JPH0463433A - 半導体素子の配線装置およびそれを用いた配線方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体素子の配線装置およびそれを用いた
配線方法に関し、特に、半導体素子にエネルギビームの
照射により配線を構成する導電物質を形成するような反
応ガスを供給してエネルギビームを照射することにより
配線を形成する半導体素子の配線装置およびそれを用い
た配線方法に関する。

［従来の技術］ 従来、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ　　Ｉｏｎ　
　Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）を使用して、半導体プロセス終了
後のウェハやパッケージに実装されたＬＳＩチップをミ
クロン以下の精度で、手軽に修復（保護膜への穴あけ、
配線の切断、接続）する技術が知られている。この技術
は、不良箇所の修復や不良の解析を行なう場合に必要な
技術である。

このうち、配線の接続を行なう方法としては、ある種類
のガス雰囲気中にサンプルを置きサンプルにガスを吸着
させ、そこにＦＩＢを照射すると吸着ガスか分解し揮発
するものと表面に堆積するものとにわかれる。この表面
に堆積した膜によって配線が形成される。第１１図は従
来のＬＳＩの配線装置の構成を示した概略図である。第
１１図を参照して、従来のＬＳＩの配線装置の構成につ
いて説明する。ＬＳＩの配線装置は、集束イオンビーム
を照射するためのイオンビーム鏡筒１０］と、試料室１
０２と、配線か形成される基板１５０に反応ガスを供給
するための反応ガスノズル１０３と、基板１５０が設置
される試料台１０４とから構成される。イオンビーム鏡
筒１０１は、液体金属イオン源などからなるイオン源１
１０と、イオン源１１０からイオンビームを引き呂すた
めのビーム引出電極１１１と、ビーム引出電極１１１に
よって引出されたイオンビームを集束するための静電レ
ンズ１１２と、静電レンズ１１２によって集束された集
束イオンビーム１００をＯＮ、ＯＦＦさせるためのビー
ムブランキング電極１１３と、集束イオンビーム１００
を偏向走査するためのビーム偏向器１１４とから構成さ
れる。

このイオンビーム鏡筒１０１による集束イオンビーム１
００の照射動作としては、まず、イオン源１１０に対し
てビーム引出電極１１１を負電圧にすると、イオンビー
ムが放出される。放出されたイオンビームは静電レンズ
１１２によって集束を受ける。これによって、集束イオ
ンビーム１００となり、ビーム偏向器１１４によって基
板１５０の所望の位置に照射される。なお、集束イオン
ビーム１００のＯＮ、　　ＯＦＦはビームブランキング
電極１１３に電圧を印加してビームを大きく偏向させる
ことにより行なう。

第１２Ａ図ないし第１２Ｃ図は、第１１図に示だ従来の
ＬＳＩの配線装置を用いた配線形成動作を立体的に示し
た形成プロセス図である。第１２Ａ図ないし第１２Ｃ図
を参照して、従来の配線形成動作について説明する。ま
す、第１２Ａ図に示すように、基板］５０上には、所定
の間隔を隔ててＡ１などからなる配線層１５０ａおよび
１５０ｂが形成されている。この配線層１５０ａおよび
１５０ｂを接続する接続配線を形成する場合には、接続
配線を形成すべき位置に、たとえばタングステンヘキサ
カルボニル［Ｗ　（ＣＯ）　ｓ　］を反応ガスノズル１
０３（第１１図参照）により供給する。

第１２Ｂ図に示すように、集束イオンビーム１００を接
続配線１５１を形成すべき位置に沿って照射しなから移
動する。このような動作によって、最終的に第１２Ｃ図
に示すような接続配線１５１か形成される。ここで、集
束イオンビーム１００としては、たとえば、２０ＫｅＶ
のエネルギを持ち、ビーム径１μｍ、ビーム電流３ｎＡ
のＧａイオンビームを使用する。この集束イオンビーム
１００を用いることにより、基板１５０表面に吸着した
Ｗ（ＣＯ）６分子が集束イオンビーム１００の照射エネ
ルギによって分解され、１０　”　／　ｃｍ３のイオン
ビーム照射量で約１μｍの厚さのＷ膜（タングステン膜
）が集束イオンビーム１００の照射部分に堆積される。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のように、従来のＬＳＩの配線装置では、接続配線
１５１を形成すべき位置に反応ガスを供給し、集束イオ
ンビーム１００を照射することにより、所望の接続配線
１５１を形成していた。

