JP3009157B2 - 配線膜形成方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば試作した半導体装置に部分的に存在
する不良の個所や原因の特定あるいは補修用の接続配線
を付加形成するのに好適な配線膜形成方法及びその装置
に関する。

〔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
るまで比較的長期間を要する。特に開発後期にあって
は、素子を実装し、検査して論理変更を行うことが通常
行われている。かかる論理変更は、従来、配線の変更と
して半導体装置製造のための露光用マスクの変更を招
き、その後の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。

この論理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、集積回路に形成された
任意の部分の配線を、当該配線を覆う保護膜，絶縁膜に
穴（コンタクトホール）を明け、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。

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頁から第６頁で論じられ
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（〜φ２μ
ｍ）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、レ
ーザ光を走査して次のコンタクトホールまで５μｍ程度
の幅のMo配線を形成し、前記同様に次のコンタクトホー
ルにMoを埋め込んで結線するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、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Mo配線の抵抗の記載はなく、半導体装置の
不良箇所の特定や補修を確実に達成するために不可欠な
低抵抗化接続配線に関して何等配慮されていないもので
ある。

本発明の目的は、信号伝達に遅延をなくして不良箇所
の特定や補修を確実に行い、しかも高信頼度の接続配線
を有する半導体装置を得ることが可能な配線膜形成方法
及びその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、上記目的を達成するために、配線膜
形成装置を、内部に被処理基板を載置する載置テーブル
を備えた処理室と、この処理室の内部にCVD材料ガスを
供給するガス供給手段と、処理室の内部を真空に排気し
て所定の圧力に維持する排気手段と、処理室の外部に設
けたレーザ光源手段と、このレーザ光源手段から発射さ
れたレーザ光を検出しこの検出した結果に基づいて出力
制御部を駆動してレーザ光の出力を制御する出力制御手
段と、複数の偏光プリズムを組み合わせたビームスプリ
ッタとこのビームスプリッタと共に回転してこのビーム
スプリッタを透過したレーザ光を円偏光させる1/4波長
板と誘電体膜を多層に積層して形成されたミラー部とを
有して出力制御手段により出力が制御されたレーザ光を
処理室の外部から載置テーブル上に載置した被処理基板
に照射するレーザ光照射手段とを備えて構成した。

また、本発明は、上記目的を達成するために、配線膜
形成方法を、レーザ光源からレーザ光を発射し、この発
射されたレーザ光を検出し、検出した結果に基づいて複
数の偏光プリズムを組み合わせたビームスプリッタとこ
のビームスプリッタを透過したレーザ光を円偏光させる
1/4波長板とを共に回転さることによりレーザ光の出力
を制御し、この出力が制御されたレーザ光を内部が真空
に排気されてCVD材料ガスが導入された処理室の内部に
誘電体膜を多層に積層して形成されたミラー部を介し導
入してこの処理室の内部に設置された被処理基板上に照
射し、この照射により被処理基板上に薄膜パターンを形
成する方法とした。

〔作用〕

前記した本発明の構成により、Ｄ−RAMのメモリ・セ
ルや論理LSIの論理セル等の半導体装置において、表面
に存在する絶縁膜の下に埋もれている配線を露出するよ
うに形成した接続穴内に、高信頼度で低抵抗化された接
続配線部を形成でき、信号伝達の遅延をなくすことがで
き、不良箇所の特定や補修を確実に行い得るようにした
ことにある。

また本発明においては、前記半導体装置のように高密
度に形成された配線部分に複数の接続配線を形成するこ
とが必要となる。その際接続配線部の付近の微細接続配
線の幅を狭くして短絡されるのを防止すると共にこの微
細接続配線の残留応力や下地の絶縁膜との膨張率の差な
どによるクラックや剥離が生じるのを防止することがで
き、高信頼度で、且つ低抵抗化した接続配線を実現する
ことができる。特に接続配線部については約20〜30Ωの
抵抗値、接続配線部を含め、接続配線全体の抵抗値を約
30〜50Ωとすることができ、短絡させないで、高信頼度
でもって低抵抗化をはかることができた。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面にもとづいて詳細に説明す
る。

即ちLSI等の半導体装置１において、不良箇所や原因
の特定の簡易化および修正の迅速化を図るため、第27図
に示すように不良を有する半導体装置１の配線を切断あ
るいは接続する技術が必要である。

尚、第27図は半導体装置修正部の斜視図を示したもの
で、同図（ａ）はパッシベーション膜２を除去してAl配
線３上に形成した接続穴とAl配線３の切断を示す図であ
り、同図（ｂ）は前記接続穴間を新たな接続配線６を付
加形成して２本のAl配線３を接続した図である。

第27図（ａ）の如く、半導体装置１内の配線を切断し
たり接続穴を形成する技術として集束イオンビームによ
るスパッタリング加工が、加工精度や周辺への熱影響等
の点でレーザ加工に比べ好適である。

一方、第27図（ｂ）に示した配線の付加形成による接
続技術としては、CVD材料ガス雰囲気中でレーザ照射を
行い、局所的に成膜するレーザCVDが好適である。

しかし、イオンビームCVD等のエネルギビームCVDで行
ってもよいことは明らかである。

そこで本発明に関する半導体装置における接続配線と
しては、低抵抗化と、接続配線部からの引き出し接続配
線の配線幅を狭くすることとを実現する必要がある。

第１図は本発明方法を実施するための配線形成装置の
一例を示す系統図である。

この第１図において、ロード・ロック室11はゲートバ
ルブ12を介してメインチャンバ13に連結されている。前
記ロード・ロック室11とメインチャンバ13には、それぞ
れバルブ16,17を介して真空ポンプ14,15が連結されてお
り、また真空ゲージ18,19が付設されている。そして、
前記ロード・ロック室11とメインチャンバ13内は前記真
空ポンプ14,15により排気されるようになっていて、前
記ロード・ロック室11とメインチャンバ13はそれぞれ真
空容器とされ、その真空度を前記真空ゲージ18,19によ
り確認し得るようになっている。

前記ロード・ロック室11には、ウェハまたはチップ状
態の半導体装置１の搬送機構20と、下部電極23と、エッ
チ電極48とその駆動機構49と、上部電極25とが設けられ
ている。一方、前記メインチャンバ13には、ステージ24
と、観察およびレーザ照射用の窓31とが設けられてい
る。

前記搬送機構20は、搬送アーム21を有している。この
搬送アーム21は、半導体装置１を載置したホルダ22を前
記ロード・ロック室11内の下部電極23から、前記メイン
チャンバ13内のステージ24上に、ホルダ22ごと半導体装
置１を搬送可能に構成されている。

前記下部電極23と上部電極25は、ロード・ロック室11
の内部において、互いに対向させて配置されている。ま
た、エッチ電極48も駆動機構49により、前記下部電極23
と対向する位置に移動可能となっている。

