JP2628064B2 - Object processing equipment - Google Patents
Object processing equipmentInfo
- Publication number
- JP2628064B2 JP2628064B2 JP63088479A JP8847988A JP2628064B2 JP 2628064 B2 JP2628064 B2 JP 2628064B2 JP 63088479 A JP63088479 A JP 63088479A JP 8847988 A JP8847988 A JP 8847988A JP 2628064 B2 JP2628064 B2 JP 2628064B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing
- chamber
- semiconductor wafer
- processed
- photomask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 85
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 description 36
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 16
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 11
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、被処理体の処理装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an apparatus for processing an object to be processed.
(従来の技術) 従来、半導体ウエハの処理は、微細な選択的処理を行
うために、まず、加工部分を示すパターンを有するレテ
ィクル(フォトマスク)のイメージをウエハ上に塗布し
たレジストに転写し、これによってウエハ表面にマスク
となる層を作り、必要があれば、このレジスト像を更に
耐熱性や耐食性に優れた材質の膜例えばSiO2膜に転写
し、その後に一括して化学的または物理的もしくはその
双方の要素を持った処理(例えば、酸化,アニール,ド
ーピング,膜付け等)を行い、更に、不要となったレジ
ストあるいはSiO2等のマスク層を取り除く手法を用いて
いる。(Prior Art) Conventionally, in semiconductor wafer processing, in order to perform fine selective processing, first, an image of a reticle (photomask) having a pattern indicating a processed portion is transferred to a resist applied on the wafer, This creates a mask layer on the wafer surface, and if necessary, transfers this resist image to a film of a material with even better heat and corrosion resistance, such as a SiO 2 film, and then collectively performs chemical or physical Alternatively, a process (for example, oxidation, annealing, doping, film formation, etc.) having both elements is performed, and further, a method of removing an unnecessary resist or a mask layer such as SiO 2 is used.
この工程の多さは、主に各種の処理装置が、微細な位
置の選択性を持っていない事に起因している。すなわ
ち、超LSIのパターンの加工精度に見合った微細な位置
の選択性を持った処理装置があれば、ウエハ上に処理部
分を示すマスク層を作る工程を省略することが可能とな
る。この一方法として、例えば細く絞ったビーム(EB,
レーザ等)による処理が考えられている。これは、細く
絞ったビームにより、あらかじめ処理に必要なガス雰囲
気中等におかれたウエハに対し、その表面において選択
的に光化学もしくは光熱反応を起こさせ、直接的なウエ
ハの処理を行おうというものである。The large number of steps is mainly due to the fact that various processing apparatuses do not have a fine position selectivity. That is, if there is a processing apparatus having a fine position selectivity corresponding to the processing accuracy of the VLSI pattern, it is possible to omit the step of forming a mask layer indicating a processing portion on a wafer. One method is to use a narrow beam (EB,
Laser or the like) has been considered. In this method, a thin beam is used to selectively cause photochemical or photothermal reactions on the surface of a wafer previously placed in a gas atmosphere or the like necessary for processing, thereby performing direct wafer processing. It is.
(発明が解決しようとする課題) しかし、細いビームを用いた場合、その処理は必然的
にラスタもしくはベクタ掃引による線画とならざるを得
ず、スループットが遅いという欠点がある他、連続して
線画を描くためには、せっかくの高出力のパルス光源で
あるエキシマレーザ等との相性が悪いという問題があ
る。例えば、エキシマレーザはパルスの周期10mSに対し
てパルス幅は100nS程度であり、走査すると飛び飛びの
点となってしまい線画としての走査は困難である。(Problems to be Solved by the Invention) However, when a thin beam is used, the processing is inevitably performed as a line drawing by raster or vector sweep. However, there is a problem that compatibility with an excimer laser or the like, which is a high-power pulse light source, is poor. For example, an excimer laser has a pulse width of about 100 nS with respect to a pulse period of 10 mS, and when scanned, it becomes a discrete point and scanning as a line drawing is difficult.
本発明は、レジストに対するレティクル等フォトマス
クを用いたパターンの転写の工程を不要とし、しかもス
ループットを向上した選択的かつ直接的な被処理体の処
理装置を提供するものである。An object of the present invention is to provide an apparatus for selectively and directly processing an object to be processed, which eliminates the step of transferring a pattern to a resist using a photomask such as a reticle, and improves the throughput.
(課題を解決するための手段) 請求項1によれば、被処理体の表面を覆う反応室がチ
ャンバ内に設けられ、この反応室は仕切板によって反応
空間と排気空間に仕切られ、前記反応室の下端と前記被
処理体の処理面との間にはギャップが形成され、さらに
前記反応室の反応空間に所定の処理ガスを供給するガス
供給器と、前記排気空間内の雰囲気を排気する排気手段
と、前記被処理体の処理面に1J/cm2/パルス以上の光の
光学パターンを結像させる投影光学系とを備えてなる、
被処理体の処理装置が提供される。(Means for Solving the Problems) According to claim 1, a reaction chamber that covers the surface of the object to be processed is provided in the chamber, and this reaction chamber is partitioned into a reaction space and an exhaust space by a partition plate, and the reaction is performed. A gap is formed between a lower end of the chamber and a processing surface of the object to be processed, and a gas supply unit that supplies a predetermined processing gas to a reaction space of the reaction chamber, and an atmosphere in the exhaust space is exhausted. Exhaust means, comprising a projection optical system that forms an optical pattern of light of 1 J / cm 2 / pulse or more on the processing surface of the object to be processed,
An object processing apparatus is provided.
この請求項1の被処理体の処理装置において、請求項
2に記載したように、前記ギャップの間隔を検出するギ
ャップセンサを備えていてもよい。In the apparatus for processing an object to be processed according to the first aspect, as described in the second aspect, a gap sensor that detects an interval between the gaps may be provided.
また請求項3によれば、処理室内に所定の処理ガスを
導入するガス供給器と、処理室内に配置された被処理体
に1J/cm2/パルス以上の光の光学パターンを結像させる
投影光学系と、上記光学パターンが投影される上記被処
理体の投影領域の周囲に配置され同心円上に多重排気す
る排気手段と、を具備したことを特徴とする被処理体の
処理装置が提供される。According to the third aspect, a gas supply for introducing a predetermined processing gas into the processing chamber, and a projection for imaging an optical pattern of light of 1 J / cm 2 / pulse or more on a processing target disposed in the processing chamber. An object processing apparatus is provided, comprising: an optical system; and an exhaust unit arranged around a projection area of the object on which the optical pattern is projected and configured to perform multiple exhausts on concentric circles. You.
(作用) 請求項1の被処理体の処理装置によれば、チャンバ内
に被処理体の表面を覆う反応室がさらに設けられている
ので、この反応室を小さくすることで処理ガスの消費量
を減らすことができる。またこのようにして反応室内に
導入された処理ガスは、排気手段によって排気空間から
排気されるので、処理ガスが外部に漏れ出すことがなく
安全である。また外気が反応室内に侵入することもな
い。(Operation) According to the processing apparatus of the object to be processed according to the first aspect, since the reaction chamber that covers the surface of the object to be processed is further provided in the chamber, the consumption of the processing gas is reduced by reducing the size of the reaction chamber. Can be reduced. Further, since the processing gas introduced into the reaction chamber in this manner is exhausted from the exhaust space by the exhaust means, the processing gas does not leak out and is safe. Further, no outside air enters the reaction chamber.