このような従来のＬＳＩの配線装置は、隣接する２本の
配線層を接続する接続配線を形成することは容易に行な
うことができる。しかし、複数の配線層があり中間の配
線層を跨いだ形でその両側の配線層を接続する接続配線
を形成することは困難であった。第１３Ａ図は従来のＬ
ＳＩの配線装置の問題点を説明するための配線層の平面
図であり、第１３Ｂ図は第１３Ａ図に示した配線層の斜
視図である。第１３Ａ図および第１３Ｂ図を参照して、
このように配線層１５０　ａ　、１５０　Ｃ＊　　１５
０ｂが形成されている場合に、配線層１５０ａと配線層
１５０ｂとを接続したい場合には、１５０Ｃを跨いだ形
で接続配線を形成しなければならないが、従来のＬＳＩ
の配線装置では、このような接続配線を形成することは
困難であった。

そこで、従来、第１１図に示したＬＳＩの配線装置にお
いて、反応ガスノズル１０３から接続配線を形成する導
電性のガスに加えて絶縁性パターンを形成する絶縁性の
反応ガスをも供給できるようにし、配線層を跨いだ形で
接続配線を形成する際にその跨ぐ配線層と接続配線との
間に絶縁性パターンを形成することにより配線層を跨い
だ形の接続配線を形成する技術が提案されている。これ
らは、たとえば、特開昭６１−２４５５５３号公報に開
示される。第１４Ａ図ないし第１４Ｃ図はその従来の改
良されたＬＳＩの配線装置による配線形成動作を説明す
るための形成プロセス図である。第１４Ａ図ないし第１
４ＣＩ！！！Ｊを参照して、配線層１５０ａ、１５０ｂ
、１５０ｃがある場合に、配線層１５０ａと１５０ｂと
の間に接続配線を形成する場合について説明する。すな
わち第１４Ａ図に示されたこのような構成を有する配線
層がある場合に、第１４Ｂ図に示すように、配線層１５
０Ｃ上に反応ガスノズル（図示せず）を用いて絶縁性の
反応ガスを供給し集束イオンビーム（図示せず）を照射
することにより絶縁性パターン１６０を形成する。次に
、第１４Ｃ図に示すように、配線層１５０ａと１５０ｂ
との間の接続配線１５１が形成される領域に導電性の反
応ガスを供給し集束イオンビームを照射することにより
接続配線１５１を形成する。このように、従来の改良例
では、たとえば３本の配線層が存在する場合に、中間の
配線層を跨いだ形で両側の配線層を接続して接続配線を
形成する際に中間の配線層上に絶縁性の反応ガスを供給
して絶縁性パターンを形成する。

そしてその上に両側の配線層を接続する接続配線（空中
配線）を形成することにより、配線層を跨いだ形の配線
をショートすることなく行なうことができる。

しかしながら、この従来の改良されたＬＳＩの配線装置
では、接続配線を形成する工程が複雑であるという問題
点があった。すなわち、配線層を跨いだ形の空中配線を
行なうために、従来の改良例では、新たに絶縁膜を形成
する工程を追加する必要があった。また、接続配線用と
絶縁パターン用の２種類の反応ガスが必要である。さら
に、絶縁パターン（Ｓｉ０２）用の反応ガスは、シラン
（ＳｉＨ４）系であるため、危険性が高いという問題点
もある。しかも、従来の改良例では、接続配線と配線層
との間に形成される絶縁パターンの絶縁性が不十分であ
るという問題点がある。すなわち、ＦＩＢを用いて反応
ガスにより形成する絶縁性パターンは、Ｇａなどの不純
物などによる影響を受けて通常のＳ　ｉ　０２膜に比べ
て１〜２桁単位で絶縁特性が悪化する。

つまり、従来の改良されたＬＳＩの配線装置では、複数
の配線層がある場合に中間の配線層を跨いだ形で両側の
配線を接続する空中配線を形成することができるが、製
造工程が複雑化するという問題点があり、また、空中配
線を行なうために形成する絶縁性パターンの絶縁特性が
悪化するという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、空中配線の絶縁特性を劣化させることがない
とともに、製造工程を複雑化することなく容易に空中配
線を形成することが可能な半導体装置の配線装置および
それを用いた配線方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１請求項における半導体素子の配線装置は、半導体素
子にエネルギビームの照射により配線を構成する導電物
質を形成するような反応ガスを供給してエネルギビーム
を照射することにより配線を形成する半導体素子の配線
装置であって、第１のエネルギビームを発生するための
第１のビーム発生手段と、第１のビーム発生手段により
発生された第１のエネルギビームを照射して第１の配線
を形成するための第１のビーム照射手段と、第１のビー
ム発生手段から発生される第１のエネルギビームの照射
方向に対してその照射方向が交差するような位置に設け
られ、第２のエネルギビームを発生するための第２のビ
ーム発生手段と、第２のビーム発生手段から発生された
第２のエネルギビームを照射して第１の配線の側面に第
２の配線を形成するための第２のビーム照射手段と、第
１および第２のビーム照射手段を制御して第１および第
２のエネルギビームの照射動作を制御するための照射制
御手段とを含む。

