JPS62281349A - 金属パタ−ン膜の形成方法及びその装置 - Google Patents

金属パタ−ン膜の形成方法及びその装置

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JPS62281349A
JPS62281349A JP61124146A JP12414686A JPS62281349A JP S62281349 A JPS62281349 A JP S62281349A JP 61124146 A JP61124146 A JP 61124146A JP 12414686 A JP12414686 A JP 12414686A JP S62281349 A JPS62281349 A JP S62281349A
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metal
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focused ion
hexacarbonyl
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孝 皆藤
Tatsuya Adachi
達哉 足立
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    • H01L21/76892—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体デバイスあるいは露光用フォトマスク
（Ｘ線マスクを含む）等に、配線または遮光のための金
属パターン膜を追加形成するための方法及び装置に関す
るものであり、デバイスの配線変更、不良解析あるいは
フォトマスクの欠陥リペア、パターン変更等に利用され
るものである。
〔発明の概要〕
本発明は、いわゆる集束イオンビームＣＶＤ法または、
集束イオンビームアシステツドデポジション法及び装置
に関し、使用するガス種及びイオン種ならびに試料温度
、ガスの吹き付は方法を規定することにより、配線ある
いは遮光膜として良好な特性を持つ金属パターン膜を形
成する方法及び装置を堤供するものである。
〔従来の技術］ 集束イオンビームを用いてフォトマスクの欠陥を修正す
る方法・装置があり「山本昌宏著：月刊セミコンダクタ
ー１　、　（１９８６）Ｐ９７〜Ｐ１００（ＳｅｔＩ＋
１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　Ｗｏｒｌｄ　　１月号）」に
あられされている。この場合、形成される膜はカーボン
膜であり、光リソグラフィー用マスクの遮光膜として良
好な特性を持つ。また、同様にイオンビームを用いて金
属パターン膜を形成する研究がなされており、「Ｄ。
タケハラその他著、第１７回イオン注入とサブミクロン
加工のンンボジウム３月号（１９８６）　Ｐ１５３〜Ｐ
１５６（Ｄ、ＴＡＫＥＨＡＲＡ　　ｅ　ｔ　　ａ　ｌ　
：　Ｔｈ　ｅ　　１７ＴＨＳＹＭＰＯ３ＩＵＭ　　ＯＮ
　　ＩＯＮ　　ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＴＩＯＮ　　　ＡＮ
Ｄ　　　ＳＵＢＭＩＣＲＯＮ　　ＦＡＢＲ［ＣＡＴＩＯ
Ｎ）Ｊ。この例では、集束イオンビームではなく、ブロ
ードな希ガスイオンビームを用い、ソースガスとしてＷ
Ｆ、とＴａ（ＯＣｚｌｌｓ）ｓとを用いて、Ｗ及びＴａ
膜を形成している。しかし、これらの膜は多量の酸素を
含んでおり、比抵抗は１Ω・ｃｍ程度であって配線に用
いるには不適当である。
（発明が解決しようとする問題点） 前記に示されたように、従来はイオンビームを用いてマ
スクレスデポジションする技術はあっても、それによっ
て半導体デバイスへの追加配線用、あるいはＸ線マスク
の金属パターン欠１員欠陥のりペア用に適した微細な金
属パターン膜を形成することは不可能であった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の問題点を解決するために開発さたもので
、その手段は、集束イオンビーム発生部、上記集束イオ
ンビームを偏向走査するための偏向電極、上記集束イオ
ンビームを照射する試料を載置するＸ−Ｙステージ、上
記集束イオンビームの照射領域近傍に局所的にヘキサカ
ルボル金属菓気を吹きつけるための吹出口を持つガス銃
、前記試料を冷却する機構等で構成されている。ヘキサ
カルボニル金属蒸気の種類はＷ（ＣＯ）ｂ、Ｍｏ（Ｃｏ
）ｂ、ｃｒ（ＣＯ）ａ等とし、前記ガス銃のガス源の加
熱温度は＋４０〜＋６０℃程度として前記蒸気を発生さ
せる。
前記試料は試料冷却機構によって＋２５〜−５０℃程度