請求項2の被処理体の処理装置によれば、ギャップの
間隔をギャップセンサによって検出することができるの
で、ギャップの間隔を制御することが容易になり、反応
空間内の圧力を所望の値に制御できるようになる。According to the processing apparatus of the object to be processed according to the second aspect, the gap interval can be detected by the gap sensor, so that it is easy to control the gap interval, and the pressure in the reaction space is set to a desired value. Be able to control.
また請求項3の被処理体の処理装置によれば、投影領
域の周囲に配置され、しかも同心円上に多重排気する排
気手段によって、さらに安全性が向上する。Further, according to the apparatus for processing an object to be processed according to the third aspect, the safety is further improved by the exhaust means arranged around the projection area and performing multiple exhausts concentrically.
(実施例) 以下、本発明の被処理体の処理装置を半導体製造工程
のレーザドーピング装置に適用した実施例を図面を参照
して説明する。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment in which the processing apparatus of the present invention is applied to a laser doping apparatus in a semiconductor manufacturing process will be described with reference to the drawings.
被処理体上に選択的に光を投影しドーピング処理をさ
せる如く光源(1)が設けられている。この光源(1)
は例えば、エキシマ・レーザ等が用いられ、発振は連続
であっても、パルスであっても良く、また、波長は被処
理体の吸収波長および、ガスに光化学反応を起こさせる
場合は、ガスの吸収波長等により制約を受けることがあ
り、出力は、条件によって異なるが例えば1J/cm2/パル
ス程度が必要とされる。A light source (1) is provided so as to selectively project light on a target object to perform doping processing. This light source (1)
For example, an excimer laser or the like is used, the oscillation may be continuous or pulsed, and the wavelength may be the absorption wavelength of the object to be processed and, if a photochemical reaction is caused in the gas, The output may vary depending on conditions, for example, about 1 J / cm 2 / pulse is required.
光源(1)から出たビーム(2)を調整可能な如くビ
ーム成形器(3)が設けられている。このビーム成形器
(3)はビーム(2)の大きさを調整すると共に、強度
分布が均一になるよう成形され、このビーム成形器
(3)によりビーム(2)は成形ビーム(4)となる。
即ち、エキシマ・レーザ使用時であれば、エキシマ・レ
ーザの強度分布が、長方形の広がりを持ち、しかも各辺
にそってはガウス分布状に分布しているため、ビーム成
形器(3)として一般に直交する2組の平行ビーム作成
用シリンドリカル・レンズや光分布均一化用フライ・ア
イ・レンズを用いて所望の大きさの波形ビーム(4)に
する。A beam shaper (3) is provided so that the beam (2) emitted from the light source (1) can be adjusted. The beam shaper (3) adjusts the size of the beam (2) and is shaped so that the intensity distribution becomes uniform. The beam shaper (3) turns the beam (2) into a shaped beam (4). .
That is, when the excimer laser is used, the intensity distribution of the excimer laser has a rectangular spread and is distributed in a Gaussian distribution along each side. A waveform beam (4) having a desired size is formed by using two sets of orthogonal parallel beam forming cylindrical lenses and light distribution uniforming fly-eye lenses.
この成形イーム(4)よりパターン化した光の像を形
成する如く処理パターンを有するフォトマスク(5)が
設けられている。フォトマスク(5)は、成形ビーム
(4)を透過させる光学材質例えば石英の方形状板体の
上には、成形ビーム(4)を透過させない材質例えばク
ロムの薄膜による、非処理部分のパターンが形成されて
いる。このような構成のフォトマスク(5)は、フォト
マスク(5)近傍に設けられた例えば図示しないクリー
ンなマスク収納機構とマスク交換機構で構成されるマス
ク交換器(6)によって複数枚が管理され、その時々の
処理に必要なフォトマスク(5)が、自動装填される。A photomask (5) having a processing pattern so as to form a patterned light image from the molded beam (4) is provided. The photomask (5) has a pattern of an unprocessed portion made of a material that does not transmit the forming beam (4), such as a thin film of chromium, on an optical material that transmits the forming beam (4), such as quartz. Is formed. A plurality of photomasks (5) having such a configuration are managed by, for example, a mask exchanger (6) including a clean mask storage mechanism and a mask exchange mechanism (not shown) provided near the photomask (5). The photomask (5) necessary for each process is automatically loaded.
そして、フォトマスク(5)を通過し、パターン化し
た成形ビーム(4)の光の像を被処理体例えば半導体ウ
エハ(7)に結像可能な如く、成形ビーム(4)光路上
には材質例えば石英等のレンズを用いた投影光学系
(8)が設けられている。即ち、上記した光源(1)と
ビーム成形器(3)と投影光学系(8)により、フォト
マスク(5)のパターンを半導体ウエハ(7)の表面に
光の像を投影する構成になっている。The light beam of the shaped beam (4) passes through the photomask (5) and is formed on the optical path of the shaped beam (4) so that an image of the patterned light of the shaped beam (4) can be formed on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer (7). For example, a projection optical system (8) using a lens such as quartz is provided. That is, the pattern of the photomask (5) is projected on the surface of the semiconductor wafer (7) by the light source (1), the beam shaper (3), and the projection optical system (8). I have.
また、この投影光学系(8)の透過光路には円筒状チ
ャンバ(11)内に収納された上記半導体ウエハ(7)上
にパターン化した光の像を結像する如く、上記チャンバ
(11)壁面には例えば石英製円形状の窓(9)が気密に
設けられている。In the transmission optical path of the projection optical system (8), the chamber (11) is formed so as to form an image of the patterned light on the semiconductor wafer (7) housed in the cylindrical chamber (11). On the wall surface, for example, a circular window (9) made of quartz is provided in an airtight manner.
上記半導体ウエハ(7)は保持しX−Y−Z方向の位
置調整可能な位置決めステージ(10)上に設置してい
る。このステージ(10)は例えばアルマイト処理を施し
たアルミ製である。即ち、このチャンバ(11)は、半導
体ウエハ(7)にドーピング処理する構成になってい
る。The semiconductor wafer (7) is held and set on a positioning stage (10) capable of adjusting the position in the XYZ directions. The stage (10) is made of, for example, anodized aluminum. That is, the chamber (11) is configured to dope the semiconductor wafer (7).
また、ドーピング処理に用いる所望の処理ガス例えば
PH3を10%程度含むArガス等を所望の流量に調節して供
給可能なガス供給器(12)、及びチャンバ(11)内を所
望の圧力例えば100〜500Torr程度に減圧可能で使用済の
ガスを排気可能な例えばロータリーポンプ(更に低い圧
力が必要である場合は油拡散ポンプやターボ分子ポンプ
等であってもよい)構成される排気減圧器(13)など
が、上記チャンバ(11)に接続設置されている。そし
て、これらチャンバ(11)と窓(9)とガス供給器(1
2)と排気減圧器(13)により、少なくとも投影される
光が入射される領域をあらかじめ定められたガスの領域
とする手段が形成される。しかも、チャンバ(11)内に
半導体ウエハ(7)を搬入出可能な如く長方形状で開閉
可能な搬送口(14)例えばゲートバルブ等がチャンバ
(11)側壁に設けられており、この側壁に気密に隣接す
る如く、内部に図示しない搬送機構と開閉機構を有する
気密な例えば特殊アルマイト処理を施したアルミ製ロー
ドロック室(15)が設けられていて、このロードロック
室(15)と搬送口(14)と図示しないロードロック室
(15)内搬送機構により、チャンバ(11)内を大気圧に
戻すことなく半導体ウエハ(7)の出し入れができる構
成になっており、チャンバ(11)内を排気減圧器(13)
で短時間に所望の圧力とすることが可能で、かつダスト
が少くクリーンに保つことが可能な構成となっている。Also, a desired processing gas used for the doping process, for example,
A gas supply (12) that can supply Ar gas or the like containing about 10% PH 3 at a desired flow rate and can supply the desired pressure, for example, about 100 to 500 Torr, inside the chamber (11). An exhaust decompressor (13) constituted by a rotary pump capable of exhausting gas (for example, an oil diffusion pump or a turbo molecular pump may be used if a lower pressure is required) is provided in the chamber (11). Connected and installed. Then, these chamber (11), window (9) and gas supply (1
2) and the exhaust pressure reducer (13) form means for setting at least the region where the projected light is incident as a predetermined gas region. In addition, a rectangular opening / closing transfer port (14) such as a gate valve is provided on the side wall of the chamber (11) so that the semiconductor wafer (7) can be loaded and unloaded into the chamber (11). An airtight aluminum load lock chamber (15) having a transfer mechanism and an opening / closing mechanism (not shown) is provided inside the load lock chamber (15). The load lock chamber (15) and the transfer port ( The semiconductor wafer (7) can be taken in and out without returning the chamber (11) to the atmospheric pressure by the transfer mechanism (14) and the load lock chamber (15) (not shown), and the chamber (11) is evacuated. Pressure reducer (13)
Thus, a desired pressure can be obtained in a short period of time and dust can be kept small and clean.