第２請求項における半導体素子の配線方法は、半導体素
子に反応ガスを供給してエネルギビームを照射すること
により半導体素子の第１の配線層と第２の配線層との間
に接続配線を形成する半導体素子の配線方法であって、
エネルギビームの照射により接続配線を構成する導電物
質を形成するような反応ガスを半導体素子の接続配線を
形成すべき位置に供給するステップと、半導体素子の第
１の配線層の表面に対して上方向から第１のエネルギビ
ームを照射して第１の配線層上に第１の接続配線部を形
成するステップと、第１の接続配線部の側面部に第１の
エネルギビームに対して交差する方向から第２のエネル
ギビームを照射することにより半導体素子の表面から所
定の間隔を隔てて第１の配線部から半導体素子の表面に
沿った方向に延びる第２の接続配線部を形成するステッ
プと、半導体素子の第２の配線層の表面に対して上方向
から第１のエネルギビームを照射して第２の接続配線部
の端部に接続するように第２の配線層上に第３の接続配
線部を形成するステップとを含む。

［作用コ 第１請求項にかかる半導体素子の配線装置では、第１の
エネルギビームが第１のビーム発生手段により発生され
、第１のビーム発生手段により発生された第１のエネル
ギビームが第１のビーム照射手段により照射されて第１
の配線が形成され、第１のビーム発生手段から発生され
る第１のエネルギビームの照射方向に対してその照射方
向が交差するような位置に第２のビーム発生手段が設け
られて第２のエネルギビームが発生され、第２のビーム
発生手段から発生された第２のエネルギビームか第２の
ビーム照射手段により照射されて第１の配線の側面に第
２の配線が形成され、第１および第２のビーム照射手段
が照射制御手段により制御されて第１および第２のエネ
ルギビームの照射動作が制御されるので、従来の提案さ
れた改良例のように空中配線を行なうために絶縁性の反
応ガスを用いて絶縁膜を形成する必要かない。

第２請求項にかかる半導体素子の配線方法では、エネル
ギビームの照射により接続配線を構成する導電物質を形
成するような反応ガスが半導体素子の接続配線を形成す
べき位置に供給され、半導体素子の第］−の配線層の表
面に対して上方向から第１のエネルギビームが照射され
て第１の配線層上に第１の接続配線部が形成され、第１
の接続配線部の側面部に第１のエネルギビームに対して
交差する方向から第２のエネルギビームか照射されて半
導体素子の表面から所定の間隔を隔てて第１の接続配線
部から半導体素子の表面に沿った方向に延びる第２の接
続配線部が形成され、半導体素子の第２の配線層の表面
に対して上方向から第１のエネルギビームが照射されて
第２の接続配線部の端部に接続するように第２の配線層
上に第３の接続配線部が形成されるので、従来の提案さ
れた改良例のように空中配線を行なうために新たに絶縁
膜を形成する工程を追加する必要がない。

［発明の実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例によるＬＳＩの配線装置の構成を
示した概略図である。第１図を参照して、ＬＳＩの配線
装置は、第１集束イオンビーム１００ａを発生させて照
射するための第１ビーム鏡筒１ａと、試料室２と、接続
配線を形成するたとえばＷ（ｃｏ）６などの反応ガスを
供給するための反応ガスノズル３と、接続配線が形成さ
れる基板５０が設置され、移動可能に設置された試料台
４と、第１ビーム鏡筒１ａとほぼ直交する方向に設けら
れ、第２集束イオンビーム１００ｂを発生して照射する
ための第２ビーム鏡筒１ｂとを含んでいる。また、第１
ビーム鏡筒１ａは、液体金属イオン源などからなる第１
イオン源１０ａと、第１イオン源１０ａからイオンビー
ムを引出すための第１ビーム引出電極１１ａと、第１ビ
ーム引出電極１１ａによって引出されたイオンビームを
収束させるための第１静電レンズ１２ａと、第１静電レ
ンズ１２ａによって集束された第１集束イオンビーム１
００ａを基板５０の照射位置２００に偏向走査するため
の第１ビーム偏向器１４ａと、第１集束イオンビーム１
００ａをＯＮ、　ＯＦＦさせるための第１ビームブラン
キング電極１３ａとを含んでいる。第２ビーム鏡筒１ｂ
にも、第１ビーム鏡筒１ａと同様に第２イオン源１０ｂ
。

第２ビーム引出電極１１ｂ、第２静電レンズ１２ｂ、第
２ビームブランキング電極１３ｂ、第２ビーム偏向器１
４ｂがそれぞれ含まれている。また、第１イオン源１０
ａおよび第１ビーム引出電極１１ａには第１イオン源電
源１５ａか接続されており、第１イオン源電源１５ａは
制御コンピュータ２０に接続されている。第１静電レン
ズ１２ａには第ルンズ電源１６ａが接続されており、第
ルンズ電源１６ａは制御コンピュータ２０に接続されて
いる。第１ビーム偏向器１４ａには第１ビーム偏向制御
回路１８ａが接続されており、第１ビーム偏向制御回路
１８ａは制御コンピュータ２０に接続されている。第２
ビーム鏡筒１ｂにも第１ビーム鏡筒１ａのそれぞれの構
成要素に接続されているのと同様に、第２イオン源電源
１５ｂ１第２レンズ電源１６ｂ、第２ビーム偏向制御回
路１７ｂがそれぞれ接続されており、それらは、それぞ
れ制御コンピュータ２０に接続されている。