切換器50は、一つの入力端子と二つの出力端子とアー
ス端子とを有しており、入力端子は高周波電源26に接続
され、出力端子は前記下部電極23と前記上部電極25に各
々接続され、アース端子はアースレベルに接続されてお
り、前記両電極23,25への高周波電力印加および、前記
下部電極23の高周波電源接続とアースレベルへの接続、
とを切換可能としている。

前記ステージ24は、メインチャンバ13内でX,Y,Zおよ
びθ方向に移動可能に構成されている。前記窓31は、メ
インチャンバ13の上部において、前記ステージ24に対向
する位置に設けられている。

前記ロード・ロック室11には、バルブ27を介してArガ
スボンベ28が接続されている。

一方、前記メインチャンバ13には、バルブ29を介して
CVD材料ガスボンベ30が接続されている。

また、コントローラ32が設置され、このコントローラ
32により前記ゲートバルブ12およびバルブ16,17,27,29
の開閉、真空ゲージ18,19からの測定データ受信、搬送
機構20および駆動機構49の駆動、高周波電源26からの電
圧印加を制御するようになっている。

前記メインチャンバ13の上方には、半導体装置１の配
線を露出させた部分である接続穴（コンタクトホール）
への導電性物質の充填（接続配線部）と接続配線を付加
形成するためのレーザ発振器33と、加工光学系と、観察
光学系とが設けられている。

前記レーザ発振器33から発振されたレーザ光34は、透
過率可変フィルタ35と、その駆動装置36とにより適正な
出力に調整され、レーザ光34の一定割合を透過する反射
ミラー37により光路を曲げられ、シャッタ40に達するよ
うになっている。前記反射ミラー37を透過したレーザ光
34は、光検出器38によりその出力が測定され、表示器39
により表示されるようになっている。そして、シャッタ
40が開いている時のみ、レーザ光34はダイクロイックミ
ラー41により光路を曲げられ、対物レンズ42により半導
体装置１に集光され、かつ照射されるように構成されて
いる。

また、観察光々源44が設置され、この観察光々源44か
ら発せられた光の一定割合の光は、ハーフミラー43によ
り光路を曲げられ、レーザ光34の波長と同じ波長以外の
光がダイクロイックミラー41を透過し、対物レンズ42に
より半導体装置１上に集光され、かつ照射されるように
なっている。その反射光は、プリズム45および接眼レン
ズ46に達し、観察に使用される。

さらに、コントローラ47が設置され、このコントロー
ラ47には手動入力または磁気媒体48′等から半導体装置
１へのクリーニング条件、緩衝膜形成条件、接続穴（コ
ンタクトホール）への導電性物質の充填（接続配線部）
の条件、接続配線の布設条件、不要緩衝膜の除去条件等
の加工データ、および表示器39からレーザ出力の測定デ
ータを入力し、それらに基づいて透過率可変フィルタ3
5、シャッタ40、ステージ24を制御するとともに、コン
トローラ32に前記加工データの一部および制御信号を送
るようになっている。

この接続配線形成装置に用いるレーザ発振器33として
は、レーザ光34が連続発信されるものが適しており、Ar
レーザ、Krレーザ、He−Neレーザ、YAGレーザ（高調波
も含め）等がある。

前記透過率可変フィルタ35は、一枚の円形状の透明ガ
ラス基板の周方向に、透過率を連続的または一定角度毎
に変化させたものであり、駆動装置36で回転させること
により、レーザ光34の透過光量（＝照射出力）を変化さ
せ得るようになっている。ただし、レーザ照射の出力条
件が幾つかに限定されている場合は、それらに応じたフ
ィルタを複数枚用意し、レーザ光34の光路中に出し入れ
するようにしても良い。

これらの他に、透過率可変フィルタとして第２図
（ａ）に示す様に、二つの偏光プリズム55a,bからなる
ビームスプリッタを用いても良い。この場合、ビームス
プリッタに入射するレーザ光34は直線偏光でなければな
らない。もし、入射するレーザ光34が円偏光ならば、ビ
ームスプリッタの前に1/4波長板（図示せず）を置いて
直線偏光化すれば良い。直線偏光で入射したレーザ光34
はビームスプリッタの軸方向の回転角に応じ、偏光プリ
ズム55aと55bの合わせ面で透過光と反射光とに分かれ
る。この回転角と透過光量の関係を第２図（ｂ）に示
す。この図から、回転角90度毎に透過光量は最小→最
大、最大→最小と連続的に変化することが分かる。よっ
て所望の照射出力を得るためには、ビームスプリッタを
０〜90度の範囲で光軸を中心として回転させれば良い。
尚、このビームスプリッタを透過率可変フィルタ35とし
て用いる場合、ビームスプリッタから対物レンズ42まで
の間のミラー37,41が誘電体を多層膜化して構成してい
るならば、Ｐ偏光とＳ偏光で反射率が異なるため、ビー
ムスプリッタ直後に1/4波長板56を設け、ビームスプリ
ッタを出たレーザ光34の直線偏光面に対し45度の角度を
保ってビームスプリッタと共に回転する様に構成する。
これにより、ビームスプリッタを出た直線偏光のレーザ
光34は1/4波長板56によって円偏光のレーザ光34とな
り、上記ミラー37,41の特性の影響を受けないため、正
確な出力でレーザ照射できる。

また、高周波電源26の代わりに直流電源を用いても良
い。

次に、前記接続配線形成装置を用いた接続配線形成方
法について、第３図〜第５図により説明する。

磁気媒体48′等から加工データを取り込むとともに、
ロード・ロック室11の蓋（図示せず）を開けてホルダ22
上に、第３図（１）に示す如き接続配線で接続するため
の接続穴（コンタクトホール）107をあらかじめ形成し
たウェハまたはチップ状態の半導体装置（例えばＤ−RA
Mや論理LSI等）１を載置する。この時、ゲートバルブ1
2、バルブ16,27,29は閉じており、バルブ17のみが開い
ていて、メインチャンバ13は10^-6〜10^-7Torrに排気され
ている。また、ステージ24および透過率可変フィルタ35
は原点位置にある。ロード・ロック室11の蓋を閉じた
後、バルブ16を10^-6Torr台の高真空に排気する。

ついで、バルブ27を開け、Arガスボンベ28からArガス
をロード・ロック室11内が３〜15mTorrになるように導
入する。そして、切換器50を制御して、高周波電源26と
下部電極23とを接続すると共に、駆動機構49によってエ
ッチング電極48を前記下部電極23と対向する位置に移動
し、半導体装置１に前処理としてクリーニングを施す。