ここで光源(1)から半導体ウエハ(7)に至る光学
系即ちビーム成形器(3)やフォトマスク(5)や投影
光学系(8)は、使用する光をできるだけ良く透過(ミ
ラーの場合は反射)する材質例えば石英等で作られる
が、その透過率は有限なため、ビーム(2)や成形ビー
ム(4)のパワーの一部が光学部品の中で、熱に変わっ
て光学部品の温度が上昇してしまう。この温度上昇は光
学部品の破損だけではなく、破損に至らないまでも歪み
を生じさせ、半導体ウエハ(7)上に投影したパターン
の投影精度を悪化させるために温度管理を行う必要があ
る。光学系冷却器(16)は、この働きを負う如く、ビー
ム成形器(3)やフォトマスク(5)や投影光学系
(8)に例えば冷却空気を矢印(17)の如く供給可能に
設けられている。なお、第1図に示す如く、反射ミラー
(18)を介して成形ビーム(4)の光路を例えば90゜折
り曲げると、装置をコンパクトにすることができる。し
かも、位置決めステージ(10)は図示しない吸着機構例
えば真空吸着や静電吸着等により半導体ウエハ(7)を
保持可能となっていて、半導体ウエハ(7)上の素子パ
ターンとパターン化した成形ビーム(4)とを整合すな
わちアライメントさせるために微細な位置決めが必要と
なるため、位置決めステージ(10)は例えば平面3軸
(X,Y,θ1方向)と垂直1軸(Z方向)とあおり調整用
の回転2軸(θ2,θ3方向)の6軸ステージで構成され
る。また、位置決めステージ(10)の半導体ウエハ
(7)を保持する部分には、必要に応じて半導体ウエハ
(7)を所望の温度に冷却または加熱する図示しない温
度管理機構が内蔵されている。Here, the optical system from the light source (1) to the semiconductor wafer (7), that is, the beam shaper (3), the photomask (5), and the projection optical system (8) transmit light to be used as much as possible (in the case of a mirror, Although it is made of a material that reflects (eg, quartz), its transmittance is finite, and a part of the power of the beam (2) and the shaping beam (4) is converted into heat in the optical component and the temperature of the optical component is changed. Will rise. This rise in temperature not only causes damage to the optical components but also causes distortion even if it does not lead to damage, and it is necessary to perform temperature management to deteriorate the projection accuracy of the pattern projected on the semiconductor wafer (7). The optical system cooler (16) is provided so as to be able to supply, for example, cooling air to the beam shaper (3), the photomask (5) and the projection optical system (8) as shown by an arrow (17) so as to perform this function. ing. As shown in FIG. 1, if the optical path of the shaped beam (4) is bent, for example, by 90 ° via the reflecting mirror (18), the apparatus can be made compact. In addition, the positioning stage (10) can hold the semiconductor wafer (7) by a suction mechanism (not shown), for example, vacuum suction or electrostatic suction, so that the device pattern on the semiconductor wafer (7) and the patterned beam ( 4) and because it requires a consistent i.e. fine positioning in order to alignment, positioning stage (10), for example a plane three-axis (X, Y, theta 1 direction) perpendicular uniaxial (Z-direction) and a tilt adjusting And a six-axis stage having two rotation axes (θ 2 and θ 3 directions). Further, a portion for holding the semiconductor wafer (7) of the positioning stage (10) has a built-in temperature control mechanism (not shown) for cooling or heating the semiconductor wafer (7) to a desired temperature as required.
また、半導体ウエハ(7)とフォトマスク(5)との
位置関係を検出可能な如く、投影光学系(8)のメイン
・レンズを通して高精度の位置検出を行うスルー・ザ・
レンズ(TTL)方式の測定ビーム(19)を用いたアライ
メント検出器(20)が設けられており、このアライメン
ト検出器(20)により検知された位置情報は図示しない
制御部に送られ、このことにより位置決めステージ(1
0)を制御可能に構成されている。そして、この位置決
めステージ(10)とアライメント検出器(20)により、
半導体ウエハ(7)とフォトマスク(5)のパターンを
相対的に位置調整する手段が形成される。In addition, through-the-lens, which performs high-precision position detection through the main lens of the projection optical system (8) so that the positional relationship between the semiconductor wafer (7) and the photomask (5) can be detected.
An alignment detector (20) using a lens (TTL) type measurement beam (19) is provided, and position information detected by the alignment detector (20) is sent to a control unit (not shown). Positioning stage (1
0) can be controlled. The positioning stage (10) and the alignment detector (20)
Means for adjusting the position of the pattern of the semiconductor wafer (7) and the pattern of the photomask (5) relative to each other are formed.
また、このレーザドーピング装置は、外来振動による
誤処理を避けるために空気ばね等を使用した防振台に実
装してもよい。そして、上記構成のレーザドーピング装
置は図示しない制御部で動作制御及び設定制御される。
以上により、保持した被処理体に処理領域を定めるパタ
ーンの光の像を直接用いて処理を行う装置が構成され
る。Further, this laser doping apparatus may be mounted on a vibration isolating table using an air spring or the like in order to avoid erroneous processing due to external vibration. The operation and setting of the laser doping apparatus having the above configuration are controlled by a control unit (not shown).
As described above, an apparatus that performs processing by directly using the light image of the pattern that defines the processing region on the held target object is configured.
次に上述した装置による半導体ウエハのドーピング処
理方法を説明する。Next, a method of doping a semiconductor wafer by the above-described apparatus will be described.
まず、ロードロック室(15)の図示しない搬送機構と
搬送口(14)を介して、処理すべき半導体ウエハ(7)
をチャンバ(11)内の位置決めステージ(10)上に保持
する。ここで、一般的に位置決めステージ(10)を高精
度なものにすると半導体ウエハ(7)のX−Y面内回転
方向の調整範囲が限られるため、予め半導体ウエハ
(7)のX−Y面内回転方向の姿勢をある程度定めてお
くプリアライメント機構を採用することが多いが、本実
施例においても、同様にプリアライメント機構をロード
ロック室(15)内又は外に持つことが望ましい。そし
て、半導体ウエハ(7)を位置決めステージ(10)に内
蔵した図示しない温度管理機構で所望の温度に温度管理
する。First, a semiconductor wafer (7) to be processed is transferred via a transfer mechanism (not shown) and a transfer port (14) of the load lock chamber (15).