また、第１ビーム鏡筒１ａの第１ビームブランキング電
極１３ａには、第１ブランキング制御回路１７ａが接続
されており、それと同様に第２ビーム鏡筒１ｂの第２ビ
ームブランキング電極１３ｂにも第２ブランキング制御
回路１７ｂが接続されている。第１ブランキング制御回
路１７ａおよび第２ブランキング制御回路１７ｂはとも
にビーム選択回路２１に接続されており、ビーム選択回
路２１は制御コンピュータ２０に接続されている。

また、反応ガスノズル３には反応ガス制御回路１９が接
続されており、反応ガス制御回路１９は制御コンピュー
タ２０に接続されている。試料台４には試料台位置制御
回路２２が接続されており、試料台位置制御回路２２は
制御コンピュータ２０に接続されている。

このように本実施例では、接続配線を形成する基板５０
に対してその表面に対してほぼ垂直方向に第１ビーム鏡
筒１ａを設置し、基板５０の表面に沿った方向に第２ビ
ーム鏡筒１ｂを設置することにより、後述するように複
数の配線層がある場合に中間の配線層を跨いだ形で両側
の配線層を接続する空中配線を容易に形成することがで
きる。

また、空中配線を形成する形成プロセスは、本実施例で
は制御コンピュータ２０の内部に設けられた配線パター
ン情報入力部２０ａに入力された配線パターン情報に基
づいて行なわれる。すなわち、配線パターン情報入力部
２０ａに入力された配線パターン情報に従って、第ルン
ズ電源１６ａ。

第２レンズ電源１６ｂ、第１ブランキング制御回路１７
ａ、第２ブランキング制御回路１７ｂ、第１ビーム偏向
制御回路１８ａ、第２ビーム偏向制御回路１８ｂ１反応
ガス制御回路１９．ビーム選択回路２１．試料台位置制
御回路２２などが制御される。具体的には、配線パター
ン情報入力部２０に入力された配線パターン情報に従っ
てまず形成プロセスが決定され、それに基づいて各プロ
セスへ照射される集束イオンビームがビーム選択回路２
１によって選択される。ビーム選択回路２１によって、
たとえば第１集束イオンビーム１００ａが選択された場
合には、第１ブランキング制御回路１７ａに第１ビーム
ブランキング電極１３ａを制御して第１集束イオンビー
ム１００ａをＯＮさせるような信号が与えられる。これ
によって第１集束イオンビーム１００ａがＯＮされる。

そして、第１集束イオンビーム１００ａの照射位置は配
線パターン情報入力部２０ａに入力された配線パターン
情報に基づいて第１ビーム偏向制御回路１８ａによって
制御される。また第１集束イオンビーム１００ａの照射
量は配線パターン情報に基づいて第１ブランキング制御
回路１７ａによって制御される。なお、この第１集束イ
オンビーム１００ａが照射されている間は、第２集束イ
オンビーム１００ｂは第２ブランキング制御回路１７ｂ
によりＯＦＦされた状態になっている。

第２図は第１図に示したＬＳＩの配線装置の斜視図であ
る。第２図を参照して、実際のＬＳＩの配線装置の外観
形状としては、試料室２内に反応ガスノズル３によって
供給された反応ガスが充填されている。そして、その試
料室２内に移動可能に設置された試料台４上に配置され
た基板５０の上方および側方から第１集束イオンビーム
１００ａおよび第２集束イオンビーム１００ｂがそれぞ
れ照射される構成となっている。

第３Ａ図ないし第３Ｃ図は第１図に示したＬＳＩの配線
装置の配線形成動作を説明するための工程図であり、第
４図は第３Ａ図ないし第３Ｃ図に示した配線形成を行な
う場合の制御信号を示したタイムチャートであり、第５
図は第３Ａ図ないし第３Ｃ図に示した配線形成動作を説
明するためのフローチャートである。第１図ないし第５
図を参照して、次に本実施例のＬＳＩの配線装置を用い
た配線形成動作を説明する。まず、第３Ｃ図を参照して
、３本の配線層５０ａ、５０ｃ、５０ｂがある場合に、
配線層５０ｃを跨いだ形で配線層５０ａと配線層５０ｂ
とを接続する第１配線部５１゜第２配線部５２．第３配
線部５３からなる空中配線を形成する場合について説明
する。まず、この第３Ｃ図に示した空中配線パターンを
第１図に示した制御コンピュータ２０内に含まれる配線
パターン情報入力部２０ａに入力する。この空中配線パ
ターン情報の入力に基づいて配線形成動作が行なわれる
。すなわち、配線パターン情報入力部２０ａ（第１図参
照）に入力された空中配線パターンに基づいて配線形成
プロセスが決定され、その各プロセスにおいてどちらの
集束イオンビーム（第１集束イオンビーム１００ａまた
は第２集束イオンビーム１００ｂ）を用いるかが決定さ
れる。