このクリーニング工程では、高周波電源26から高周波
電力を下部電極23、ホルダ22を介して半導体装置１に一
定時間印加する。高周波電力印加により、ホルダ22とエ
ッチング電極48との間にArプラズマが発生し、Ar⁺イオ
ンが前記半導体装置１の表面をスパッタリングし（即ち
エッチングをし）半導体装置１の表面に付着している汚
染物質および接続穴（コンタクトホール）107a,107b内
の露出した配線103,105の表面の酸化膜を除去する。高
周波電力停止後、バルブ27を閉じてロード・ロック室11
内を再び10^-6Torr台まで排気する。

必要に応じて、前記クリーニング工程（Arガス導入か
ら排気まで）を複数回行った後、エッチング電極48を下
部電極23上より後退させると共に、切換器50を制御し、
高周波電源26を上部電極25へ、下部電極23をアースレベ
ルに接続する。

以上説明したように、接続穴107a,107b内の露出した
配線103,105の表面の酸化膜の除去と、この配線103,105
の表面及び半導体装置１の表面の絶縁膜（保護膜）上に
付着している汚染物質の除去については、前記実施例で
はエッチングする場合で説明したが、選択的に（部分的
に）イオンビーム、電子ビーム等のエネルギビームによ
るエッチングでもよいことは明らかである。

次に第２の工程である半導体装置１表面への緩衝膜形
成を行う。この工程では、高周波電源26からの高周波電
力を上部電極25に印加する。これにより、ホルダ22と上
部電極25との間にArプラズマが発生し、Ar⁺イオンが上
部電極25の表面をスパッタリングすることにより上部電
極25表面を構成する金属原子が飛び出し、第３図（ｂ）
に示す如く半導体装置１表面に付着し緩衝膜108を形成
する。上記緩衝膜108を形成するための上部電極25材料
としては、Ni,Ti,Mo,Cr,Wなどの金属あるいはそれらの
金属とSiの合金であるシリサイド等である。緩衝膜108
として必要な膜厚は、緩衝膜や後述のレーザCVDによる
接続配線等の材質によって多少異なるが、10〜100nmで
下記効果を奏することができる。

レーザ光の吸収率向上による析出の低パワー化およ
び接続配線形成の高速化および均一化。

下層へのレーザ照射防止による半導体装置の信頼性
低下防止。

レーザCVDによる接続配線と半導体装置表面（Si
O₂）との密着性向上。

即ち、第２の工程で半導体装置の表面の少なくとも接
続配線を布設する部分に緩衝膜を形成する。ここで、緩
衝膜はNi,Ti,Cr,Mo,Wなどの金属あるいは上記金属とSi
との合金であるシリサイドである。これらの物質は、半
導体装置１の表面を覆うSiO₂パシベーション膜106やレ
ーザCVDで布設される接続配線51a,52aとの密着性がすぐ
れているため、布設した接続配線51a,52aに剥離やクラ
ックを生じることがない。さらに、上記緩衝膜108はCVD
に使用するレーザ光に対して吸収率が高いため、低エネ
ルギのレーザ照射で、接続配線の形成および接続穴（コ
ンタクトホール）内への導電性物質の充填（接続配線
部）が可能になる。これにより、下層への熱影響を低減
できるほか、レーザ光を高速で走査しても接続配線の布
設が可能なため、周辺への熱影響も低減できる。また接
続配線を布設する部分における半導体装置１の構造や材
質に影響を受けにくくなるため、布設した接続配線の幅
や膜厚の均一化がはかれ、高信頼度の接続配線を形成す
ることができる。

次に緩衝膜108形成後、ゲートバルブ12を開き、搬送
アーム21により半導体装置１をホルダ22ごとステージ24
上に載置し、ゲートバルブ12を閉じる。そして第３の工
程である接続穴107a,107b内へ導電性物質の充填を行
う。

そこで、まずバルブ17を閉じ、バルブ29を開けてCVD
材料ガスをボンベ30より所定の圧力になるまで導入後、
バルブ29を閉じて上記CVD材料ガスをメインチャンバ13
内に閉じ込める。ここで用いるCVD材料ガスとしては、N
i（CO）₄,Mo（CO）₆,W（CO）_６といった金属カルボニル
やMoF₆,WF₆といったハロゲン化合物、さらにはTMAH（ト
リメチルアルミニウムハライド）やTIBA（トリイソプチ
ルアルミニウム）といったアルキル化合物である。尚、
CVD材料ガスボンベ30やバルブ29およびメインチャンバ1
3までの配管にヒータを設け、加熱しながらガス導入を
行うと短時間で済むものもある。（例、Mo（CO）6,W（C
O）_６） CVD材料ガス導入の間に、ステージ24を移動させ対物
レンズ42の直下に半導体装置１の基準点（例えば半導体
装置製作時のアライメントマーク）を位置させた後、該
基準点と接眼レンズ46に設けたクロスラインの交点とを
一致させる。必要に応じてθ方向のアライメントも行
う。尚、前記クロスラインの交点はレーザ光34の照射位
置とあらかじめ一致させてある。

次に、加工データに基づきステージ24を移動させて、
あらかじめ形成された接続穴107aの中心と前記クロスラ
インの交点とを一致させる。ついで、接続穴107a内に導
電性物質を充填するためのレーザ光34の出力調整を加工
データに基づき、透過率可変フィルタ35と光検出器38を
用いて行う。

CVD材料ガス導入およびレーザ光の出力調整が完了し
たならば、シャッタ40を開き、接続穴107a内に第１段目
のレーザ光34を高出力（約100mW（90〜200mW））で短時
間（約0.5sec（0.6〜0.3sec））照射する。このレーザ
光照射により接続穴107a内の緩衝膜108（特に下層配線1
03上の緩衝膜が加熱される度合は大きい。）はレーザ光
34の吸収によって加熱されて伝わり、それに触れたCVD
材料ガスが熱分解し、第５図（ａ）に示す様に接続穴10
7内に導電性物質51が充填される。

本発明の発明者等の実験によると、Al配線を露出させ
た後、Crの緩衝膜を形成したコンタクトホール内にMo
（CO）_６雰囲気中でArレーザ光を照射し、導電性物質と
してMoを析出させ、Al配線とMoとのコンタクト抵抗（接
触抵抗）を測定したところ、第６図に示すごとく、レー
ザ光の照射出力が高くなるに従って充填形状は悪くなる
ものの、コンタクト抵抗は低くなり、照射出力が低いも
のは充填形状は良いがコンタクト抵抗が高いという結果
が得られた。即ちレーザ光の照射出力を90mW〜200mWに
おいては導電性物質を接続穴から大巾にはみ出すことな
く、２Ω以下のコンタクト抵抗が得られる。