Is held on the positioning stage (10) in the chamber (11). Here, in general, when the positioning stage (10) is made to have a high precision, the adjustment range of the rotation direction in the XY plane of the semiconductor wafer (7) is limited. In many cases, a pre-alignment mechanism is used in which the attitude in the inner rotation direction is determined to some extent. However, in this embodiment, it is similarly desirable to have the pre-alignment mechanism inside or outside the load lock chamber (15). Then, the temperature of the semiconductor wafer (7) is controlled to a desired temperature by a temperature control mechanism (not shown) built in the positioning stage (10).
一方、ロードロック室(15)から位置決めステージ
(10)への半導体ウエハ(7)移送の際は、処理に用い
る有害なガス等を外部に放出しない様に安全のためチャ
ンバ(11)の中は、N2等でパージすることが望ましい。On the other hand, when the semiconductor wafer (7) is transferred from the load lock chamber (15) to the positioning stage (10), the inside of the chamber (11) is kept for safety so that harmful gas used for processing is not released to the outside. it is desirable to purge with N 2 and the like.
次に、位置決めステージ(10)上に保持された半導体
ウエハ(7)はまず半導体ウエハ(7)の座標系を装置
の座標系に合わせるために、位置決めステージ(10)と
アライメント検出器(20)を用いて半導体ウエハ(7)
のアライメントを行う。この動作は測定ビーム(19)に
よるスルー・ザ・レンズ方式のアライメント検出器(2
0)を用いても良いし、投影光学系(8)を介さない様
な他のアライメント検出方法を用いても良い。Next, the semiconductor wafer (7) held on the positioning stage (10) is first adjusted with the positioning stage (10) and the alignment detector (20) in order to match the coordinate system of the semiconductor wafer (7) with the coordinate system of the apparatus. Using semiconductor wafer (7)
Of alignment. This operation is based on the through-the-lens alignment detector (2
0) or another alignment detection method that does not involve the projection optical system (8).
一方、マスク交換器(6)によって所望のフォトマス
ク(5)を選択装填し、かつこのフォトマスク(5)の
姿勢をマスク交換器(6)により装置座標に対してアラ
イメントする。On the other hand, a desired photomask (5) is selectively loaded by the mask exchanger (6), and the posture of the photomask (5) is aligned with the apparatus coordinates by the mask exchanger (6).
他方、ガス供給器(12)と排気減圧器(13)とによ
り、チャンバ(11)の内部を所望の圧力例えば100Torr
〜500Torr程度の所望の組成の処理ガス雰囲気例えばPH3
が10%でArが90%の雰囲気とし、少くとも半導体ウエハ
(7)の表面を上記処理ガスにさらす。On the other hand, the interior of the chamber (11) is controlled to a desired pressure, for example, 100 Torr by the gas supply device (12) and the exhaust pressure reducing device (13).
A processing gas atmosphere having a desired composition of about 500 Torr, for example, PH 3
The atmosphere is 10% and Ar is 90%, and at least the surface of the semiconductor wafer (7) is exposed to the processing gas.
これらの条件設定の間、光源(1)は消灯状態にあ
る。そして、条件設定が終了すると、位置決めステージ
(10)を動かして、ドーピング処理位置即ち半導体素子
の所望のドーピング処理位置に半導体ウエハ(7)を位
置決めし、必要があれば更に所望の各ドーピング処理位
置ごとにアライメント検出器(20)を用いてダイ・バイ
・ダイ・アライメントとなる様に微調整(位置及び回転
の空間の6自由度の内必要な自由度に渡り)し、位置合
わせが済んでところで、光源(1)を例えばパルス発振
させ、半導体ウエハ(7)に向けてビーム(2)を照射
する。この時、アライメント検出器(20)に投影光学系
(8)の自動焦点検出機能をもたせてもよい。そして、
光源(1)から照射したビーム(2)をビーム成形器
(3)でドーピング処理に最適の所望の成形ビーム
(4)とし、反射ミラー(18)とフォトマスク(5)を
介してパターン化した光の像を作り、この光の像を投影
光学系(8)とチャンバ(11)の窓(9)を介して位置
決めステージ(10)上に保持した半導体ウエハ(7)上
に結像する。この半導体ウエハ(7)上に投影した光の
像とチャンバ(11)内のガス雰囲気により半導体ウエハ
(7)の所望の位置にドーピング処理を行う。この時既
に、光学系冷却器(16)の冷却空気により矢印(17)の
如くビーム成形器(3)とフォトマスク(5)と投影光
学系(8)は所望の温度に冷却されている。ここで、こ
のドーピング処理の処理量は光源(1)のパルス一発当
りのパワーと、パルス数により図示しない制御部で制御
される。以後同様に位置決めステージ(10)を動かしな
がら半導体ウエハ(7)上の全ての半導体素子の所望の
位置に対して繰り返し(ステップ・アンド・リピート)
処理を行う。この処理後引き続き半導体ウエハ(7)に
対して異なった処理例えばアニールやCVDやエッチング
や酸化等を行う場合はフォトマスク(5)と、処理に用
いるガスとを変え、同様に全ての半導体素子の所望の位
置を繰り返し処理をしても良い。そして、全ての処理が
終了するとチャンバ(11)内をN2等でパージしロードロ
ック室(15)と搬送口(14)を介して処理済半導体ウエ
ハ(7)をロードロック室(15)の図示しない搬送機構
により取り出し、処理が終了する。この様に、パターン
を有するフォトマスク(5)により半導体ウエハ(7)
の被処理面の所望の部位を選択的に直接ドーピング処理
できるので、通常半導体製造工程等で用いられているレ
ジスト処理工程即ちフォトリソグラフィ工程によるフォ
トレジストの転写工程が不要となり、半導体製造工程に
おける加工精度を向上することができ、特に高集積回路
における歩留りが非常に向上する。しかも製造時のコス
トも低くすることができるという効果がある。また、細
いビーム等を掃引する様な方法ではなく面として同時に
処理できるので、スループットを向上することができ
る。During setting of these conditions, the light source (1) is in an extinguished state. When the condition setting is completed, the positioning stage (10) is moved to position the semiconductor wafer (7) at the doping processing position, that is, the desired doping processing position of the semiconductor device. Fine adjustment (over the required degree of freedom of the six degrees of freedom of position and rotation) using the alignment detector (20) every time to achieve die-by-die alignment. By the way, the light source (1) is pulse-oscillated, for example, and the semiconductor wafer (7) is irradiated with the beam (2). At this time, the alignment detector (20) may have an automatic focus detection function of the projection optical system (8). And
The beam (2) emitted from the light source (1) was converted into a desired shaped beam (4) optimal for doping processing by a beam shaper (3), and was patterned via a reflecting mirror (18) and a photomask (5). A light image is formed, and this light image is formed on a semiconductor wafer (7) held on a positioning stage (10) through a projection optical system (8) and a window (9) of a chamber (11). A desired position of the semiconductor wafer (7) is subjected to doping processing by the light image projected on the semiconductor wafer (7) and the gas atmosphere in the chamber (11). At this time, the beam forming unit (3), the photomask (5), and the projection optical system (8) have already been cooled to desired temperatures by the cooling air of the optical system cooler (16) as shown by the arrow (17). Here, the processing amount of the doping process is controlled by a control unit (not shown) based on the power per pulse of the light source (1) and the number of pulses. Thereafter, the positioning stage (10) is moved in the same manner, and iteratively repeats (step and repeat) to a desired position of all the semiconductor elements on the semiconductor wafer (7).