その決定された配線形成プロセスに従って第３Ａ図ない
し第３Ｃ図に示すような配線形成動作が行なわれる。す
なわち、第３Ａ図に示すように、まず、第１集束イオン
ビーム１００ａを用いて第１配線部５１が配線層５０ａ
上に形成される。次に第３Ｂ図に示すように第２集束イ
オンビーム１００ｂを用いて第１配線部５１に対して横
方向に伸びる方向に配線層５０ｃから所定の間隔を隔て
た位置に第２配線部５２が形成される。次に、第３Ｃ図
に示すように再び第１集束イオンビーム１００ａを用い
て第２配線部５２の端部に接続するように配線層５０ｂ
上に第３配線部５３を形成する。

第３八図ないし第３Ｃ図に示した配線形成プロセスは、
第４図に示した制御信号に基づいて行なわれる。すなわ
ち、制御信号として第１ビームブランキング信号と第２
ビームブランキング信号が与えられる。第３Ａ図に示し
たプロセスでは、第１ビームブランキング信号かＴ、〜
Ｔ２の間ＯＮする。これに応答して第１ブランキング制
御回路１７ａ（第１図参照）により第２ビームブランキ
ング電極１３ｂがＯＮされる。これによって、第１集束
イオンビーム１００ａ　（第１図参照）が配線層５０ａ
上に照射されて第１配線部５１が形成される。第４図に
示したＴ２の時点で第１ビームブランキング信号はＯＦ
Ｆになり、これに応答して第１ブランキング制御回路１
７ａ（第１図参照）により第１集束イオンビーム１００
ａがＯＦＦされる。このＴ２の後Ｔ３に至るとそれまで
ＯＦＦされていた第２ビームブランキング信号がＯＮさ
れる。この第２ビームブランキング信号のＯＮに基づい
てビーム選択回路（第１図参照）により第２ブランキン
グ制御回路に制御信号が与えられて第２集束イオンビー
ム１００ｂがＯＮする。この第２集束イオンビーム１０
０ｂのＯＮ状態はＴ４まで継続し、これによって第３Ｂ
図に示したような第２配線部５２が形成される。Ｔ４の
経過の後Ｔ５に至ると再び第１ビームブランキング信号
がＯＮＬ、Ｔ、〜Ｔ２の動作と同様の制御動作が行なわ
れて第３図に示したような第３配線部５３が形成される
。

以上説明したような動作を、第５図に示したフローチャ
ートに従って説明すると、まず配線パターン情報入力部
２０ａ（第１図参照）に入力された空中配線パターンに
基づいてステップＳ１により第１ビームが選択される。

ステップＳ２により、基板５０（第１図参照）上に第１
ビーム（第１集束イオンビーム１００ａ　（第１図参照
））が偏向走査される。ステップＳ３により照射時間（
Ｔ。

〜Ｔ２）が経過したか否かが判断され、照射時間が経過
していない場合はそのまま照射が継続される。照射時間
が経過したと判断された場合には、ステップＳ４に進み
、第１ビームがＯＦＦされる。

次にステップＳ５により第２ビーム（第２集束イオンビ
ーム１００ｂ　（第１図参照））が選択される。そして
ステップＳ６に進み、第２ビームが偏向走査される。ス
テップＳ７により照射時間（Ｔ３〜Ｔ４）が経過したか
否かが判断され、経過していないと判断された場合には
そのまま照射が継続される。ステップＳ７において照射
時間が経過したと判断された場合にはステップＳ８に進
み、第２ビームがＯＦＦされる。その後、ステップＳ９
に進み、再び第１ビームが選択され、ステップＳ１０に
進み第１ビームが偏向走査される。ステップＳｌｌによ
り第１ビームの照射時間（Ｔｓ〜Ｔｓ）が経過したか否
かが判断され、経過していない場合はそのまま照射が継
続され、照射時間が経過したと判断された場合には第１
ビームがＯＦＦされてプログラムが終了する。

