箇所において上下の配線を接続する
ことを目的としている。図７においては、図４に示した
ように加工用のレーザを備え、イオンビームを図７
（ａ）のように下層配線８１が露出するまで加工し、加
工用レーザにより下層配線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶
融飛散して上部の配線Ａｌ８０と接続するようにする。
図７（ｃ）はその後、レーザまたはイオンビーム誘起Ｃ
ＶＤ法でＳｉＯ2まどの保護膜８６を形成したものであ
る。図８においては上下の配線を接続する場合、集束イ
オンビーム加工における再付着現象を用いている。これ
はジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・テクノロジ
ーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁〜第７４頁
（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔechnol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 1
985 p71〜74）「キャラクタリスティックオブシリコン
レムーバルバイファインフォーカスガリュームイオンビ
ーム（Ｃharacteristics of silicon removal by fine
focussed gallium ion beam）」に見られるものであっ
て、イオンビームにより材料を加工する場合、繰り返し
走査加工の条件により加工結果が異なり（ｉ）高速で繰
返し加工を行えば周囲への再付着は少ないが（ii）低速
走査で繰返し数を少なくすると側面へ著しい再付着が行
われることを利用するものである。すなわち、図８にお
いて、（ａ）図に示すように下層配線８１の上部まで集
束イオンビームにより上記（ｉ）の条件にて加工した
後、上記（ii）の条件にて下層Ａｌ８１を矢印方向に加
工すれば（ｂ）図のように紙面に低速で垂直に走査しつ
つそのビームを矢印方向に移動すればＡｌが再付着して
８７のような再付着して８７のような再付着領域を生成
する。また（ｄ）図のように紙面に垂直二低速で走査し
つつそのビームを二つの矢印のように加工穴の両端から
中央へ移動すれば両側に再付着素層８９が形成される。
いずれも上層と下層との配線８０、８１間の接続が可能
となる。その後（ｃ）、（ｅ）に示すようにレーザまた
はイオンビーム誘起ＣＶＤ法によりＳｉＯ2などの保護
膜８８、８９を上部へ形成する。上記の他、同一箇所に
おいて、上下配線を接続する場合、集束イオンビームに
より、上部配線８０および保護膜８４に穴あけを行い、
その後レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法により加
工穴に金属を析出させて上下の接続ができることは本発
明の前記したところにより明らかである。これまでの記
述においては、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法
の成膜材料として金属化合物をとっているが、導電性材
料膜を形成するものなら使用できる。またＣＶＤをひき
おこすエネルギービームとしてレーザまたはイオンビー
ムの他の電子ビーム等のエネルギービームも可能であ
る。穴あけ加工の手段として集束イオンビームを用いて
いるがサブミクロン加工が可能な他のエネルギービーム
を用いることもできる。図９は本発明による配線接続装
置の他の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有
するＩＣチップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａ
は、バルブ２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，
Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，
Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合
物））が納められた修正物質容器１９と、バルブ３５を
介して真空ポンプ３６と、そして、バルブ２９を介して
不活性ガスボンベ２８と配管により接続されている。反
応容器３９ａには、この他バルブ２２を介して予備ガス
ボンベ２０が接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−
Ｙステージ４０の上にのせられた載物台２４ａの上に取
り付けられている。容器３９ａの上部にはイオンビーム
鏡筒用真空容器２６が取り付けられている。そして上部
のイオンビーム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧ
ａ等の液体金属イオン源）２７からその下部に設置され
た引出し電極３０により引出されたイオンビーム４０
が、静電レンズ３１、ブランキング電極３２、デフレク
ター電極３３等を通り集束偏向されて、試料１８ａに照
射されるようになっている。また真空容器３９ａには２
次電子ディテクター３４および２次イオン質量分析管３
４ａが設置されており、偏向電極用電源３７の偏向用信
号に同期させて試料１８ａからの２次電子信号あるいは
２次イオン電流を増幅してモニタ３８上に試料の走査イ
オン顕微鏡像を映し出し、これにより試料１８ａの拡大
像を得て試料の検出、位置合わせができるようになって
いる。真空容器には、バルブ３５を介して真空ポンプ３
６が接続されており、排気を行う。真空容器３９ａに
は、試料を出し入れするための予備排気室４３が設けら
れている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ステ
ージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａとと
もに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に移
動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６によ
り予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置に
開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置の
動作を説明する。フタ（蓋）４４を開きＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じ、バルブ４５を開き、排気ポンプ４６に
より試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバ
ルブ４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ４１を閉じて後、十分に排気をしてからステ
ージ４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後、図１に示したようにイオンビ
ームを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜加工を行
う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９を開け、
前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比になるように
流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力が数＋〜
数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ３５を調整する。この
後、配線修正箇所にイオンビームを照射する。この照射
により、照射部近傍の有機金属ガスは分解され、Ａｌあ
るいはＣｄ，Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が行
われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ配
線修正箇所を修正する。次に、バルブ３５を開け、反応
容器３９ａ内を十分排気してから試料を予備排気室４３
へと移し、外部へ取り出す。図１０は他の形の装置の実
施例を示す。イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反
応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近辺へ
吹き付けるようにし、またイオンビーム鏡筒２６と試料
室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５
０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、
５４を設けるなどの対策がほどこされている。図１０の
装置の使用法の一例として、図１の説明で述べたような
金属配線を形成した後のこの金属膜が露出したままで