Perform processing. When a different process such as annealing, CVD, etching, or oxidation is performed on the semiconductor wafer (7) after this process, the photomask (5) and the gas used for the process are changed. A desired position may be repeatedly processed. When all the processes are completed, the inside of the chamber (11) is purged with N 2 or the like, and the processed semiconductor wafer (7) is removed from the load lock chamber (15) through the load lock chamber (15) and the transfer port (14). It is taken out by a transport mechanism (not shown), and the process ends. Thus, the semiconductor wafer (7) is formed by the photomask (5) having a pattern.
A desired portion of the surface to be processed can be selectively and directly doped, so that a resist processing step usually used in a semiconductor manufacturing process or the like, that is, a photoresist transfer step by a photolithography process is not required, and processing in the semiconductor manufacturing process is not required. Accuracy can be improved, and the yield, especially in highly integrated circuits, is greatly improved. In addition, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the processing can be performed simultaneously as a surface instead of a method of sweeping a thin beam or the like, the throughput can be improved.
そして、高出力の光源(1)例えばエキシマ・レーサ
等の能力を十分に使えるので、光源(1)と処理内容の
相性を向上することができる。かつ、レジストを用いず
に選択的処理をしかも複数のステップにわたって行うこ
とができるので、工程数を大幅に削減する他、高いクリ
ーン度を維持する効果がある。Since the capability of the high-output light source (1), for example, an excimer laser or the like can be sufficiently used, compatibility between the light source (1) and the processing content can be improved. In addition, since selective processing can be performed over a plurality of steps without using a resist, the number of steps can be significantly reduced, and high cleanliness can be maintained.
ここで、一般にレジストにフォトマスクの像を縮小投
影露光などの処理をするウエハ・ステッパ等は、一回の
露光域が1ダイもしくは複数ダイというように、ダイの
整数倍の領域となっている。Here, in general, a wafer stepper or the like that performs processing such as reduction projection exposure of a photomask image on a resist has an area of an integral multiple of a die, such as one or more dies being exposed one time. .
本実施例のレーザドーピング装置も同様にダイの整数
倍の領域を一度に処理することが可能である。ただし光
源(1)の出力が、必ずしもダイの整数倍の領域を処理
するに十分でない場合は、1つのダイを複数回に分けて
処理することも可能である。即ち、1つのダイをいつく
かに分割し、その分割された領域ごとに一枚のフォトマ
スク(5)を用意する。こうする事によって同一の光源
(1)から所望の処理に必要なパワー(処理が行われる
ために1回のパルス印加時に最低必要なパワー。単位J/
cm2/パルスで表される。)を得ることが可能となる。例
えばCMOSのチャネル・ドーピングであれば、1つのダイ
を4分割した場合Pチャネル用4枚,Nチャネル用4枚計
8枚のフォトマスク(5)を用意し、Pチャネル処理に
はPチャネル用ドーパント・ガス例えばB2H6等、Nチャ
ネル処理にはNチャネル用ドーパント・ガス例えばAsH3
もしくはPH3等というようにガスを切り換えつつ8枚の
フォトマスク(5)にて処理を行うことにより、P,N各
チャネルの形成をレジストを用いずに同一チャンバ(1
1)内にも一連のドーピング処理として行うことができ
る。この場合、P,N各チャネルのフォトマスク(5)の
パターンは、処理領域がP,N各MOSトランジスタの大きさ
(例えば数μm角)の例えば矩形のような形の飛び飛び
の領域となる。そこで、分割された領域の境界にあるMO
Sトランジスタ用のパターンが、2枚のフォトマスクに
分割されないように、フォトマスクが相互にオーバラッ
プする領域を設け、各MOSトランジスタ用のパターン
は、分割することなくいずれかのフォトマスク(5)に
設けるようにすることによって、接続部の合わせ処理を
容易にすることができる。また、チャネル領域のドーピ
ング等は、デザイン・ルールの何倍かの(5倍以上の)
寸法の矩形領域の処理となり、またその配置も、最低デ
ザイン・ルールの数倍ある素子分離領域を隔てているた
め投影光学系(8)は必ずしもデザイン・ルールの分解
能を持つ必要はなく、またアライメント精度も素子分離
領域をはみ出さない精度で良く、装置のコスト低減にな
る。Similarly, the laser doping apparatus of this embodiment can simultaneously process a region of an integral multiple of the die. However, if the output of the light source (1) is not always enough to process an area that is an integral multiple of the die, it is possible to process one die by dividing it into plural times. That is, one die is divided into several parts, and one photomask (5) is prepared for each of the divided areas. By doing so, the power required for the desired processing from the same light source (1) (the minimum power required for one pulse application to perform the processing. Unit J /
Expressed in cm 2 / pulse. ) Can be obtained. For example, in the case of CMOS channel doping, when one die is divided into four, four photomasks (5) for P-channel and four photomasks for N-channel are prepared, and P-channel processing is performed for P-channel processing. dopant gas, e.g., B 2 H 6 or the like, N to channel processing N-channel dopant gas for example AsH 3
Or by performing the process at 8 photomasks while switching the gas so as PH 3, etc. (5), the same chamber without using a resist P, and formation of N each channel (1
In 1), a series of doping processes can be performed. In this case, the pattern of the photomask (5) for each of the P and N channels has a processing region which is a discrete region having a size (for example, several μm square) of each of the P and N MOS transistors, for example, a rectangular shape. Therefore, the MO at the boundary of the divided area
An area where the photomasks overlap each other is provided so that the pattern for the S transistor is not divided into two photomasks, and the pattern for each MOS transistor is divided into any one of the photomasks (5) without division. In this case, the connecting process of the connecting portions can be facilitated. The doping of the channel region is several times (more than 5 times) the design rule.
The projection optical system (8) does not necessarily need to have the resolution of the design rule because the rectangular area having the dimensions is processed and the arrangement is separated from the element isolation region which is several times the minimum design rule. The accuracy is good enough not to protrude from the element isolation region, and the cost of the apparatus is reduced.