以上のことから、本発明では接続穴107に導電性物質5
1を充填する場合、まず約100mW（90〜200mW）の高出力
のレーザ光34を比較的短時間0.5sec程度照射し、第５図
（ａ）に示す程度に導電性物質51を接続穴全体に膜状に
形成し、露出配線103,105とのコンタクト抵抗の低減を
図る。

ついで約30〜50MWの低出力のレーザ光34で約３〜6sec
レーザ照射を行い、第５図（ｂ）に示すごとく、接続穴
107の底の方から徐々に埋め込んで行き、接続穴107にほ
とんど空洞が生じなうように充分に埋め込むようにし
た。即ち、加工データに基いて透過率可変フィルタ35を
制御してレーザ光34の照射出力を下げる。出力調整後、
シャッタ40を開いて低出力レーザ光34を第１段階の高出
力レーザ照射で充填された導電性物質51の空間部に照射
し、底の方から徐々に析出させて新たな導電性物質51を
ほとんど空洞が生じないように充分に追加充填する。第
５図（ｂ）に示す如く、導電性物質51が接続穴107の開
口に達したならば、シャッタ40を閉じてレーザ照射を停
止する。これで１個の接続穴107への導電性物質51の充
填は終了となる。

ついで、加工データに基づき、ステージ24を移動さ
せ、前記接続穴107と対をなす接続穴107bの中心と接眼
レンズ46中のクロスラインの交点とを一致させ、前記同
様、第１段階のレーザ光の出力調整→第１段階の導電性
材料の充填→第２段階のレーザ光の出力調整→第２段階
の導電性材料の充填を行う。

以上説明したように、露出した配線面と側壁とに緩衝
膜108を有する接続穴107a,107bに対して、CVD材料ガス
雰囲気中で、90〜200mW（100mW程度）の高出力のレーザ
光34を比較的短時間（約0.5sec）照射し、緩衝膜108全
面を急加熱し、第５図（ａ）に示すように接続穴107a,1
07b内に全面に亘って薄い膜状の導電性物質を付着さ
せ、配線103,105とのコンタクト抵抗を２Ω以下の１Ω
程度にし、ついで約30〜50mWの低出力のレーザ光をCVD
材料ガス雰囲気中で長時間（３〜5sec程度）照射するこ
とによって底の部分から導電性物質を析出させていって
第５図（ｂ）に示すようにほとんど空洞が生じることな
く充分に埋め込んで接続配線部を形成する。このように
接続穴107a,107bにレーザビームCVDにより導電性物質が
ほとんど空洞が生じることなく充分に充填されるので、
接続穴内に埋め込まれた導電性物質の薄膜部、つまり断
面積の小さい部分がなくなり、接続穴に充填された導電
性物質と配線との間のコンタクト面積が増大し、コンタ
クト抵抗を著しく低減することができ、しかも充分に充
填されていることから高信頼度をもった接続配線部を形
成することができる。そしてCVD材料ガスの熱分解によ
って得られる導電性物質51としては、Ni（CO）_４の場合
はNi,Mo（CO）_６およびMoF₆の場合はMo,W（CO）_６およ
びWF₆の場合はW,TMAHやTIBAの場合はAlである。

これらは、次工程で布設する接続配線においても同じ
である。

次に第４の工程である接続配線形成を行う。

第７図（ａ）は本発明の発明者等の実験結果で、Mo
（CO）_６ガス雰囲気中で半導体装置上にArレーザ光を走
査し、Arレーザ光の照射出力とそれによって得られたMo
配線の幅との関係を示したものである。第７図（ｂ）も
同様にArレーザ光の照射出力とMo配線の抵抗との関係を
示したものである。第７図（ａ），（ｂ）より、レーザ
光の照射出力が高くなるに従い、接続配線幅は増加し、
接続配線抵抗は減少することが分かる。

先にも述べたが、近年、ますますパターンが微細かつ
高密度化している半導体装置の不良箇所の特定や補修を
行う場合、第28図及び第29図に示すように複数の接続穴
（コンタクトホール）が接近し合って形成されることが
多々ある。よって本発明では、第８図に示す如く導電性
物質充填部51a,51bからは引き出し接続配線52a,52bと称
する微細接続配線を低出力P₁又は微細スポットのレーザ
照射で形成し、他の接続穴（コンタクトホール）からの
接続配線と短絡しない様にした、上記実験では30mWのAr
レーザ照射で２〜４μｍの配線幅、約440Ω/mmの配線抵
抗が得られている。さらに、高速処理を行う論理LSIに
も適用できる様、上記高抵抗な引き出し接続配線52a,52
bの形成長さを必要最小限にし、他の接続配線と短絡し
得ない領域までとした。そしてその間を低抵抗接続配線
53と称する大断面積接続配線、即ち高出力P₂（P₁の1.5
〜５倍程度）のレーザ光照射で形成した接続配線で結ぶ
こととした。ちなみに、上記実験で、200mWのArレーザ
照射により14〜18μｍの配線幅と50〜60Ω/mmの接続配
線抵抗が得られている。

次に接続配線形成手順を述べる。

まず、加工データに基き、引き出し接続配線形成のた
めのレーザ光34について約100mW程度になるように出力
調整を行う。出力調整後、シャッタ40を開くと共に、ス
テージ24を加工データの引き出し接続配線の布設経路に
従って約15μm/secの速度で移動させる。この場合、レ
ーザ光34を移動させても良く、要は半導体装置１とレー
ザ光34の相対的走査を行う。これにより、半導体装置１
上には、第３図（ｄ）に示す如く、厚さが約0.3μｍ程
度、幅が約10μｍ程度の引き出し接続配線（微細接続配
線）52aが付加形成される。ステージ24が所定の位置に
達したら、シャッタ40を閉じると共にステージ24の移動
も停止させる。

ついで、ステージ24を移動させ、前記接続穴（コンタ
クトホール）107aと対をなす接続穴（コンタクトホー
ル）107bの中心と接眼レンズ46中のクロスラインの交点
とを一致させ、前記同様、引き出し接続配線52bの付加
形成を行う。（第４図（ａ）） 複数箇所の接続を行う場合、前記動作を繰り返し、全
ての接続穴（コンタクトホール）107への導電性物質51
の充填（接続配線部の形成）と引き出し接続配線52の付
加形成を行った後、次に述べる低抵抗接続配線の付加形
成を行っても良いし、あるいは、まず全ての接続穴（コ
ンタクトホール）107への導電性物質51の充填を繰り返
し、次に引き出し接続配線（微細接続配線）52の付加形
成を繰り返す。そして低抵抗接続配線の付加形成を繰り
返し行っても良い。

即ち低出力あるいは微細スポットのレーザ光を前記導
電性物質の充填部から他の配線と干渉（短絡）しない位
置まで走査し、引き出し接続配線を形成する。この引き
出し接続配線は、CVD材料ガスがレーザ照射による熱で
分解することにより得られるが、低出力あるいは微細ス
ポットのため周辺への熱拡散が小さいことにより、微細
接続配線が得られる。