は、特性上、信頼性上、問題が多いため、この上に保護
膜をコートする必要がある。このため補助ガスボンベ２
０、２０ａに入れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ
（笑気）ガスを容器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付
け、先に集束イオンビームを照射して形成した配線の上
に、更に集束イオンビームを照射してイオンビーム誘起
ＣＶＤ及び酸化のプロセスによってＳｉＯ2の保護膜を
形成する。前記実施例ではレーザ照射の場合について説
明したが、このようにイオンビーム照射に換えることも
できることは明らかである。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
【図１】本発明に係るＩＣの配線間の接続法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図６】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図７】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図８】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図９】図２乃至図４に示す本発明に係るＩＣの配線接
続装置の他の実施例を示した図である。
続装置の他の実施例を示した図である。
【図１０】図２乃至図４に示す本発明に係るＩＣの配線
接続装置の他の実施例を示した図である。
接続装置の他の実施例を示した図である。
１，６０…保護膜、２ａ〜２ｅ，６２，８０，８４…配
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年７月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ＩＣ素子の配線付加形成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路（以下
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。
【従来の技術】近年ＩＣの高集積化、微細化に伴い、開
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバック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たり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、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。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。即ち、第１の従来技
術としてはテクノ、ダイジェストオブクレオ 81 1981
第１６０頁（Ｔech. Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem for ＩＣ debugging）」があり、これにおいては、
レーザにより配線を切断し、不良個所のデバックを行う
例が報告されている。更に第２の従来技術としては、特
願昭５８−４２１２６号（特開昭５９−１６８６５２号
公報）があり、これには、微細な配線に対処できるよう
に、液体金属イオン源からのイオンビームを０．５μｍ
以下のスポットに集束して配線を切断したり、穴あけを
行い、またイオンビームでこの穴に蒸着して上下の配線
を接続する技術が示されている。更に第３の従来技術と
しては、イクステンディッドアブストラクトオブ第１７
コンファレンスオンソリッドステイトデバイシズアンド
マティリアル 1985 第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of
17th Ｃonf. on Ｓolid state Ｄevices and Ｍaterial
1985. p193）「ダイレクトライティングオブハイリイ
コンダクティブモリブデンラインズバイレーザーインデ
ューストケミカルベイパーディポジッション（Ｄirect
Ｗriting of Ｈighly Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌas
er Ｉnduced ＣＶＤ）」がある。
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバック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たり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、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。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。即ち、第１の従来技
術としてはテクノ、ダイジェストオブクレオ 81 1981
第１６０頁（Ｔech. Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p
160）「レーザストライプカッティングシステムフォー
アイシーデバッキング（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓys
tem for ＩＣ debugging）」があり、これにおいては、
レーザにより配線を切断し、不良個所のデバックを行う
例が報告されている。更に第２の従来技術としては、特
願昭５８−４２１２６号（特開昭５９−１６８６５２号
公報）があり、これには、微細な配線に対処できるよう
に、液体金属イオン源からのイオンビームを０．５μｍ
以下のスポットに集束して配線を切断したり、穴あけを
行い、またイオンビームでこの穴に蒸着して上下の配線
を接続する技術が示されている。更に第３の従来技術と
しては、イクステンディッドアブストラクトオブ第１７
コンファレンスオンソリッドステイトデバイシズアンド
マティリアル 1985 第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of
17th Ｃonf. on Ｓolid state Ｄevices and Ｍaterial
1985. p193）「ダイレクトライティングオブハイリイ
コンダクティブモリブデンラインズバイレーザーインデ
ューストケミカルベイパーディポジッション（Ｄirect
Ｗriting of Ｈighly Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌas
er Ｉnduced ＣＶＤ）」がある。
【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。また、第２の従来技術において
は（１）’集束イオンビームによる切断および穴あけ、
（２）’集束イオンビームを用いた上下配線の接続の手
段が示されている。集束イオンビームによる加工は０．
５μｍ以下の加工が行えることなどから、第１の従来技
術における問題点をカバーしている。しかしながら
（２）’の配線間の接続手段については、上下の配線の
接続の手順が示されているのみであり、一つの配線から
別の場所の配線へと接続を行う手段に関しては何ら触れ
られていない。第３の従来技術においては、Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合
物のガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコート
したＳｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あ
るいは光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤ
プロセスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭ
ｏなどの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成す
る方法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶
縁膜の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際の
ＩＣにおいて保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部に
ある配線同志を接続する技術については示されていなか
った。本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべ
く、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）において、
保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線に接