このドーピング装置において第2図に示す如く、チャ
ンバ(11)内の位置決めステージ(10)上に、パターン
化した成形ビーム(4)の光の像を導入する石英製で円
形状の窓(25)を有する例えばアルミ製円筒状で半導体
ウエハ側が開放された反応室(26)を設けている。この
反応室(26)にはガス供給器(12)に接続された例えば
1ケ所の供給口(27)と、排気減圧器(13)に接続され
た例えば2ケ所の排気口(28)が設けられており、反応
室(26)の内部は円環状仕切板(29)による反応空間
(30)と排気空間(31)が形成されている。そして、反
応室(26)の開放側の仕切板(29)端には半導体ウエハ
(7)と仕切板(29)の間隔を検出する例えば静電容量
検出型のギャップ・センサ(32)が設けられている。そ
して、ドーピング処理を行うための反応室(26)は、半
導体ウエハ(7)上方に配置されており、パターン化し
た成形ビーム(4)の光の像による処理がなされる部位
に必要最小限の窓(25)及び反応空間(30)とすること
が可能で、反応空間(30)に供給口(27)と排気口(2
8)を介して接続されたガス供給器(12)と排気減圧器
(13)により、半導体ウエハ(7)の処理する部位を所
望のガス例えばPH3やB2H6で圧力100〜500Torr程度の環
境に設定する。処理済のガスは、主に反応室(26)に排
気口(28)を介して接続した排気減圧器(13)で排出す
る。これは、反応室(26)の反応空間(30)の圧力が保
たれる如く仕切板(9)の端部と半導体ウエハ(7)と
が極めて小さな隙間(例えば数μm〜10数μm)を保つ
よう、ギャップ・センサ(32)にて隙間を検出し位置決
めステージ(10)と反応室(26)とを図示しない制御部
の命令で相対的に動かすことによって制御される。この
隙間の制御は反応室(26)を動かすことによって行って
も良い。また、ギャップ・センサ(32)には、よく知ら
れている静電容量検出型ギャップセンサーを用いても良
い。また、3個以上のギャップ・センサ(32)を使用す
ることにより、あおり調整を行うことが可能となる様に
しても良い。そして、反応室(26)の外周には、排気口
(28)を介して排気減圧器(13)に接続された排気空間
(31)がある。この排気空間(31)の圧力は排気減圧器
(13)によって常に反応室空間(30)およびチャンバ
(11)内よりも低く保たれ、反応室(26)にチャンバ
(11)内外気が流入したり、逆に反応室(26)内のガス
(一般に有毒)がチャンバ(11)外に流出したりするこ
とのないよう制御される。必要があれば排気空間(31)
を同心円状に多重に設けることにより安全性を高めるこ
とが可能である。そこで、更なる安全性確保のためには
上述したようにチャンバ(11)を用いるだけでよく、こ
の場合のチャンバ(11)は必ずしも密閉である必要はな
く、チャンバ(11)内を常に排気(弱減圧)し、半導体
ウエハ(7)と反応室(26)との隙間からガス流出が起
こった時のために備える程度でよく、ガスが有毒でな
く、それほど安全性を必要としない場合は、チャンバ
(11)は必要なくチャンバ(11)をなくして位置決めス
テージ(10)や半導体ウエハ(7)の反応室(26)対向
面以外を大気中に露出させることも可能である。そし
て、少なくとも投影される領域をあらかじめ定められた
ガスの領域とする反応室(26)と位置決めステージ(1
0)に把持された半導体ウエハ(7)は位置決めステー
ジ(10)が移動してドーピングを行うが、反応室(26)
と位置決めステージ(10)が相対的に移動を繰り返しな
がら処理を行えれば良い。In this doping apparatus, as shown in FIG. 2, a quartz circular window (25) for introducing a light image of a patterned shaped beam (4) onto a positioning stage (10) in a chamber (11). For example, a reaction chamber (26) having a cylindrical shape made of aluminum and having a semiconductor wafer side opened is provided. The reaction chamber (26) is provided with, for example, one supply port (27) connected to the gas supply device (12) and, for example, two exhaust ports (28) connected to the exhaust pressure reducer (13). The inside of the reaction chamber (26) is formed with a reaction space (30) and an exhaust space (31) by an annular partition (29). At the end of the partition (29) on the open side of the reaction chamber (26), for example, a gap sensor (32) of a capacitance detection type for detecting the interval between the semiconductor wafer (7) and the partition (29) is provided. Have been. A reaction chamber (26) for performing a doping process is disposed above the semiconductor wafer (7), and a minimum necessary portion is formed at a portion where processing by a light image of the patterned shaping beam (4) is performed. It can be a window (25) and a reaction space (30). The reaction space (30) has a supply port (27) and an exhaust port (2
By 8) via a connecting gas supply (12) and the exhaust pressure reducer (13), a pressure of about 100~500Torr processing sites in the desired gaseous example PH 3 or B 2 H 6 of the semiconductor wafer (7) Environment. The treated gas is mainly exhausted by an exhaust pressure reducer (13) connected to the reaction chamber (26) via an exhaust port (28). This is because an extremely small gap (for example, several μm to several tens μm) is formed between the end of the partition plate (9) and the semiconductor wafer (7) so that the pressure in the reaction space (30) of the reaction chamber (26) is maintained. In order to keep the gap, the gap is detected by the gap sensor (32) and the positioning is controlled by moving the positioning stage (10) and the reaction chamber (26) relative to each other according to a command from a control unit (not shown). The control of the gap may be performed by moving the reaction chamber (26). Further, a well-known capacitance detection type gap sensor may be used as the gap sensor (32). In addition, the use of three or more gap sensors (32) may make it possible to perform the tilt adjustment. Further, on the outer periphery of the reaction chamber (26), there is an exhaust space (31) connected to the exhaust pressure reducer (13) via the exhaust port (28). The pressure in the exhaust space (31) is always kept lower than the inside of the reaction chamber space (30) and the chamber (11) by the exhaust pressure reducer (13), and the inside and outside air of the chamber (11) flows into the reaction chamber (26). Control is performed so that the gas (generally toxic) in the reaction chamber (26) does not flow out of the chamber (11). Exhaust space if necessary (31)
It is possible to enhance the safety by providing multiple concentric circles. Therefore, in order to further ensure safety, it is only necessary to use the chamber (11) as described above. In this case, the chamber (11) does not necessarily need to be hermetically sealed, and the inside of the chamber (11) is always exhausted ( Only weakly decompressed) and prepared for the case of gas outflow from the gap between the semiconductor wafer (7) and the reaction chamber (26). If the gas is not toxic and does not require much safety, The chamber (11) is not necessary, and the chamber (11) can be omitted, and the positioning stage (10) and the surface of the semiconductor wafer (7) other than the surface facing the reaction chamber (26) can be exposed to the atmosphere. Then, the reaction chamber (26) and the positioning stage (1) at least the area to be projected is set as a predetermined gas area.
The semiconductor wafer (7) gripped by the (0) is moved by the positioning stage (10) to perform doping.
It is sufficient that the processing can be performed while the relative movement of the positioning stage (10) and the positioning stage (10) is relatively repeated.
このような構成にすると半導体ウエハ(7)の把持に
簡易な方法例えば真空チャックが使用できる。また、半
導体ウエハ(7)と大気とチャンバ(11)の中との間で
受け渡すロードロック室(15)が不要となりコストやス
ループットが改善される。しかも、反応室(26)を小さ
くできるためガスの消費量を少なくすることができる。
反応室(26)内の気流や圧力等の制御がし易い等のメリ
ットがある。With such a configuration, a simple method such as a vacuum chuck can be used for gripping the semiconductor wafer (7). Further, the load lock chamber (15) for transferring between the semiconductor wafer (7), the atmosphere, and the inside of the chamber (11) becomes unnecessary, so that the cost and the throughput are improved. In addition, since the reaction chamber (26) can be made smaller, the gas consumption can be reduced.
There are advantages such as easy control of the air flow and pressure in the reaction chamber (26).
なお、上記実施例では、レーザの光源とビーム成形器
と投影光学系によりフォトマスクを介して半導体ウエハ
に光の像を投影して処理する構成について説明したが、
パターンを有するフォトマスクを介して被処理体に光の
像を投影できれば他の構成でも良く、光源もレーザに限
ったものではなく、上記実施例に限定されるものではな
い。In the above-described embodiment, the configuration has been described in which the light source of the laser, the beam shaper, and the projection optical system project a light image onto a semiconductor wafer via a photomask and perform processing.
Other configurations may be used as long as an image of light can be projected onto the object to be processed through a photomask having a pattern. The light source is not limited to a laser, and is not limited to the above embodiment.
また、上記実施例ではチャンバと窓とガス供給器と排
気減圧器、又は反応室とガス供給器と排気減圧器により
光が投影される領域を所定のガスの領域として説明した
が、少なくとも投影される光が入射される領域をあらか
じめ定められたガスの領域にできればよく、上記実施例
の他に様々な方法が考えられるのは当然であり、上記実
施例に限定されるものではない。In the above embodiment, the region where light is projected by the chamber, the window, the gas supply device, and the exhaust pressure reducer, or the reaction chamber, the gas supply device, and the exhaust pressure reducer is described as a predetermined gas region. It is sufficient that the region into which the light is incident is a predetermined gas region. Naturally, various methods can be considered in addition to the above embodiment, and the present invention is not limited to the above embodiment.