次に、引き出し接続配線52a,52b同志の接続、すなわ
ち低抵抗接続配線の付加形成を述べる。まず、一方の引
き出し接続配線52bの終端部にレーザ光34の照射位置
（接眼レンズ46のクロスカーソルの交点）を合わせ、透
過率可変フィルタ35と光検出器38により低抵抗接続配線
形成のためのレーザ光34の出力を200mW程度に調整す
る。これらの動作終了後、引き出し接続配線52の形成同
様、シャッタ40を開くと共にステージ24を予め設定され
た経路に従って約20μm/secの速度移動させ、第３図
（ｂ）に示す様に厚さが0.5μｍ程度、幅が20μｍ程度
の低抵抗接続配線53を付加形成する。そして、他方の引
き出し接続配線52aの終端部に到達した時点でシャッタ4
0を閉じてレーザ照射を停止すると共にステージ24の移
動も停止する。複数の低抵抗接続配線を付加形成する場
合は上記動作を繰り返す。

全ての接続配線形成を終了したならば、バルブ17を開
けCVD材料ガスを排気する。ついで、一方の引き出し接
続配線52bの始点（接続穴（コンタクトホール）107bの
中央）とレーザ光34の照射位置とを合わせると共に、引
き出し接続配線52bのアニールのためのレーザ出力調整
を行う。上記位置合せおよび出力調整後、シャッタ40を
開いてレーザ照射開始と共に、ステージ24を移動させて
引き出し接続配線52b上を相対的に走査する。引き出し
接続配線52bの終了点に到達したならば、シャッタ40を
閉じると共にステージ24も停止する。ついで、低抵抗接
続配線53をアニールするための出力調整を行った後、再
びシャッタ40を開けると共にステージ24を移動して低抵
抗接続配線53上を相対的に走査する。低抵抗接続配線53
の終了点に到達したならば、シャッタ40を閉じる。そし
てステージ24はもう一方の引き出し接続配線52aの始点
（接続穴（コンタクトホール）107aの中央）に移動す
る。再び引き出し接続配線52aをアニールするための出
力調整を行い、シャッタ40を開けると共にステージ24を
移動し、引き出し接続配線52a上を相対的に走査する。
そして引き出し接続配線52aの終点に到達したならばシ
ャッタ40を閉じ、ステージ24を他の引き出し接続配線へ
と移動する。尚、このアニールの手順は前記接続配線形
成同様、引き出し接続配線52のみを先に繰り返し行い、
次いで低抵抗接続配線53のアニールを繰り返しても良
い。また、本実施例では接続配線形成時の接続配線座標
の始点と終了をアニール工程でも流用し、その方向に走
査したが、逆に走査しても差しつかえない。

レーザ照射アニールにより引き出し接続配線52および
低抵抗接続配線53は、該接続配線中の抵抗を高めている
化合物が分解し、金属成分の比率が高まり接続配線抵抗
を低減する。この抵抗低減の程度は本発明の発明者らの
実験により、第９図に示す如くアニール時の照射出力に
よって異なり、高出力になる程、低減の度合いが大きい
ことが分かった。また、低出力で形成した接続配線の方
が高出力形成のものに比べ断面積が小さいため低出力の
レーザ照射でも十分に加熱されるため、抵抗低減の度合
いが大きいことも分かった。ちなみに、Arレーザ出力30
mWで形成したMo等の接続配線を300mWでアニールすると4
40Ω程度の配線抵抗は約40Ω/mmと、1/10以下に減少す
るのに対し、200mWで形成したMo等の接続配線を500mWで
アニールしても50〜60Ω/mmが約20Ω/mmと1/3程度であ
った。

しかし、仮りに、1.2mmの補修接続配線を付加形成す
るとして、その内の両端0.1mmずつを引き出し接続配線
（微細接続配線）52、残りの1mmを低抵抗接続配線53で
接続した場合、上記条件で得られる抵抗値は、１箇所１
Ωのコンタクト抵抗を加えても約30Ωであり、論理LSI
等の高速処理を必要とする半導体装置にも十分適用でき
る。

全ての接続配線をアニールし終えたなら、ステージ24
を原点位置に戻し、ゲートバルブ12を開け、搬送アーム
21により半導体装置１をロード・ロック室11にホルダ22
ごと搬送し、ゲートバルブ12を閉じる。

次に第６の工程として、不要緩衝膜（付加接続配線下
以外の緩衝膜108）を除去する。これは、前記半導体装
置１表面のクリーニング処理同様、エッチング電極48を
下部電極23に対向させ、切換器50により下部電極23と高
周波電源26とを接続する。

ついで、Arガスを３〜15mTorrとなる様調整した後、
高周波電力を下部電極23に印加する。これにより、Arプ
ラズマが発生し、Ar⁺イオンによって緩衝膜108がスパッ
タリングされて除去される。

前記実施例の引き出し接続配線52形成においては、接
続穴（コンタクトホール）107に導電性物質51を充填
後、シャッタ40を閉じて引き出し接続配線52形成のため
の出力調整を行い、その後に接続穴（コンタクトホー
ル）107の中心よりレーザ照射開始と共に走査を始めて
いる。ここで問題を生ずる場合がある。即ち、接続穴10
7に導電性物質51を充填後、シャッタ40を閉にすると、
この充填部51の温度は配線103等に熱が拡散するため急
激に低下する。再びシャッタ40を開けてレーザ光34を走
査しても、充填部51の温度がCVD材料ガスを十分に分解
するほど上がらずに過ぎ去って行く。この時、第10図に
示す如く充填部51と引き出し接続配線52との接続部での
接続配線膜厚ｔが小さい傾向にある。また、接続配線幅
も小さく、くびれた形に形成される。この傾向は、低出
力になるほど著るしい。この様に断面積の小さい部分が
あると局部的に高抵抗となり、大電流を流すと溶断する
場合がある。また、レーザアニールの照射出力によって
はダメージを生ずる場合もある。

上記問題の対策として、第11図〜第15図に示した四つ
の方法がある。以下にそれらを述べる。

一つめは、第11図及び第12図に示す如く、導電性物質
51の充填をP₁の出力で終了後、引き出し接続配線52形成
の出力P₂に調整する。調整後シャッタ40を開き、充填部
51にレーザ光34を照射する。（第12図（ａ））これによ
り、充填部51は加熱され、そこに触れたCVD材料ガスが
分解し導電性物質を堆積する。照射出力によって異なる
が、ある一定時間t_d経過後（第12図（ｂ））、ステージ
24を移動してレーザ光34を相対的に走査する。これによ
り、充填部51と引き出し接続配線52との接続部の配線膜
厚ｔは大きくなり、配線幅のくびれも緩和される。（第
12図（ｃ）） 二つめの対策は、一つめの対策同様、引き出し接続配
線52のレーザ照射開始後一定時間t_d経過してから走査す
るものであるが、前者は接続穴（コンタクトホール）10
7の中央から開始しているのに対し、本対策は接続穴
（コンタクトホール）107のふちより開始する様にした
ものである。