続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修正・
不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素子の配
線付加形成方法を提供することにある。
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。また、第２の従来技術において
は（１）’集束イオンビームによる切断および穴あけ、
（２）’集束イオンビームを用いた上下配線の接続の手
段が示されている。集束イオンビームによる加工は０．
５μｍ以下の加工が行えることなどから、第１の従来技
術における問題点をカバーしている。しかしながら
（２）’の配線間の接続手段については、上下の配線の
接続の手順が示されているのみであり、一つの配線から
別の場所の配線へと接続を行う手段に関しては何ら触れ
られていない。第３の従来技術においては、Ｍｏ（Ｃ
Ｏ）6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合
物のガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコート
したＳｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あ
るいは光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤ
プロセスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭ
ｏなどの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成す
る方法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶
縁膜の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際の
ＩＣにおいて保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部に
ある配線同志を接続する技術については示されていなか
った。本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべ
く、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）において、
保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配線に接
続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、修正・
不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素子の配
線付加形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線間を接続する新たな配線
を表面の絶縁膜上に付加形成するＩＣ素子の配線付加形
成方法において、真空に排気された処理室内でＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき第１の個所の上
の絶縁膜に集束させたイオンビームを照射して第１の個
所の上の絶縁膜を除去加工し第１の個所を露出させる工
程と、絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内部配線の接続
すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオンビー
ムを照射して第２の個所の上の絶縁膜を除去加工し第２
の個所を露出させる工程と、処理室の内部でノズルから
金属化合物ガスをＩＣ素子の近傍に局所的に供給しなが
ら処理室の内部が所定の圧力になるように調整した状態
でＩＣ素子上に集束させたビームを照射してＩＣ素子と
集束させたビームとを相対的に走査することにより露出
させた第１の個所と第２の個所とを電気的に接続する新
たな配線を絶縁膜上に付加形成する工程とを含むことを
特徴とする。 また、上記目的を達成するために、本発明
では、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、この表面の
絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を付加
形成するＩＣ素子の配線付加形成方法において、真空に
排気された処理室内でＩＣ素子の絶縁膜の表面に集束さ
せたイオンビームを照射し走査して絶縁膜表面のＳＩＭ
像を得てこのＳＩＭ像を画面上に表示する工程と、この
画面上に表示された絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内
部配線の接続すべき個所の上の絶縁膜の集束させたイオ
ンビームを照射する個所を決定する工程と、この決定し
た個所に集束させたイオンビームを照射し走査して接続
すべき個所の上の絶縁膜を除去加工することにより内部
配線の接続すべき個所を露出させる工程と、処理室の内
部でノズルから金属化合物ガスをＩＣ素子の近傍に局所
的に供給しながら処理室の内部が所定の圧力になるよう
に調整した状態でＩＣ素子上に集束させたビームを照射
してＩＣ素子と集束させたビームとを相対的に走査する
ことにより露出させた内部配線の接続すべき個所から絶
縁膜上にかけて新たな配線膜を付加形成する工程とを含
むことを特徴とする。
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線間を接続する新たな配線
を表面の絶縁膜上に付加形成するＩＣ素子の配線付加形
成方法において、真空に排気された処理室内でＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき第１の個所の上
の絶縁膜に集束させたイオンビームを照射して第１の個
所の上の絶縁膜を除去加工し第１の個所を露出させる工
程と、絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内部配線の接続
すべき第２の個所の上の絶縁膜に集束させたイオンビー
ムを照射して第２の個所の上の絶縁膜を除去加工し第２
の個所を露出させる工程と、処理室の内部でノズルから
金属化合物ガスをＩＣ素子の近傍に局所的に供給しなが
ら処理室の内部が所定の圧力になるように調整した状態
でＩＣ素子上に集束させたビームを照射してＩＣ素子と
集束させたビームとを相対的に走査することにより露出
させた第１の個所と第２の個所とを電気的に接続する新
たな配線を絶縁膜上に付加形成する工程とを含むことを
特徴とする。 また、上記目的を達成するために、本発明
では、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、この表面の
絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を付加
形成するＩＣ素子の配線付加形成方法において、真空に
排気された処理室内でＩＣ素子の絶縁膜の表面に集束さ
せたイオンビームを照射し走査して絶縁膜表面のＳＩＭ
像を得てこのＳＩＭ像を画面上に表示する工程と、この
画面上に表示された絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて内
部配線の接続すべき個所の上の絶縁膜の集束させたイオ
ンビームを照射する個所を決定する工程と、この決定し
た個所に集束させたイオンビームを照射し走査して接続
すべき個所の上の絶縁膜を除去加工することにより内部
配線の接続すべき個所を露出させる工程と、処理室の内
部でノズルから金属化合物ガスをＩＣ素子の近傍に局所
的に供給しながら処理室の内部が所定の圧力になるよう
に調整した状態でＩＣ素子上に集束させたビームを照射
してＩＣ素子と集束させたビームとを相対的に走査する
ことにより露出させた内部配線の接続すべき個所から絶
縁膜上にかけて新たな配線膜を付加形成する工程とを含
むことを特徴とする。
【作用】このような配線を付加形成する方法において、
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。
【実施例】図１は本発明によるＩＣへの接続配線形成を
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術
またはレーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すよ
うに穴５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成す
る。このようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７
を通じて接続される。図２は本発明による配線接続装置
の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩ
Ｃチップ１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ
２１を介して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ
2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納めら
れた修正物質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ
２６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ
２８と配管により接続されている。レーザ発振器８ａで
発振されたレーザ光は、シャッタ３０ａを介してダイク
ロイックミラー９ａで反射され、対物レンズ２で集光さ
れて、反応容器１６に設けた窓１５を通ってＬＳＩアル
ミ配線修正箇所に照射できるようになっており、照射光
学系１４、ハーフミラー１０、レーザ光カットフィルタ
１１、プリズム１２、接眼レンズ１３を介して修正箇所
を観察しながら行えるように構成されている。反応容器
１６には、この他のバルブ２２を介して予備ガスボンベ
２０が接続されている。ＩＣチップはＸＹステージ１７
の上にのせられた載物台２４の上に取り付けられてい
る。ゲートバルブ２５を介して反応容器１６の隣にイン
ビーム加工用真空容器３９が取り付けられており、その
上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器２６が取り付けら
れている。真空容器３９の中にはＸＹステージ４０があ
り、ステージ１７とステージ４０がゲートバルブ２５の
近くに移動したときゲートバルブが開けられた状態にお
いて、図示していないがステージ１７および２０に設置
されたチャック機構によってステージ１７と４０の間で
載物台２４の受け渡しが可能なようになっている。した
がってこの受け渡しとその後のステージお移動により載
物台２４およびその上に取り付けられたＩＣチップ１８
はＸＹステージ４０の上２４ａ，１８ａの−線に来るこ
とができる。この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置
の動作法を説明する。フタ４４を開き、ＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じバルブ４５を開き排気ポンプ４６により
試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバルブ
４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲート
バルブ４１を閉じて後、十分排気をしてから、ステージ
４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ３８
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後図１に示したようにイオンビー
ムを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜の加工を行
う。次にゲートバルブ２５を開き、載物台を２４の位置
へ移送する。Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザ照射により、レーザ照射部近傍の有機金属ガ
スは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が
行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ
配線修正箇所を修正する。次に、バルブ２５を開け、反
応容器１６内を十分排気してから試料をチャンバ３９
に、更に予備排気室４３へと移し、外部へ取り出す。本
実施例のようにレーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオン
ビーム加工用チャンバが一体となっているので、イオン
ビーム加工後一旦大気へ取り出したときに配線の露出部
が汚れ、または酸化することなく、その上にレーザＣＶ
Ｄによる配線を形成することができるため、ＩＣの配線
とＣＶＤによる配線の接合性がよく、導電性が良好とな
るという特徴を有する。図３は反応容器とイオンビーム
加工用真空容器との間のゲートバルブを取り除き、一体
としたものであって、二つの容器の間の移動にともなう
排気操作とゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が
向上している。一方、イオンビームの容器の方に反応ガ
スが入ってくるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐた
めに、反応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試
料近傍へ吹付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試
料室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）
５０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５
３、５４を設けるなどの対策がほどこされている。図４
は本発明の別の実施例の装置の説明図である。この場合
はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設けられているのが特
徴である。９ａはハーフミラー、９ｂはダイクロイック
ミラーである。一例として、図１の発明で述べたような
金属配線を形成した後、この金属膜が露出したままで
は、特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜を
コートする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波
を発生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設
けて補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6
（ジシラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これ
を集光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図
では二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡ
ｒレーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生
用結晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。図４の
この他の例としては、レーザ８ｂとして加工用の大出力
レーザを用意し、イオンビームによりあけた穴において
上下配線を接続するのに、加工用レーザ８ｂにより下層
配線を加工してその一部を噴出させ、上下を接続するこ
とができる。図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。そこで
イオンビーム加工を行う場合、ビームの走査幅を変化さ
せつつ加工を行うことにより、図５（ｃ）に示すごと
く、上部が広く、下部に狭い傾斜断面を有するように加
工できる。このように上面に露出する構造であるから、
レーザビームまたはイオンビーム６７を照射した際、金
属膜６９は穴の内面に断切れを生じることなく広く形成
できる。更に保護膜６０および絶縁膜６１への微細穴加
工として図５（ａ）および（ｃ）に示す如く、配線６２
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２の表面に絶縁膜が残ることが完全に防止することがで
きる。更に図５（ｅ）に示すように配線６２の表面を僅
か堀込むまで加工された微細な穴内および保護膜６０上
に、レーザビームまたはイオンビーム７０を照射して金
属化合物ガスから金属を析出して配線７１を形成する。
これにより配線６２と配線７１とが高信頼度で、且つ確
実に電気的に接続することができる。またこの上に図４
によって説明したようにＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保
護膜として形成したものを図５（ｆ）に示す。図６は本
発明による金属配線形成の別の実施例である。この実施
例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８１からなる２層配線構
造になっていて、下層Ａｌ８１のみから別の場所にある
配線へと接続配線を形成したい場合を示す。この場合、
前記したような方法（図６（ａ）に示す方法）では、配
線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａｌ８０にも接続されて
しまう。そこでイオンビームにより図６（ｂ）に示すよ