しかも、上記実施例では、位置決めステージとアライ
メント検出器により半導体ウエハを動かしてフォトマス
クのパターンに合わせる如く位置調整して説明したが、
被処理体とフォトマスクのパターンを相対的に位置調整
できれば何れでも良く、例えば被処理体を固定して光学
系全体又はフォトマスクを移動して位置調整しても良
く、被処理体と光学系全体又は被処理体とフォトマスク
の両方を移動して位置調整しても良いことは言うまでも
ない。Moreover, in the above embodiment, the position is adjusted so that the semiconductor wafer is moved by the positioning stage and the alignment detector to match the pattern of the photomask.
Any method can be used as long as the position of the pattern of the object to be processed and the pattern of the photomask can be adjusted relative to each other. For example, the position of the object to be processed and the optical system may be adjusted by moving the entire optical system or the photomask. It goes without saying that the position adjustment may be performed by moving the entire object or both the object and the photomask.
そして、上記実施例では半導体製造工程のドーピング
処理を行うレーザドーピング装置に適用して説明した
が、保持した被処理体に処理領域を定めるパターンの光
の像を直接用いて処理を行えれば何れでも良く、例えば
アニール処理やCVD処理やエッチング処理や酸化処理等
に用いても良く、複数の処理を行える様に構成しても良
く、上記実施例に限定されるものでないことは言うまで
もない。In the above embodiment, the laser doping apparatus for performing the doping process in the semiconductor manufacturing process has been described. However, if the process can be performed by directly using the light image of the pattern that defines the processing region on the held processing target, For example, it may be used for an annealing process, a CVD process, an etching process, an oxidation process, or the like, and may be configured to perform a plurality of processes, and it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment.
次に本発明の被処理体の処理装置を半導体製造工程の
レーザドーピング装置に適用した実施例を第3図を参照
して説明する。Next, an embodiment in which the object processing apparatus of the present invention is applied to a laser doping apparatus in a semiconductor manufacturing process will be described with reference to FIG.
なお、第1図と同一部分は同一番号を付してあり詳細
な説明は省略する。また、光源(1)、光のビーム
(2)、ミラー(33)は実際には紙面に垂直に配置され
るべきものを表記の都合上、下方に90゜回転させてあ
る。The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. The light source (1), the light beam (2), and the mirror (33) are actually to be arranged perpendicularly to the plane of the paper, but are turned downward by 90 ° for convenience of description.
光源(1)から出た光のビーム(2)は、この光のビ
ーム(2)に沿って動く可動型のミラー(33)で光路を
例えば90゜折り曲げられてビーム成形器(3)に入射さ
れる。このビーム成形器(3)により調整された成形ビ
ーム(4)の光路にはフォトマスク(5)が設けられて
おり、このフォトマスク(5)はマスク交換器(6)に
よって処理に必要なものが自動充填される。The light beam (2) emitted from the light source (1) has its optical path bent by, for example, 90 ° by a movable mirror (33) that moves along the light beam (2), and enters the beam shaper (3). Is done. A photomask (5) is provided in the optical path of the shaped beam (4) adjusted by the beamformer (3), and the photomask (5) is used for processing by a mask exchanger (6). Is automatically filled.
フォトマスク(5)を通過しパターン化した成形ビー
ム(4)は、反射ミラー(18)を介して光路を例えば90
゜上方に向って折り曲げられ、投影光学系(8)に入射
し、半導体ウエハ(7)に向う。The patterned shaped beam (4) that has passed through the photomask (5) passes through the reflecting mirror (18) and passes through the optical path, for example, 90 degrees.
{Circle around (4)} Bending upward, entering the projection optical system (8), and facing the semiconductor wafer (7).
なお、上記光源(1)はステージ基台(35)に、ミラ
ー(33)はステージ基台(35)上を一次元移動する図示
しないXステージに、ビーム成形器(3)、反射ミラー
(18)、投影光学系(8)、マスク交換器(6)はステ
ージ基台(35)上に配置され上記図示しないXステージ
に沿ってY方向に動く即ちステージ基台(35)上をX−
Y方向に動く位置決めステージ(34)にそれぞれ取着さ
れている。The light source (1) is provided on a stage base (35), the mirror (33) is provided on an X stage (not shown) that moves one-dimensionally on the stage base (35), the beam former (3) and the reflecting mirror (18). ), The projection optical system (8), and the mask exchanger (6) are arranged on the stage base (35) and move in the Y direction along the X stage (not shown).
Each is attached to a positioning stage (34) that moves in the Y direction.
また、平面内回転(θ1方向)と垂直1軸(Z方向)
とあおり調整用の回転2軸(θ2,θ3)の計4軸は後述
するチャック(36)内に設けられている。Further, plane rotation (theta 1 direction) perpendicular uniaxial (Z direction)
A total of four rotation axes (θ 2 , θ 3 ) for tilt adjustment are provided in a chuck (36) described later.
次に、位置決めステージ(34)上方近傍には、例えば
石英製円形状の窓(9)を成形ビーム(4)光路上に有
し、内部に半導体ウエハ(7)を処理面を下向きにして
保持するチャック(36)を設置してある例えばアルマイ
ト処理を施したアルミ製で円筒上の気密なチャンバ(3
7)が設けられている。即ち、このチャンバ(37)は窓
(9)を介してチャンバ(37)内のチャック(36)上に
保持された半導体ウエハ(7)上に、パターン化した光
の像を形成可能となっている。Next, a window (9) made of, for example, quartz made of quartz is provided in the optical path near the upper part of the positioning stage (34), and the semiconductor wafer (7) is held inside with the processing surface facing downward. For example, an airtight chamber (3) made of anodized aluminum and having a chuck (36)
7) is provided. That is, the chamber (37) can form a patterned light image on the semiconductor wafer (7) held on the chuck (36) in the chamber (37) through the window (9). I have.
上記チャンバ(37)には、ドーピング処理に用いる所
望のガスを供給可能なガス供給器(12)、及びチャンバ
(37)内を減圧排気可能な排気減圧器(13)が接続配置
されている。さらに、チャンバ(37)側壁には、半導体
ウエハ(7)を搬入出可能な搬送口(14)が設けられ、
この側壁に気密に隣接する如くロードロック室(15)が
設けられていて、図示しない搬送機構等により、チャン
バ(37)内を大気圧に戻すことなく半導体ウエハ(7)
の出し入れができるように構成されている。The chamber (37) is connected to a gas supply (12) capable of supplying a desired gas used for the doping process and an exhaust pressure reducer (13) capable of depressurizing and exhausting the inside of the chamber (37). Further, a transfer port (14) through which a semiconductor wafer (7) can be loaded and unloaded is provided on a side wall of the chamber (37).
A load lock chamber (15) is provided so as to be airtightly adjacent to the side wall, and the semiconductor wafer (7) is returned to the atmospheric pressure by a transfer mechanism (not shown) without returning the inside of the chamber (37) to atmospheric pressure.
It is configured to be able to take in and out.
また、ビーム成形器(3)やフォトマスク(5)や投
影光学系(8)に例えば冷却空気を供給して冷却する図
示しない光学系冷却器(16)が設けられており、半導体
ウエハ(7)を保持するステージ(36)にはθ1θ2θ
3およびZ方向の調整機構と必要に応じて半導体ウエハ
(7)を所望の温度に冷却または加熱する図示しない温
度管理機構とが内蔵されている。Further, an optical system cooler (16) (not shown) for supplying cooling air, for example, to the beam shaper (3), the photomask (5), and the projection optical system (8) to cool the semiconductor wafer (7) is provided. ) the stage (36) for holding the θ 1 θ 2 θ
A built-in mechanism for adjusting the 3 and Z directions and a temperature control mechanism (not shown) for cooling or heating the semiconductor wafer (7) to a desired temperature as required.