第６Ａ図ないし第６Ｃ図は第３Ａ図ないし第３Ｃ図に示
した配線形成動作を立体的に示した形成プロセス図であ
る。第６Ａ図ないし第６Ｃ図を参照して、基板５０上に
形成された配線層５０ａに第１配線部５１が配線層５０
ａの表面に対して鉛直方向に所定の高さだけ形成される
。次に第１配線部５１の側面部分に第１配線部５１の形
成される方向とほぼ直交する方向に第２配線部５２が形
成される。その後配線層５０ｂ上に第１配線部と同じよ
うに配線層５０ｂの表面に対して鉛直方向に延びる第３
配線部５３が形成される。ここで、本実施例では、反応
ガスとしてｗ　（Ｃｏ）ａを第１、第２．第３配線部を
形成する位置に供給し、２０ＫｅＶのエネルギを持ち、
直径１μｍ、電流３ｎＡの第１集束イオンビーム１００
ａおよび第２集束イオンビーム１００ｂを照射する。第
１集束イオンビーム１００ａの照射量をたとえば２×１
０＋８／Ｃｍ３程度に設定すると、その高さが約２μｍ
の円錐型のＷ堆積物からなる第１配線部５１（第６Ａ図
参照）が形成される。

本実施例ではこのように、配線層を跨いだ形で空中配線
を形成する場合にも、従来の提案された改良例のように
跨ぐ配線とその上に形成される空中配線部との間に絶縁
性パターンを形成する必要がない。この結果、従来の提
案された改良例の問題点であった絶縁性パターンを追加
する工程が増加し製造工程が複雑化すること、および反
応ガスによって形成した絶縁性パターンの絶縁特性か悪
化してしまうという点を双方とも解決することができる
。また前述した条件の集束イオンビームを用いれば１秒
間のイオンビーム照射で２Ｘ１０１８／ｃｍ３の照射量
になるため、約１０秒間で１つの空中配線を形成するこ
とができ配畷形成時間の短縮化を図ることが可能である
。

第７図は第１図に示したＬＳＩの配線装置を用いて形成
した空中配線の第１の実施例を示した斜視図である。第
７図を参照して、この第１の実施例は、異なるＬＳＩチ
ップ６０ａ、６０ｂの間に空中配線を形成したものであ
る。すなわち、ＬＳＩチップ６０ａ上に形成された配線
層６５ａおよびＬＳＩチップ６０ｂ上に形成された配線
層６５ｂにそれぞれ第１配線部６１および第３配線部６
３が形成されており、その第１配線部６１および第３配
線部６３は第２配線部６２によって接続されている。な
お、第１図に示したＬＳＩの配線装置では、１辺か数μ
ｍ程度の非常に狭い配線部分を形成して他のＬＳＩチッ
プと接続できるので、ＬＳＩの実装密度を飛躍的に向上
させることができ、同一寸法でも従来に比べて非常に高
い機能を持つ電子回路を実現することができる。

第８図は第１図に示したＬＳＩの配線装置を用いて形成
した空中配線の第２の実施例を示した斜視図である。第
８図を参照して、この第２の実施例は、ＬＳＩチップ７
０ａとパッケージ７０ｂとの間に空中配線を形成したも
のである。すなわち、ＬＳＩチップ７０ａ上に形成され
た配線層７５ａおよびパッケージ７０ｂ上に形成された
配線層７５ｂにそれぞれ接続するように第１配線部７１
および第３配線部７３か形成されており、第１配線部７
１と第３配線部７３との間には第２配線部７２が形成さ
れている。

第９図は第１図に示したＬＳＩの配線装置を用いて形成
した空中配線の第３の実施例を示した斜視図である。こ
の第３の実施例は、空中配線を行なう位置の高さが異な
る場合を示したものである。

すなわち、ＬＳＩチップ８０ａとＬＳＩチップ８０ｂに
は段差が存在するが、ＬＳＩチップ８０ｂ上の配線層８
５ｂ上に形成される第３配線部８３の高さをＬＳＩチッ
プ８０ａ上の配線層８５ａに形成される第１配線部８１
より高く形成することにより容易に第１配線部８１．第
２配線部８２および第３配線部８３からなる空中配線を
行なうことかできる。なお、第３配線部８３の配線高さ
を高くするためには、第１集束イオンビーム１００ａ（
第１図参照）の照射時間を第１配線部８１を形成する場
合に比べて長くすることにより容易に形成できる。

第１０図は第１図に示したＬＳＩの配線装置を用いて形
成した空中配線の第４の実施例を示した斜視図である。

第１０図を参照して、この第４の実施例は、配線層９０
ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄがある場合に、斜め方向に
配置された配線層９０ａと９０ｂを配線層９０ｃを跨い
だ形で空中配線する場合を示したものである。このよう
に、斜め方向に配置された配線層９０ａと９０ｂとの間
に第１配線部９１．第２配線部９２および第３配線部９
３からなる空中配線を形成する場合には、第１図に示し
た試料台４を回転させることにより容易に空中配線する
ことができる。