うに上層Ａｌ８０まで穴あけを行った後、図６（ｃ）に
示すように前記したように更に層間絶縁膜８４に加工
し、下層Ａｌ８１を露出させる。この後、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤにより配線８５をして下層Ａｌ
８１と他の配線との接続を行う。図７、図８は本発明の
別の実施例で、同一箇所において上下の配線を接続する
ことを目的としている。図７においては、図４に示した
ように加工用のレーザを備え、イオンビームを図７
（ａ）のように下層配線８１が露出するまで加工し、加
工用レーザにより下層配線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶
融飛散して上部の配線Ａｌ８０と接続するようにする。
図７（ｃ）はその後、レーザまたはイオンビーム誘起Ｃ
ＶＤ法でＳｉＯ2まどの保護膜８６を形成したものであ
る。図８においては上下の配線を接続する場合、集束イ
オンビーム加工における再付着現象を用いている。これ
はジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・テクノロジ
ーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁〜第７４頁
（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Technol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 19
85 p71〜74）「キャラクタリスティックオブシリコンレ
ムーバルバイファインフォーカスガリュームイオンビー
ム（Ｃharacteristics of silicon removal by fine fo
cussed gallium ion beam）」に見られるものであっ
て、イオンビームにより材料を加工する場合、繰り返し
走査加工の条件により加工結果が異なり（ｉ）高速で繰
返し加工を行えば周囲への再付着は少ないが（ii）低速
走査で繰返し数を少なくすると側面へ著しい再付着が行
われることを利用するものである。すなわち、図８にお
いて、（ａ）図に示すように下層配線８１の上部まで集
束イオンビームにより上記（ｉ）の条件にて加工した
後、上記（ii）の条件にて下層Ａｌ８１を矢印方向に加
工すれば（ｂ）図のように紙面に低速で垂直に走査しつ
つそのビームを矢印方向に移動すればＡｌが再付着して
８７のような再付着して８７のような再付着領域を生成
する。また（ｄ）図のように紙面に垂直に低速で走査し
つつそのビームを二つの矢印のように加工穴の両端から
中央へ移動すれば両側に再付着素層８９が形成される。
いずれも上層と下層との配線８０、８１間の接続が可能
となる。その後（ｃ）、（ｅ）に示すようにレーザまた
はイオンビーム誘起ＣＶＤ法によりＳｉＯ2などの保護
膜８８、８９を上部へ形成する。上記の他、同一箇所に
おいて、上下配線を接続する場合、集束イオンビームに
より、上部配線８０および保護膜８４に穴あけを行い、
その後レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法により加
工穴に金属を析出させて上下の接続ができることは本発
明の前記したところにより明らかである。これまでの記
述においては、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法
の成膜材料として金属化合物をとっているが、導電性材
料膜を形成するものなら使用できる。またＣＶＤをひき
おこすエネルギービームとしてレーザまたはイオンビー
ムの他の電子ビーム等のエネルギービームも可能であ
る。穴あけ加工の手段として集束イオンビームを用いて
いるがサブミクロン加工が可能な他のエネルギービーム
を用いることもできる。図９は本発明による配線接続装
置の他の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有
するＩＣチップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａ
は、バルブ２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，
Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，
Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合
物））が納められた修正物質容器１９と、バルブ３５を
介して真空ポンプ３６と、そして、バルブ２９を介して
不活性ガスボンベ２８と配管により接続されている。反
応容器３９ａには、この他バルブ２２を介して予備ガス
ボンベ２０が接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−
Ｙステージ４０の上にのせられた載物台２４ａの上に取
り付けられている。容器３９ａの上部にはイオンビーム
鏡筒用真空容器２６が取り付けられている。そして上部
のイオンビーム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧ
ａ等の液体金属イオン源）２７からその下部に設置され
た引出し電極３０により引出されたイオンビーム４０
が、静電レンズ３１、ブランキング電極３２、デフレク
ター電極３３等を通り集束偏向されて、試料１８ａに照
射されるようになっている。また真空容器３９ａには２
次電子ディテクター３４および２次イオン質量分析管３
４ａが設置されており、偏向電極用電源３７の偏向用信
号に同期させて試料１８ａからの２次電子信号あるいは
２次イオン電流を増幅してモニタ３８上に試料の走査イ
オン顕微鏡像を映し出し、これにより試料１８ａの拡大
像を得て試料の検出、位置合わせができるようになって
いる。真空容器には、バルブ３５を介して真空ポンプ３
６が接続されており、排気を行う。真空容器３９ａに
は、試料を出し入れするための予備排気室４３が設けら
れている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ステ
ージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａとと
もに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に移
動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６によ
り予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置に
開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置の
動作を説明する。フタ（蓋）４４を開きＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じ、バルブ４５を開き、排気ポンプ４６に
より試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバ
ルブ４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ４１を閉じて後、十分に排気をしてからステ
ージ４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後、図１に示したようにイオンビ
ームを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜加工を行
う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９を開け、
前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比になるように
流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力が数＋〜
数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ３５を調整する。この
後、配線修正箇所にイオンビームを照射する。この照射
により、照射部近傍の有機金属ガスは分解され、Ａｌあ
るいはＣｄ，Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が行
われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ配
線修正箇所を修正する。次に、バルブ３５を開け、反応
容器３９ａ内を十分排気してから試料を予備排気室４３
へと移し、外部へ取り出す。図１０は他の形の装置の実
施例を示す。イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反
応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近辺へ
吹き付けるようにし、またイオンビーム鏡筒２６と試料