第13図を用いて詳述する。

まず、接続穴107への導電性物質51の充填は、これま
で述べた来た通り穴の中心にレーザ光34を照射して行
う。（第13図（ａ））充填後、シャッタ40を閉じて引き
出し配線52形成の出力に調整すると共に、ステージ24を
第13図（ｂ）に示す如く、引き出し接続配線52の形成方
向にｄだけ移動し、接続穴107のふち（≒導電性物質51
のふち）にレーザ光34が照射される様にする。その後、
シャッタ40を開けレーザ照射を行い、一定時間t_d経過
後、ステージ24を移動してレーザ光34を相対的に走査す
る。これにより、導電性物質51充填部と引き出し接続配
線52との接続部が効率良く加熱されるため、配線膜厚の
減少やくびれは解消される。

尚、上記ステージ移動量ｄは、接続穴（コンタクトホ
ール）107の開口寸法の約1/2とし、加工データ作成時に
接続穴107の中心座標から引き出し接続配線52の形成方
向にｄだけシフトした座標を引き出し接続配線52の始点
として入力すれば良い。

三つめの対策は、第14図に示す如く、引き出し接続配
線52形成時の走査速度ｖまでの立ち上り時間t_aを長くす
ることである。この立ち上り時間t_aは、照射出力や接続
穴107の寸法等によって異る。これにより、レーザ照射
開始と共に走査するものの加速度が小さいため、充填部
51は加熱され、新たな導電性物質が堆積し始める。（第
14図（ｂ））そして充填部51と引き出し接続配線52との
接続部は十分な膜厚と幅で形成される。（第14図
（ｃ）） 四つめの対策は、第15図に示す如く、接続穴107に導
電性物質51を充填後もシャッタ40を閉じずにレーザ照射
を続行した状態で所定時間t_sで引き出し接続配線52の照
射出力P₂に調整する。そして直ちにステージ24を移動し
てレーザ光34の走査を行う方法である。これによれば、
導電性物質51の充填から引き出し接続配線52の形成ま
で、シャッタ40を閉じることなく行えるため、熱の逃げ
に起因した充填部51と引き出し接続配線52との接続部の
膜厚の減少やくびれを防止できる。

尚、第１図に示した本発明装置では、反射ミラー37を
透過したレーザ光34から照射出力をモニタするため、レ
ーザ照射中（加工中）でも容易に照射出力を検知し、透
過率可変フィルタ35で照射出力を調整できる。もし、レ
ーザ光34の照射出力モニタが上記形態でなく、例えば測
定用の反射ミラーをレーザ光路中に出し入れし、その反
射光を光検出器38でとらえる方式ならば、移動量に対す
る透過率が既知の透過率可変フィルタ35を採用するか、
あるいはこの様なフィルタとその駆動機構をもう一組設
けるかして、導電性物質充填時の照射出力P₁と引き出し
接続配線形成の照射出力P₂との比率に応じて上記透過率
可変フィルタの透過率を変えることで対応するようにし
ても良い。

また、第15図において、P₁からP₂までの照射出力が直
線的に変化しているが、これに限らず、階段状、あるい
は曲線状に変化しても差しつかえない。

さらに、この第四の方式は、導電性物質51と引き出し
接続配線52との接続部の問題解決のみならず、対をなす
接続穴（コンタクトホール）107a,107b間の配線形成に
適用しても良い。詳述すると、まず一方の接続穴107aに
導電性物質51aを充填し、前記の如く引き出し接続配線5
2aを形成しシャッタ40を閉じる。ついで、もう一方の接
続穴107bに移動し、同様に導電性物質51bを充填し引き
出し接続配線52bを形成する。ここでシャッタ40を閉じ
ることなく、かつステージ24も停止せず、レーザ光34の
照射出力を引き出し接続配線形成時の値から低抵抗接続
配線形成時の値へと変化させながら、走査速度も変化さ
せて行く。そして引き出し接続配線52aの終点に到達し
た時点でシャッタ40を閉じ、ステージ24の移動も停止す
る。これを更に進めて、接続穴107全てに導電性物質51
を充填後、一方の充填部51aから他方の充填部51bへ、引
き出し接続配線52a形成→低抵抗接続配線53形成→引き
出し接続配線52b形成を連続して行い、接続配線形成の
一筆書き化とすれば、スループット向上が図れる。この
場合、充填部（接続配線部）51と引き出し接続配線（微
細接続配線）52との接続部の問題解決法として、接続配
線形成開始側は、前記した方式全て適用できるが、接続
配線形成終点側は第２番目（第13図記載）か第３番目
（第14図記載）に制限される。

以上、ロード・ロック室11で、半導体装置１の表面に
付着いた水分や塵埃などの汚染物質と接続穴107に露出
した配線面の酸化膜（例えばAl配線の場合はAl₂O₃）が
除去され、以後の緩衝膜108の形成及び接続配線部も含
めた接続配線形成も同一容器あるいはゲートバルブ12を
介して連結したメインチャンバ（真空容器）13内で行っ
ているので上記配線及び緩衝膜の酸化と半導体装置への
汚染物質の付着を防止できる。従って配線と接続穴に充
填された導電性物質（接続配線部）とのコンタクト抵抗
が増大することもでき、更に汚染物質による接続配線と
半導体装置の表面の絶縁膜（パッシベーション膜）との
密着性についても劣下するのを防止することができる。

また、Ｄ−RAMのメモリ・セルや論理LSIの論理セルの
つなぎ換えの様に、配線が高密度に構成された部分に付
加接続配線を複数形成する場合がある。例えば第28図に
示す如く、不良セルから予備セルにつなぎ換える場合、
３本のAl配線３を切断・接続する。この時、付加接続配
線６の幅が広いとA,B,Cの各部において短絡の可能性が
高くなる。よって前記したように付加接続配線６の引き
出し部を細く形成することにより短絡を防止することが
できる。更に第29図の如く、数mm角のチップ内に複数の
付加配線６を形成する場合、配線６の布設経路は必ずし
も最短距離をとれなく長くなってしまう。そこで接続穴
付近以外は接続配線の断面を大きくすることにより全体
の接続配線の低抵抗化を実現でき、信号伝達の遅延とい
う問題をなくすことができる。