以上のように、第１図に示したＬＳＩの配線装置では、
基板５０に対してその上方向に第１ビーム鏡筒１ａを設
置し、横方向に第２ビーム鏡筒１ｂを設置することによ
り、空中配線を行なう場合に基板５０上の配線層に対し
て上方向に形成される配線部分は第１ビーム鏡筒１ａか
ら照射される第１集束イオンビーム１００ａによって形
成され、空中配線の基板５０の配線層に沿った方向に形
成される配線部分は第２ビーム鏡筒１ｂによって照射さ
れる第２集束イオンビーム１００ｂによって形成される
ため、従来の提案された改良例のように空中配線を行な
うための絶縁性パターンを反応ガスによって形成する必
要がなく、反応ガスによって絶縁性パターンを形成した
場合に問題となった絶縁特性の劣化を解消することがで
きる。

第６八図ないし第６Ｃ図に示したＬＳＩの配線方法では
、まず基板５０上に形成された配線層５０　ａ、　５０
　ｃ、　　５０　ｂのうち空中配線が形成される部分に
Ｗ　（ＣＯ）　６などの反応ガスを供給した後、配線層
５０ａ上に第１集束イオンビーム１゜Ｏａを照射するこ
とにより第１配線部５１を形成し、その第１配線部５１
の側面に横方向から第２集束イオンビーム１００ｂを照
射することにより第２配線部５２を形成し、配線層５０
ｂの上方がら第１集束イオンビーム１００ａを照射する
ことにより第３配線部５３を形成することにより、従来
の提案された改良例のように空中配線を行なうために新
たに絶縁膜を形成する工程を追加する必要がないので、
製造工程の簡略化を図ることができる。

なお、本実施例では、空中配線を形成するために使用す
る集束イオンビームとして、２０ＫｅＶのＧａから構成
される集束イオンビームを用いたが本発明はこれに限ら
ず、他の種類の集束イオンビームを用いてもよい。また
、本発明は集束イオンビームを用いて空中配線を形成す
る装置および形成方法を示したが、本発明はこれに限ら
ず、空中配線の幅が微細であることを要求されないなら
ば、集束イオンビームに代えてレーザビームを用いても
同様の効果が得られる。さらに、本実施例では、空中配
線を形成する反応ガスとしてＷ（ＣＯ）６からなる反応
ガスを用いたが、本発明はこれに限らず、イオンビーム
照射によるエネルギによって分解されて導電物質を形成
するような反応ガスであれば何であってもよい。たとえ
ば、６フツ化タングステン（ＷＦｓ）やトリメチルアル
ミニウム［Ａ　Ｌ　（ＣＨ３）　３　］などが考えられ
る。

［発明の効果コ 第１請求項に記載の発明によれば、第１のビーム発生手
段により第１のエネルギビームを発生し、第１のビーム
発生手段により発生された第１のエネルギビームをビー
ム照射手段により照射して第１の配線を形成し、第１の
ビーム発生手段から発生される第１のエネルギビームの
照射方向に対してその照射方向が交差するような位置に
第２のビーム発生手段を設けて第２のエネルギビームを
発生し、第２のビーム発生手段から発生された第２のエ
ネルギビームを第２のビーム照射手段により照射して第
１の配線の側面に第２の配線を形成し、第１および第２
の照射手段を照射制御手段により制御して第１および第
２のエネルギビームの照射動作を制御することにより、
従来の提案された改良例のように空中配線を行なうため
に絶縁性の反応ガスを用いて絶縁膜を形成する必要がな
いので、絶縁特性を劣化させることなく空中配線を容易
に形成できる半導体素子の配線装置を提供し得るに至っ
た。