室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５
０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、
５４を設けるなどの対策がほどこされている。図１０の
装置の使用法の一例として、図１の説明で述べたような
金属配線を形成した後のこの金属膜が露出したままで
は、特性上、信頼性上、問題が多いため、この上に保護
膜をコートする必要がある。このため補助ガスボンベ２
０、２０ａに入れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ
（笑気）ガスを容器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付
け、先に集束イオンビームを照射して形成した配線の上
に、更に集束イオンビームを照射してイオンビーム誘起
ＣＶＤ及び酸化のプロセスによってＳｉＯ2の保護膜を
形成する。前記実施例ではレーザ照射の場合について説
明したが、このようにイオンビーム照射に換えることも
できることは明らかである。
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術
またはレーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すよ
うに穴５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成す
る。このようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７
を通じて接続される。図２は本発明による配線接続装置
の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩ
Ｃチップ１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ
２１を介して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ
2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納めら
れた修正物質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ
２６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ
２８と配管により接続されている。レーザ発振器８ａで
発振されたレーザ光は、シャッタ３０ａを介してダイク
ロイックミラー９ａで反射され、対物レンズ２で集光さ
れて、反応容器１６に設けた窓１５を通ってＬＳＩアル
ミ配線修正箇所に照射できるようになっており、照射光
学系１４、ハーフミラー１０、レーザ光カットフィルタ
１１、プリズム１２、接眼レンズ１３を介して修正箇所
を観察しながら行えるように構成されている。反応容器
１６には、この他のバルブ２２を介して予備ガスボンベ
２０が接続されている。ＩＣチップはＸＹステージ１７
の上にのせられた載物台２４の上に取り付けられてい
る。ゲートバルブ２５を介して反応容器１６の隣にイン
ビーム加工用真空容器３９が取り付けられており、その
上部にはイオンビーム鏡筒用真空容器２６が取り付けら
れている。真空容器３９の中にはＸＹステージ４０があ
り、ステージ１７とステージ４０がゲートバルブ２５の
近くに移動したときゲートバルブが開けられた状態にお
いて、図示していないがステージ１７および２０に設置
されたチャック機構によってステージ１７と４０の間で
載物台２４の受け渡しが可能なようになっている。した
がってこの受け渡しとその後のステージお移動により載
物台２４およびその上に取り付けられたＩＣチップ１８
はＸＹステージ４０の上２４ａ，１８ａの−線に来るこ
とができる。この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置
の動作法を説明する。フタ４４を開き、ＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じバルブ４５を開き排気ポンプ４６により
試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバルブ
４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲート
バルブ４１を閉じて後、十分排気をしてから、ステージ
４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ３８
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後図１に示したようにイオンビー
ムを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜の加工を行
う。次にゲートバルブ２５を開き、載物台を２４の位置
へ移送する。Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザ照射により、レーザ照射部近傍の有機金属ガ
スは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が
行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ
配線修正箇所を修正する。次に、バルブ２５を開け、反
応容器１６内を十分排気してから試料をチャンバ３９
に、更に予備排気室４３へと移し、外部へ取り出す。本
実施例のようにレーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオン
ビーム加工用チャンバが一体となっているので、イオン
ビーム加工後一旦大気へ取り出したときに配線の露出部
が汚れ、または酸化することなく、その上にレーザＣＶ
Ｄによる配線を形成することができるため、ＩＣの配線
とＣＶＤによる配線の接合性がよく、導電性が良好とな
るという特徴を有する。図３は反応容器とイオンビーム
加工用真空容器との間のゲートバルブを取り除き、一体
としたものであって、二つの容器の間の移動にともなう
排気操作とゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が
向上している。一方、イオンビームの容器の方に反応ガ
スが入ってくるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐた
めに、反応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試
料近傍へ吹付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試
料室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）
５０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５
３、５４を設けるなどの対策がほどこされている。図４
は本発明の別の実施例の装置の説明図である。この場合
はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設けられているのが特
徴である。９ａはハーフミラー、９ｂはダイクロイック
ミラーである。一例として、図１の発明で述べたような
金属配線を形成した後、この金属膜が露出したままで
は、特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜を
コートする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波
を発生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設
けて補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6
（ジシラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これ
を集光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図
では二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡ
ｒレーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生
用結晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。図４の
この他の例としては、レーザ８ｂとして加工用の大出力
レーザを用意し、イオンビームによりあけた穴において
上下配線を接続するのに、加工用レーザ８ｂにより下層
配線を加工してその一部を噴出させ、上下を接続するこ
とができる。図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。そこで
イオンビーム加工を行う場合、ビームの走査幅を変化さ