次に、レーザ・アニールについて更に説明する。

本発明はレーザ照射による局部加熱を利用した熱CVD
であるため、得られる接続配線の幅はレーザ光34の集光
スポット径よりも大きく、射出出力が高いほど、第５図
（ａ）で示した如く接続配線幅は広くなる。この理由
は、熱伝導によりCVD材料ガスの分解温度以上の加熱領
域が広がるためである。

この配線を第４図（ｃ）や第８図で述べた様にアニー
ルした場合、接続配線全体の膜質が改善されたわけでは
なく、集光スポット径よりも幾分広い領域が改善される
ことが本発明の発明者らの実験により分かっている。第
９図においても述べた様に、低出力で形成した引き出し
接続配線52は、これまで述べて来たアニール方法で十分
に膜質が改善されているが、高出力で形成した低抵抗接
続配線53は上記のことから、更に低抵抗化できる。これ
を達成するための一例を第16図に示す。第16図（ａ）お
よび（ｂ）に示した例はどちらもアニール時のレーザ光
34の走査方向が、低抵抗接続配線53上において、該接続
配線53の幅方向にもあることで、これを実施するための
配線幅方向への走査手段としては第17図〜第19図に示す
ものがある。

第17図に示した実施例は、同じテーパを有する２個の
透明体57a,57bを歯車58a,58bの内部に各々設け、歯車59
を介してモータ60により反対方向に回転させる構成とな
っている。これによりレーザ光34は直線状に走査され
る。本実施例を例えば第１図に示した装置のシャッタ40
とダイクロイックミラー41との間のレーザ光路中に設
け、低抵抗配線53の形成方向へのステージ24移動と組み
合わせることで、第16図（ａ）に示す様なジグザグ状の
レーザ光走査が得られる。さらに、第17図の手段をもう
一組設け、互いの走査方向が90度異なる様に同期させて
駆動することにより、円運動の走査が得られる。この円
運動走査とステージ移動を組み合わせることにより、第
16図（ｂ）に示す様な走査が得られる。尚、第17図の手
段による走査幅Ｗは透明体57a,57bのテーパ角で決ま
り、走査ピッチＰは透明体57a,57bの回転数とステージ2
4の移動速度の比で決まる。

第18図に示した実施例は、２個のガルバノメータ61a,
61bをそれぞれ直交する軸を中心に微小回転させること
により、Ｘ−Ｙ方向に走査可能であり、ステージ24の移
動方向と直交する方向（配線53の幅方向）に走査する
（第16図（ａ））。あるいは両軸を同期して駆動し、第
16図（ｂ）の様に円運動しながら進むことが可能とな
る。

第19図に示した実施例は、電気光学効果あるいは音響
光学効果を利用した偏向器62a,62bを相対的に90度傾け
て設けることによりＸ−Ｙ方向に走査することができ、
第17図や第18図同様に目的を達成することができる。

尚、低抵抗配線53の形成に、第17図から第19図に示し
た方法を適用しても良い。その場合、照射出力を下げる
必要が生ずることもある。

低抵抗配線53のレーザアニールによる膜質改善の徹底
を図る他の実施例を第20図（ａ）および（ｂ）に示す。
これらはどちらも配線53をアニールする際のレーザ光34
の集光スポット寸法を大きくしたものである。集光スポ
ットの拡大は、第１図のステージ24をＺ方向に移動す
る、あるいは対物レンズ42を光軸方向に移動することで
達成される。これ以外にも第21図から第23図に示す手段
がある。

そして、これらを配線形成に応用しても良い。すなわ
ち、導電性物質51の充填及び引き出し配線52の形成は微
細スポット径のレーザ照射で行い、低抵抗接続配線53の
形成は拡大したスポット径のレーザ照射で行う。

第21図は、レーザ光34のビーム径を拡大するためのビ
ームエキスパンダ63を用いたもので、該エキスパンダ63
を第１図の本発明装置のシャッタ40とダイクロイックミ
ラー41との間に設ける。そして第21図（ａ）に示す如
く、レーザ光34が平行光としてビームエキスパンダ63よ
り出力される状態で導電性物質51の充填および配線形成
および引き出し接続配線52のアニールを行った後、第21
図（ｂ）に示す如くビームエキスパンダ63を構成するレ
ンズのどちらか一方を移動させ、レーザ光34の焦点位置
をその光軸方向にずらして集光スポット径を拡大する。
照射出力を設定（必要に応じ、スポット径を拡げた分、
高めにする）後、低抵抗接続配線53上を走査し、膜質の
改善を行う。本方法によれば、ビームエキスパンダ63の
レンズの移動量ｌを適宜選択することで種々のスポット
径が得られる。

第22図の実施例は、ある勾配を有する窓31をメインチ
ャンバ13に設け、その上に同じ勾配を有し勾配方向に移
動可能な透明体64を勾配面同志で対向設置し、窓31およ
び透明体64のトータルな厚さを可変にし、そこを通過す
るレーザ光34の光路長を変えることで、スポット径の拡
大を図ったものである。

まず、レーザ光34の微細スポット径が得られる様に第
22図（ａ）に示す如く、窓31と透明体64との光路長l₁を
設定する。この状態で導電物質51の充填および接続配線
形成と引き出し接続配線52のアニールを行う。ついで、
透明体64を移動して第22図（ｂ）に示す如く光路長をl₁
からl₂へと長くし、レーザ光34の焦点位置をその光軸方
向にずらして集光スポットを大きくした後、低抵抗配線
53のアニールを行う。

以上で述べた方法は全てレーザ光34の焦点を半導体装
置１表面から外すことでスポット径の拡大を図ってお
り、第20図（ａ）に示す様な照射が可能となる。これに
対し、第20図（ｂ）は第23図に示す構成の光学系により
達成される。

第23図に示した光学系は、第１図に示した光学系に、
レーザ光34のビーム径を拡大するためのビームエキスパ
ンダ63、ダイクロイックミラー41′、開口寸法が任意可
変の矩形開口スリット65と駆動機構66、アニール時の開
口投影像を観察可能とする参照光々源67、レーザ光34の
光路を曲げ光検出器38に導くための反射ミラー68と駆動
機構69、レーザ光34の波長以外をカットするフィルタ7
0、を付加したものである。そして、コントローラ47
は、加工データに基いて矩形開口スリット65および照射
出力測定用の反射ミラー68の駆動をも制御する。この構
成により、発振器33を出たレーザ光34は、シャッタ40が
開いている時のみ、ビームエキスパンダ63によってビー
ム径が拡大され、透過率可変フィルタ35によって適正な
照射出力に調整された後、新たに付加したダイクロイッ
クミラー41′により光路を曲げられ、該ミラー41′を透
過した参照光と共に、ビーム形状を矩形に成形される。
そして、既設のダイクロイックミラー41により光路を曲
げられた後、対物レンズ42により半導体装置１表面にレ
ンズ倍率Ｍの逆数1/Mの大きさに縮小されて矩形開口投
影像として照射される。よって、第20図（ｂ）の如く配
線をアニールする場合には、引き出し配線52においては
矩形開口スリット65の開口寸法を小さくし、低抵抗配線
53においては逆に開口寸法を大きくする。