第２請求項に記載の半導体素子の配線方法によれば、エ
ネルギビームの照射により接続配線を構成する導電物質
を形成するような反応ガスを半導体素子の接続配線を形
成すべき位置に供給し、半導体素子の第１の配線層の表
面に対して上方向から第１のエネルギビームを照射して
第１の配線層上に第１の接続配線部を形成し、第１の配
線部の側面部に第１のエネルギビームに対して交差する
方向から第２のエネルギビームを照射することにより半
導体素子の表面から所定の間隔を隔てて第１の配線部か
ら半導体素子の表面に沿った方向に延びる第２の接続配
線部を形成し、半導体素子の第２の配線層の表面に対し
て上方向から第１のエネルギビームを照射して第２の接
続配線部の端部に接続するように第２の配線層上に第３
の接続配線部を形成することにより、従来の提案された
改良例のように空中配線を行なうために新たに絶縁膜を
形成する工程を追加する必要がないので、製造工程を複
雑化することなく容易に空中配線を形成することが可能
な半導体素子の配線方法を提供し得るに至った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＬＳＩの配線装置の構
成を示した概略図、第２図は第１図に示したＬＳＩの配
線装置の斜視図、第３Ａ図ないし第３Ｃ図は第１図に示
したＬＳＩの配線装置の配線形成動作を説明するための
工程図、第４図は第３Ａ図ないし第３Ｃ図に示した配線
形成を行なう場合の制御信号を示したタイミングチャー
ト、第５図は第３八図ないし第３Ｃ図に示した配線形成
動作を説明するためのフローチャート、第６Ａ図ないし
第６Ｃ図は第３Ａ図ないし第３Ｃ図に示した配線形成動
作を立体的に示した形成プロセス図、第７図は第１図に
示したＬＳＩの配線装置を用いて形成した空中配線の第
１の実施例を示した斜視図、第８図は第１図に示したＬ
ＳＩの配線装置を用いて形成した空中配線の第２の実施
例を示した斜視図、第９図は第１図に示したＬＳＩの配
線装置を用いて形成した空中配線の第３の実施例を示し
た斜視図、第１０図は第１図に示したＬＳＩの配線装置
を用いて形成した空中配線の第４の実施例を示した斜視
図、第１１図は従来のＬＳＩの配線装置の構成を示した
概略図、第１２Ａ図ないし第１２Ｃ図は第１１図に示し
た従来のＬＳＩの配線装置を用いた配線形成動作を立体
的に示した形成プロセス図、第１３Ａ図は従来のＬＳＩ
の配線装置の問題点を説明するための配線層の平面図、
第１３Ｂ図は第１３Ａ図に示した配線層の斜視図、第１
４Ａ図ないし第１４Ｃ図は従来の改良されたＬＳＩの配
線装置による配線形成動作を説明すための形成プロセス
図である。 図において、１ａは第１ビーム鏡筒、１ｂは第２ビーム
鏡筒、２は試料室、３は反応ガスノズル、４は試料台、
５０は基板、１００ａは第１集束イオンビーム、１００
ｂは第２集束イオンビームである。 なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示す
。 も３Ｂ図 勇３Ｃ図 ０−・島１じ一４Ｉ ４−・試瞥ｅｒ　　５０ ｂ・−・　―％２ｒ−ｂ遺見荀　　　　　２１１０番（
料量、　　　　　３−Ｊしく〃λ）ｌ゛ル４抜　　　　
　＋ｏｏｏ−４＋％＊ｕ＞ｒニーｔ＋　　　１ｏｏｂ−
ｖ％＠ｔ＜：、ピーｔ。 ち２凹 已４図 ｔ　Ｔｓ ４Ｔ５ 篤７図 め８図 恥 ３Ａ図 已１４Ａ図 惑１４Ｂ図 ｙｆ、１４ｃ困 手 続 補 正 書（自発） 平成３年５月１７日 平成２年特許願第１７５７９９号 発明の名称 半導体素子の配線装置およびそれを用いた配線方法３゜
補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子にエネルギビームの照射により配線を
   構成する導電物質を形成するような反応ガスを供給して
   前記エネルギビームを照射することにより配線を形成す
   る半導体素子の配線装置であって、 前記第１のエネルギビームを発生するための第１のビー
   ム発生手段と、 前記第１のビーム発生手段により発生された第１のエネ
   ルギビームを照射して第１の配線を形成するための第１
   のビーム照射手段と、 前記第１のビーム発生手段から発生される第１のエネル
   ギビームの照射方向に対してその照射方向が交差するよ
   うな位置に設けられ、第２のエネルギビームを発生する
   ための第２のビーム発生手段と、 前記第２のビーム発生手段から発生された第２のエネル
   ギビームを照射して前記第１の配線の側面に第２の配線
   を形成するための第２のビーム照射手段と、 前記第１および第２のビーム照射手段を制御して前記第
   １および第２のエネルギビームの照射動作を制御するた
   めの照射制御手段とを含む、半導体素子の配線装置。
2. （２）半導体素子に反応ガスを供給してエネルギビーム
   を照射することにより前記半導体素子の第１の配線層と
   第２の配線層との間に接続配線を形成する半導体素子の
   配線方法であって、前記エネルギビームの照射により前
   記接続配線を構成する導電物質を形成するような反応ガ
   スを前記半導体素子の接続配線を形成すべき位置に供給
   するステップと、 前記半導体素子の第１の配線層の表面に対して上方向か
   ら第１のエネルギビームを照射して前記第１の配線層上
   に第１の接続配線部を形成するステップと、 前記第１の接続配線部の側面部に前記第１のエネルギビ
   ームに対して交差する方向から第２のエネルギビームを
   照射することにより、前記半導体素子の表面から所定の
   間隔を隔てて前記第１の接続配線部から前記半導体素子
   の表面に沿った方向に延びる第２の接続配線部を形成す
   るステップと、前記半導体素子の第２の配線層の表面に
   対して上方向から第１のエネルギビームを照射して前記
   第２の接続配線部の端部に接続するように前記第２の配
   線層に第３の接続配線部を形成するステップとを含む、
   半導体素子の配線方法。