の間の所定のど態度に冷却される。集束イオンビームの
イオン種は、液体金属イオン源によって得ることの容易
なＧａイオンまたは、Ａｕ、ｎｉ、Ｐｂイオン等の重元
素イオンを用いる。
〔作用〕
上記構成の主要手段の作用は、まずイオンビームの照射
領域あるいは近傍に吹出口を持つガス銃によって局所的
に効率良くヘキサカルボニル金属茶気を試料に吹きつけ
られ、また試料冷却機構によって試料を冷却することに
より、吹きつけられたヘキサカルボニル金属蒸気が効率
的に試料表面に吸着される。以上のようにしてヘキサカ
ルボニル金属蒸気を吸着させた試料表面に、集束イオン
ビーム発生部、偏向電極、走査制ｉＴＩ部、イオンビー
ム走査領域設定部等によって集束及び走査制御された集
束イオンビームが照射される。ヘキサカルボニル金ｇ４
蒸気を連続的に吹きつけつつ、集束イオンビーム走査を
繰り返すことにより、走査回数に比例した膜厚を持つ金
属パターン膜が形成される。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に示した図面に基づき詳細に説明
する。
集束イオンビーム発生部１を第２図にて説明する。
イオン化する物質３０はＧａ金属であり、その表面のみ
を加熱溶融させるためにヒーター３１が巻かれている。
溶融したＧａ金属は、引き出し電極３２により引き出さ
れＧａイオンとなり、さらに加熱電極３３により加熱さ
れる。加熱されたＧａイオンは集束レンズ系３４により
イオンビームとして集束される。
更に、プランキング電極により、集束イオンビームの試
料上への照射をオン　オフする。更に第２図において、
真空容器２１内は、真空ポンプ１０により真空状態にな
っている。
集束イオンビーム発生用電源及び制御部１１及び集束イ
オンビーム発生部１によって発生制御された集束イオン
ビーム３は、Ｘ−Ｙステージ５、断熱材１７、冷却プレ
ート１６と下から順に積み重ねられたものの上に載置さ
れた試料４に照射され、偏向電極（Ｘ及びＹ）２によっ
て前記試料４上を走査される。前記試料４表面から放出
される二次荷電粒子は二次荷電粒子検出器６によって１
＊出され、信号増幅処理部１４によって増幅及び処理さ
れて輝度信号となり、走査制御部１２からの走査信号と
共にディスプレイ１５に人力されて二次荷電粒子像が表
示される。この二次荷電粒子像によって試料４上の金属
パターン膜を形成すべき位置をさがし出し、走査範囲設
定部１３で前記金属パターン膜を形成すべき領域を設定
する。デポジンヨン開始信号によってガスｉ充７のバル
フ゛８が開き、ヘキサカルレ仄気ル金属茎気が、試料を
表面に吹きつけられる。
この時、ガス源９はヒーターにより一定温度に加熱され
、また試料４は冷却プレート１６等の冷却機構により一
定温度に冷却されている。上記のようにして、トルヘキ
サカルボニル金属蒸気を吸着させた試料４表面に、前記
走査範囲設定部１３によって走査範囲、走査回数を制御
された集束イオンビームが照射される。すると集束イオ
ンビームが照射された領域でヘキサカルボニル金属が分
解されてＣＯガスが真空中に放出され、金属がデポジシ
ョンつまり析出される。連続して前記ヘキサカルボニル
金属ガスを吹きつけつつ集束イオンビーム３の走査を繰
り返すことにより走査回数に比例した膜厚を持つ金属パ
ターン膜が形成される。
〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、膜形成のための原料ガス
を従来用いられたハロゲン化合７ｉＴＡ気でなくヘキサ
カルボニル金属１気としたことにより試料冷却温度を液
体窒素温度近くまで冷却することなく室温より低くする
程度でも効率的に試料表面に吸着されるようになり、そ
の結果、膜成長速度が速くなり、かつ導電性、膜付着力
等の良好な膜が得られるようになった。−例として原料
ガスをＷ　（Ｃｏ）　６とし集束イオンビームのイオン
種をＧａイオンとした場合には、形成された膜の比抵抗
は１０　’〜１０５Ω・ｃｍ程度となり、またサブミク
ロンの線幅が得られることがわかった。膜の主成分はＷ
でありＧａ、Ｃを含むＯはほとんど含まないこと、硬度
、付着力も十分高いことから、この方法によって形成さ
れる膜は、半導体デバイスへの追加配線あるいは、ＸＬ
ｉマスクの金属パターン欠損欠陥のりベアに用いるに適
している。Ｘ線マスクのりベアを行う場合には、さらに
集束イオンビームのイオン種を＾ｕ、Ｂｉ、Ｐｂイオン
等の重元素イオンとし、原料ガスをｗ　（Ｃｏ）　ｂと
することにより、より一層Ｘ　’４Ｍの吸収係数の大き
な膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による金属パターン膜の形成方法及び装