せつつ加工を行うことにより、図５（ｃ）に示すごと
く、上部が広く、下部に狭い傾斜断面を有するように加
工できる。このように上面に露出する構造であるから、
レーザビームまたはイオンビーム６７を照射した際、金
属膜６９は穴の内面に断切れを生じることなく広く形成
できる。更に保護膜６０および絶縁膜６１への微細穴加
工として図５（ａ）および（ｃ）に示す如く、配線６２
の表面を僅かに堀込むまで加工することによって配線６
２の表面に絶縁膜が残ることが完全に防止することがで
きる。更に図５（ｅ）に示すように配線６２の表面を僅
か堀込むまで加工された微細な穴内および保護膜６０上
に、レーザビームまたはイオンビーム７０を照射して金
属化合物ガスから金属を析出して配線７１を形成する。
これにより配線６２と配線７１とが高信頼度で、且つ確
実に電気的に接続することができる。またこの上に図４
によって説明したようにＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保
護膜として形成したものを図５（ｆ）に示す。図６は本
発明による金属配線形成の別の実施例である。この実施
例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８１からなる２層配線構
造になっていて、下層Ａｌ８１のみから別の場所にある
配線へと接続配線を形成したい場合を示す。この場合、
前記したような方法（図６（ａ）に示す方法）では、配
線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａｌ８０にも接続されて
しまう。そこでイオンビームにより図６（ｂ）に示すよ
うに上層Ａｌ８０まで穴あけを行った後、図６（ｃ）に
示すように前記したように更に層間絶縁膜８４に加工
し、下層Ａｌ８１を露出させる。この後、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤにより配線８５をして下層Ａｌ
８１と他の配線との接続を行う。図７、図８は本発明の
別の実施例で、同一箇所において上下の配線を接続する
ことを目的としている。図７においては、図４に示した
ように加工用のレーザを備え、イオンビームを図７
（ａ）のように下層配線８１が露出するまで加工し、加
工用レーザにより下層配線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶
融飛散して上部の配線Ａｌ８０と接続するようにする。
図７（ｃ）はその後、レーザまたはイオンビーム誘起Ｃ
ＶＤ法でＳｉＯ2まどの保護膜８６を形成したものであ
る。図８においては上下の配線を接続する場合、集束イ
オンビーム加工における再付着現象を用いている。これ
はジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・テクノロジ
ーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁〜第７４頁
（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Technol. Ｂ３（１）Ｊan／Ｆeb 19
85 p71〜74）「キャラクタリスティックオブシリコンレ
ムーバルバイファインフォーカスガリュームイオンビー
ム（Ｃharacteristics of silicon removal by fine fo
cussed gallium ion beam）」に見られるものであっ
て、イオンビームにより材料を加工する場合、繰り返し
走査加工の条件により加工結果が異なり（ｉ）高速で繰
返し加工を行えば周囲への再付着は少ないが（ii）低速
走査で繰返し数を少なくすると側面へ著しい再付着が行
われることを利用するものである。すなわち、図８にお
いて、（ａ）図に示すように下層配線８１の上部まで集
束イオンビームにより上記（ｉ）の条件にて加工した
後、上記（ii）の条件にて下層Ａｌ８１を矢印方向に加
工すれば（ｂ）図のように紙面に低速で垂直に走査しつ
つそのビームを矢印方向に移動すればＡｌが再付着して
８７のような再付着して８７のような再付着領域を生成
する。また（ｄ）図のように紙面に垂直に低速で走査し
つつそのビームを二つの矢印のように加工穴の両端から
中央へ移動すれば両側に再付着素層８９が形成される。
いずれも上層と下層との配線８０、８１間の接続が可能
となる。その後（ｃ）、（ｅ）に示すようにレーザまた
はイオンビーム誘起ＣＶＤ法によりＳｉＯ2などの保護
膜８８、８９を上部へ形成する。上記の他、同一箇所に
おいて、上下配線を接続する場合、集束イオンビームに
より、上部配線８０および保護膜８４に穴あけを行い、
その後レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法により加
工穴に金属を析出させて上下の接続ができることは本発
明の前記したところにより明らかである。これまでの記
述においては、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法
の成膜材料として金属化合物をとっているが、導電性材
料膜を形成するものなら使用できる。またＣＶＤをひき
おこすエネルギービームとしてレーザまたはイオンビー
ムの他の電子ビーム等のエネルギービームも可能であ
る。穴あけ加工の手段として集束イオンビームを用いて
いるがサブミクロン加工が可能な他のエネルギービーム
を用いることもできる。図９は本発明による配線接続装
置の他の一実施例を示すものである。配線接続箇所を有
するＩＣチップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａ
は、バルブ２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，
Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，
Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合
物））が納められた修正物質容器１９と、バルブ３５を
介して真空ポンプ３６と、そして、バルブ２９を介して
不活性ガスボンベ２８と配管により接続されている。反
応容器３９ａには、この他バルブ２２を介して予備ガス
ボンベ２０が接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−
Ｙステージ４０の上にのせられた載物台２４ａの上に取
り付けられている。容器３９ａの上部にはイオンビーム
鏡筒用真空容器２６が取り付けられている。そして上部
のイオンビーム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧ
ａ等の液体金属イオン源）２７からその下部に設置され
た引出し電極３０により引出されたイオンビーム４０
が、静電レンズ３１、ブランキング電極３２、デフレク
ター電極３３等を通り集束偏向されて、試料１８ａに照
射されるようになっている。また真空容器３９ａには２
次電子ディテクター３４および２次イオン質量分析管３
４ａが設置されており、偏向電極用電源３７の偏向用信
号に同期させて試料１８ａからの２次電子信号あるいは
２次イオン電流を増幅してモニタ３８上に試料の走査イ
オン顕微鏡像を映し出し、これにより試料１８ａの拡大
像を得て試料の検出、位置合わせができるようになって
いる。真空容器には、バルブ３５を介して真空ポンプ３
６が接続されており、排気を行う。真空容器３９ａに
は、試料を出し入れするための予備排気室４３が設けら
れている。すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ステ
ージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａとと
もに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に移
動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６によ
り予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置に
開くことにより、試料の交換ができる。以下この装置の
動作を説明する。フタ（蓋）４４を開きＩＣチップ１８
ｂをステージ４２の上の載物台２４ｂの上に設置する。
フタ４４を閉じ、バルブ４５を開き、排気ポンプ４６に
より試料交換室４３を真空に排気する。その後ゲートバ
ルブ４１を開き、載物台を２４ｂの位置に移送する。ゲ
ートバルブ４１を閉じて後、十分に排気をしてからステ
ージ４０を移動しながらイオンビームを集束してモニタ
上で走査イオン像を観察し、ＩＣチップ上の接続すべき
箇所を検出する。その後、図１に示したようにイオンビ
ームを接続すべき箇所にのみ照射して絶縁膜加工を行
う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９を開け、
前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比になるように