本方法により配線上に照射されるレーザ光34のパワー
密度分布は、これまで述べて来たものがガウス形である
のに対し、第24図に示す様に台形に近い形状をしてい
る。したがって、配線全体を均一にアニールすることが
できる。

尚、矩形開口スリット65に代えて、配線幅に対応した
ピンホールを上記スリット65位置に設けても同様の効果
が得られる。

また、第15図で述べた如く、その移動量と透過率が既
知の透過率可変フィルタ35と組み合わせることで、引き
出し接続配線52と低抵抗接続配線53とを分割せずに、接
続配線の形成及びアニールができ、スループットの向上
が図れる。その際、導電性物質51の充填時には、接続穴
107の開口寸法より小さい投影像にレーザ光35を集光す
る必要がある。

次に、引き出し接続配線52をアニールする際の別のレ
ーザ照射方法について第25図及び第26図を用いて述べ
る。

これまでの引き出し接続配線52のアニールは、低抵抗
化に必要な照射出力を設定後、シャッタ40を開いて接続
穴017の中心より走査を開始していた。このため、例え
ば、接続穴107が浅く、半導体装置１内の配線がAlで、
かつ微細に布設されている場合、照射出力によって、Al
配線が融点以上に加熱され、断線状態になることがあ
る。

これを防ぐため、第25図では引き出し接続配線52の途
中からアニールを開始する様にした。また、第26図で
は、接続穴107の中央よりアニールを開始するが、開始
時の照射出力は０あるいは半導体装置１内の配線にダメ
ージを与えない程度とし、走査の進行と共に照射出力を
本来の値まで高める様にした。

これらを達成する方法及び手段としては、これまでに
述べて来たものを応用すれば良い。すなわち、第25図の
方法に対しては、第13図の様に、加工データ作成時に引
き出し接続配線52の形成区間とアニール区間とを予め、
分けて入力しておけば良い。

また、第26図に対しては、第15図で述べた様な移動量
に対する透過率が既知の透過率可変フィルタを用いるこ
とで達成される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、高速処理を行う
論理LSI等の半導体装置に対して、短絡することなく、
極力低抵抗化し、且つ信頼性を向上させた複数の付加接
続配線を施し、不良箇所の特定や補修を確実に実現でき
る効果を奏する。

また、本発明によれば、導電性物質の充填部から微細
配線を引き出す際、引き出し開始点へのレーザ光の照射
エネルギを高めているため、この部分の断面積の減少防
止、即ち、接続抵抗の増加や大電流通電時の断線などを
防止できるため、補修歩留りや信頼性が向上する。

また、本発明によれば、微細配線のアニールにおい
て、導電性物質の充填部へのレーザ照射を低出力に押え
ることも可能なため、微細なAl配線への低抵抗接続もダ
メージを与えることなく達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置における接線配線形成
装置の一実施例を示した概略構成図、第２図は第１図に
示す装置に用いられている透過率可変フィルタについて
説明するための図、第３図及び第４図は本発明に係る半
導体装置における接線配線形成工程を示す図、第５図は
本発明における接続穴への導電性物質を充填させて行っ
て接線配線部を形成する工程を示す図、第６図は接続穴
へ導電性物質を充填する際のレーザ照射出力とコンタク
ト抵抗および充填形状の関係を示す図、第７図は接続配
線形成時の照射出力と接続配線幅および接続配線抵抗と
の関係を示す図、第８図は本発明に係る接続配線形成方
法を説明するための図、第９図はレーザアニール時の照
射出力と接続配線抵抗との関係を示す図、第10図は接続
配線を形成する際の問題点を示す図、第11図乃至第15図
は上記問題点の対策例の説明するための図、第16図乃至
第19図はレーザアニール時のレーザ光走査説明図、第20
図乃至第24図はレーザアニール時のレーザ光の集光スポ
ット径変更の説明図、第25図および第26図は本発明に係
るレーザアニール方法を説明するための図、第27図は本
発明に係る半導体装置の一例を示した一部外観斜視図、
第28図はLSI等の半導体装置に対して複数の接続配線を
形成する場合を示した図、第29図はLSI等の半導体装置
に対して複数の接続配線を形成した場合、その長さが長
くなる状況を説明するための図である。 １……半導体装置 107……接続穴（コンタクトホール） 108……緩衝膜、34……レーザ光 30……CVD材料ガスボンベ 35……透過率可変フィルタ 38……光検出器、42……対物レンズ 51……導電性物質（接続配線部） 52……引き出し接続配線（微細接続配線） 53……低抵抗接続配線

───────────────────────────────────────────────────── 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 上村 隆 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 (56)参考文献 特開 昭64−71149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245553（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/26 - 21/268 H01L 21/768 C23C 16/48 - 16/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に被処理基板を載置する載置テーブル
   を備えた処理室と、該処理室の内部にCVD材料ガスを供
   給するガス供給手段と、前記処理室の内部を真空に排気
   して所定の圧力に維持する排気手段と、前記処理室の外
   部に設けたレーザ光源手段と、該レーザ光源手段から発
   射されたレーザ光を検出し該検出した結果に基づいて出
   力制御部を駆動して前記レーザ光の出力を制御する出力
   制御手段と、複数の偏光プリズムを組み合わせたビーム
   スプリッタと該ビームスプリッタと共に回転して該ビー
   ムスプリッタを透過したレーザ光を円偏光させる1/4波
   長板と誘電体膜を多層に積層して形成されたミラー部と
   を有して前記出力制御手段により出力が制御されたレー
   ザ光を前記処理室の外部から前記載置テーブル上に載置
   した前記被処理基板に照射するレーザ光照射手段とを備
   えたことを特徴とする配線膜形成装置。
2. 【請求項２】レーザ光源からレーザ光を発射し、該発射
   されたレーザ光を検出し、該検出した結果に基づいて複
   数の偏光プリズムを組み合わせたビームスプリッタと該
   ビームスプリッタを透過したレーザ光を円偏光させる1/
   4波長板とを共に回転さることにより前記レーザ光の出
   力を制御し、該出力が制御されたレーザ光を内部が真空
   に排気されてCVD材料ガスが導入された処理室の内部に
   誘電体膜を多層に積層して形成されたミラー部を介し導
   入して該処理室の内部に設置された被処理基板上に照射
   し、該照射により前記被処理基板上に薄膜パターンを形
   成することを特徴とする配線膜形成方法。