置の実施例の構成図で、第２図は集束イオンビーム発生
部のブロック図である。 １は集束イオンビーム発生部、２は偏向電極、３は集束
イオンビーム、４は試料、５はＸ−Ｙステージ、６は二
次荷電粒子検出器、７はガス銃の吹出口、８はバルブ、
９はガス源、１０は真空ポンプ、１１は集束イオンビー
ム発生用電源及び制御部、１２は走査制御部、１３は走
査範囲設定部、１４は信号増幅処理部、１５はディスプ
レイ、１６は冷却プレート、１７は断熱材、１８はフレ
キシブル熱伝導体、１９は冷却器。 以上 ｗｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　へ愕啄寡零イ
７ンじ′−ム次し笠帥のフロ、７７図第２図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）液体金属イオン源と引き出されたイオンビームを
    集束するための集束レンズ系と、前記イオンビームを試
    料上でオン・オフするためのプランキング電極とからな
    る集束イオンビーム発生部と、前記集束イオンビームを
    偏向走査するための偏向電極と、 前記集束イオンビームが照射される試料を載置し試料を
    室温以下の所定の温度に冷却保持する機構を備え、Ｘ−
    Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージと、 前記試料の集束イオンビーム照射位置表面に原料ガスを
    局所的に吹き付けるためのガス銃と、前記ガス銃にガス
    を供給し、ガス原料を収容し加熱する機能を備えたガス
    源と、 集束イオンビーム照射により発生する二次荷電粒子を検
    出する二次荷電粒子検出器とからなり、前記ガス源にヘ
    キサカルボニル金属粉末を収容加熱し、蒸気化し、前記
    集束イオンビームの照射領域またはその近傍に前記ヘキ
    サカルボニル金属蒸気を吹きつけ、 前記Ｘ−Ｙステージの冷却保持する機構により試料表面
    を冷却保持し、前記試料表面に前記ヘキサカルボニル金
    属を吸着させ、 前記ヘキサカルボニル金属を吸着した試料表面に、前記
    集束イオンビームを所定領域で所定回数繰り返し走査さ
    せ照射することにより、ヘキサカニボニル金属を分解さ
    せ、前記試料表面に金属を析出せることを特徴とする金
    属パターン膜の形成方法。
  2. （２）集束イオンビームのイオン種がＧａ、Ａｕ、Ｂｉ
    またはＰｂイオンであることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の金属パターン膜の形成方法。
  3. （３）ヘキサカルボニル金属がＷ（ＣＯ＿６）、Ｍ（Ｃ
    Ｏ）＿６又はＣｒ（ＣＯ）＿６であることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の金属パターン膜の形成方法
    。
  4. （４）液体金属イオン源と引き出されたイオンビームを
    集束するための集束レンズ系と、前記イオンビームを試
    料上でオン・オフするためのプランキング電極とからな
    る集束イオンビーム発生部と、前記集束イオンビームを
    偏向走査するための偏向電極と、 前記集束イオンビームが照射される試料を載置し試料を
    室温以下の所定の温度に冷却保持する機構を備え、Ｘ−
    Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージと、 前記試料の集束イオンビーム照射位置表面に原料ガスを
    局所的に吹き付けるためのガス銃と、前記ガス銃にガス
    を供給し、ガス原料を収容し加熱する機能を備えたガス
    源と、 集束イオンビーム照射により発生する二次荷電粒子を検
    出する二次荷電粒子検出器とからなり、前記ガス源にヘ
    キサカルボニル金属粉末を収容加熱し、蒸気化し、前記
    集束イオンビームの照射領域またはその近傍に前記ヘキ
    サカルボニル金属蒸気を吹きつけ、 前記Ｘ−Ｙステージの冷却保持する機構により試料表面
    を冷却保持し、前記試料表面に前記ヘキサカルボニル金
    属を吸着させ、 前記ヘキサカルボニル金属を吸着した試料表面に、前記
    集束イオンビームを所定領域で所定回数繰り返し走査さ
    せ照射することにより、ヘキサカニボニル金属を分解さ
    せ、前記試料表面に金属を析出せることを特徴とする金
    属パターン膜の形成装置。
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