流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力が数＋〜
数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ３５を調整する。この
後、配線修正箇所にイオンビームを照射する。この照射
により、照射部近傍の有機金属ガスは分解され、Ａｌあ
るいはＣｄ，Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正が行
われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアルミ配
線修正箇所を修正する。次に、バルブ３５を開け、反応
容器３９ａ内を十分排気してから試料を予備排気室４３
へと移し、外部へ取り出す。図１０は他の形の装置の実
施例を示す。イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反
応ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近辺へ
吹き付けるようにし、またイオンビーム鏡筒２６と試料
室の間にイオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５
０を設け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、
５４を設けるなどの対策がほどこされている。図１０の
装置の使用法の一例として、図１の説明で述べたような
金属配線を形成した後のこの金属膜が露出したままで
は、特性上、信頼性上、問題が多いため、この上に保護
膜をコートする必要がある。このため補助ガスボンベ２
０、２０ａに入れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ
（笑気）ガスを容器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付
け、先に集束イオンビームを照射して形成した配線の上
に、更に集束イオンビームを照射してイオンビーム誘起
ＣＶＤ及び酸化のプロセスによってＳｉＯ2の保護膜を
形成する。前記実施例ではレーザ照射の場合について説
明したが、このようにイオンビーム照射に換えることも
できることは明らかである。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＩＣの配線間の接続法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明に係るＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図６】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図７】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図８】本発明に係る配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。
【図９】図２乃至図４に示す本発明に係るＩＣの配線接
続装置の他の実施例を示した図である。
続装置の他の実施例を示した図である。
【図１０】図２乃至図４に示す本発明に係るＩＣの配線
接続装置の他の実施例を示した図である。
接続装置の他の実施例を示した図である。
【符号の説明】 １，６０…保護膜、２ａ〜２ｅ，６２，８０，８４…配
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋瀬 朗 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 原市 聡 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 高橋 貴彦 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 斉藤 啓谷 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 (6)
- 【請求項１】表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、該表
面の絶縁膜に被われた内部配線間を接続する新たな配線
を前記表面の絶縁膜上に付加形成するＩＣ素子の配線付
加形成方法であって、 真空に排気された処理室内で前記ＩＣ素子の前記絶縁膜
の表面に集束させたイオンビームを照射して前記絶縁膜
表面のＳＩＭ像を得る工程と、 該絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて前記内部配線の接続
すべき第１の個所の上の前記絶縁膜に前記集束させたイ
オンビームを照射して前記第１の個所の上の絶縁膜を除
去加工し前記第１の個所を露出させる工程と、 前記絶縁膜表面のＳＩＭ像に基づいて前記内部配線の接
続すべき第２の個所の上の前記絶縁膜に前記集束させた
イオンビームを照射して前記第２の個所の上の絶縁膜を
除去加工し前記第２の個所を露出させる工程と、 前記処理室の内部に金属化合物ガスを不活性ガスととも
に供給しながら前記ＩＣ素子上に集束させたビームを照
射して前記ＩＣ素子と前記集束させたビームとを相対的
に走査することにより前記露出させた第１の個所と第２
の個所とを電気的に接続する新たな配線を前記絶縁膜上
に付加形成する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素子
の配線付加形成方法。 - 【請求項２】前記第１の個所を露出させる工程と、前記
第２の個所を露出させる工程と、前記露出させた第１の
個所と第２の個所とを電気的に接続する新たな配線を前
記絶縁膜上に付加形成する工程とを、同一の処理室で行
うことを特徴とする請求項１記載のＩＣ素子の配線付加
形成方法。 - 【請求項３】前記第１の個所を露出させる工程と前記第
２の個所を露出させる工程とを、前記露出させた第１の
個所と第２の個所とを電気的に接続する新たな配線を前
記絶縁膜上に付加形成する工程とは異なる処理室で行う
ことを特徴とする請求項１記載のＩＣ素子の配線付加形
成方法。 - 【請求項４】前記金属化合物ガスと前記不活性ガスと
を、ノズルを用いて局所的に前記ＩＣ素子の近傍に供給
することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の
ＩＣ素子の配線付加形成方法。 - 【請求項５】前記集束させたビームの照射による前記新
たな配線の付加形成を、イオンビームにより行うことを
特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＩＣ素子の
配線付加形成方法。 - 【請求項６】前記集束させたビームの照射による前記新
たな配線の付加形成を、レーザビームにより行うことを
特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＩＣ素子の
配線付加形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15712898A JPH1187350A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Ｉｃ素子の配線付加形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15712898A JPH1187350A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Ｉｃ素子の配線付加形成方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12310798A Division JP2962474B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | Ｉｃ素子加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187350A true JPH1187350A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=15642828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15712898A Pending JPH1187350A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Ｉｃ素子の配線付加形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187350A (ja) |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP15712898A patent/JPH1187350A/ja active Pending
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