また、上記位置決めステージ(34)には、半導体ウエ
ハ(7)とフォトマスク(5)との位置関係を検出可能
な如く投影光学系(8)を通して高精度の位置検出を行
うアライメント検出器(20)が設けられており、このア
ライメント検出器(20)により検知された位置情報は図
示しない制御部に送られ位置決めステージ(34)および
チャック(36)を制御可能に構成されている。そして、
この位置決めステージ(34)およびチャック(36)とア
ライメント検出器(20)とにより、半導体ウエハ(7)
とフォトマスク(5)のパターンを相対的に位置調整す
る手段が形成されている。The positioning stage (34) has an alignment detector (20) that performs high-precision position detection through a projection optical system (8) so that the positional relationship between the semiconductor wafer (7) and the photomask (5) can be detected. ) Is provided, and the position information detected by the alignment detector (20) is sent to a control unit (not shown) so that the positioning stage (34) and the chuck (36) can be controlled. And
The positioning stage (34), the chuck (36) and the alignment detector (20) allow the semiconductor wafer (7)
And means for relatively adjusting the position of the pattern of the photomask (5).
また、このレーザドーピング装置は、外来振動による
誤処理を避けるために空気バネ等を使用した防振台に実
装してもよく、図示しない制御部で動作制御及び設定制
御されることは先の実施例と同様である。Further, this laser doping apparatus may be mounted on a vibration isolating table using an air spring or the like in order to avoid erroneous processing due to extraneous vibrations. Same as the example.
次に、ドーピング処理方法を説明する。 Next, a doping method will be described.
なお、第1図に示す実施例と同一の部分の動作につい
ては一部省略または説明を簡単に行う。The operation of the same portion as the embodiment shown in FIG. 1 is partially omitted or simply described.
まず、ロードロック室(15)から搬送口(14)を介し
て、処理すべき半導体ウエハ(7)をチャンバ(37)内
のステージ(36)に保持する。そして、半導体ウエハ
(7)を所望の温度となるように温度管理する。First, the semiconductor wafer (7) to be processed is held on the stage (36) in the chamber (37) from the load lock chamber (15) via the transfer port (14). Then, the temperature of the semiconductor wafer (7) is controlled to a desired temperature.
次に、位置決めステージ(34)とチャック(36)とア
ライメント検出器(20)とを用いて、半導体ウエハ
(7)の座標系を装置の座標系に合わせるためにアライ
メントを行う。Next, alignment is performed using the positioning stage (34), the chuck (36), and the alignment detector (20) to match the coordinate system of the semiconductor wafer (7) with the coordinate system of the apparatus.
一方、フォトマスク(5)を選択装填し、かつこのフ
ォトマスク(5)の姿勢をマスク交換器(6)により装
置座標に対してアライメントする。On the other hand, the photomask (5) is selectively loaded, and the posture of the photomask (5) is aligned with the apparatus coordinates by the mask exchanger (6).
次に、チャンバ(37)の内部を所望の圧力、ガス雰囲
気とした後に、位置決めステージ(34)を動かして、ド
ーピング処理位置即ち半導体ウエハ(7)の半導体素子
の所望の処理位置に位置決めする。そして、光源(1)
を例えばパルス発振させ、半導体ウエハ(7)に向けて
下から上に向ってビーム(2)を照射して処理を行う。Next, after setting the inside of the chamber (37) to a desired pressure and gas atmosphere, the positioning stage (34) is moved to position the semiconductor device on the semiconductor wafer (7) at the doping processing position, that is, at the desired processing position. And the light source (1)
Is oscillated, for example, and a beam (2) is irradiated upward from the bottom toward the semiconductor wafer (7) to perform processing.
その他の作用、構成、効果等は上記実施例と同様であ
るので、ここでは説明を省略する。Other operations, configurations, effects, and the like are the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted here.
なお、この実施例においては、チャンバ(37)内にX,
Y等の駆動部が露出しやすい大きなストロークを持つ駆
動機構を設けていないので、チャンバ(37)の気密性を
高く構成できるのでガス系に対する安全性は高く、チャ
ンバ(37)内のメカによるダストの発生も少い。Note that, in this embodiment, X,
Since there is no drive mechanism with a large stroke where the drive unit such as Y is easily exposed, the airtightness of the chamber (37) can be configured high, so safety against gas systems is high, and dust generated by the mechanism in the chamber (37) is high. Occurrence is small.
また、半導体ウエハ(7)の処理面を下にして保持処
理するので、半導体ウエハ(7)へのダストの付着を軽
減することができる。In addition, since the holding process is performed with the processing surface of the semiconductor wafer (7) facing down, the adhesion of dust to the semiconductor wafer (7) can be reduced.
さらに、位置決めステージ(34)がガスに浸されるこ
とがなく、信頼性が向上すると共に位置決めステージ
(34)をコストダウンすることが可能となる。Further, the positioning stage (34) is not immersed in the gas, so that the reliability is improved and the cost of the positioning stage (34) can be reduced.
以上述べた様に、実施例によれば、光処理に用いる光
処理用光源と、処理領域を定めるパターンを有するパタ
ーン投影用フォトマスクと、このフォトマスクを通過し
た光処理用光源の光を被処理体に投影する投影光学系
と、被処理体を保持し所望の位置に位置決めする位置決
め装置と、投影光学系を通った光を導入する窓を持ち被
処理体の全部もしくは一部を所定の圧力ならびに所定の
気体中に存在させるためのチャンバと、フォトマスクと
被処理体との位置関係を検出する位置検出器とを有し、
位置決め装置を動かさずに処理できる範囲が、被処理体
の一部であって、フォトマスクと被処理体との相対位置
を変えながら繰り返し処理をする様にした。即ち、パタ
ーンを有するフォトマスクを介して被処理体に光の像を
投像する手段と、少なくともこの手段により投影される
光が入射される領域をあらかじめ定められたガスの領域
とする手段と、被処理体とパターンを相対的に位置調整
する手段とを具備したので、レジスト像を被処理体に転
写しなくても、被処理体の被処理面をラスタやベクタ掃
引によらずに選択的に光化学又は光熱反応を起こすこと
ができ、直接被処理体を処理することができる。As described above, according to the embodiment, a light source for light processing used for light processing, a photomask for pattern projection having a pattern that defines a processing region, and light from the light source for light processing passed through the photomask are received. A projection optical system for projecting the object to be processed, a positioning device for holding the object to be processed and positioning it at a desired position, and a window having a window for introducing light passing through the projection optical system and allowing all or a part of the object to be processed to a predetermined A chamber for detecting the pressure and a predetermined gas, and a position detector for detecting a positional relationship between the photomask and the object to be processed,
The area that can be processed without moving the positioning device is a part of the object to be processed, and the processing is repeated while changing the relative position between the photomask and the object to be processed. That is, means for projecting an image of light on the object to be processed through a photomask having a pattern, and means for setting at least a region where light projected by this unit is incident as a predetermined gas region, Means for relatively adjusting the position of the pattern with the object to be processed, so that the surface to be processed of the object to be processed can be selectively used without raster or vector sweep without transferring the resist image to the object to be processed. Can cause photochemical or photothermal reaction, and can directly process the object to be processed.
本発明によれば、反応室を必要最小限に小さくできる
ので処理ガスの消費量を低減させることができ、極めて
経済的である。しかも反応室内の気流や圧力等の制御も
しやすい。そして排気手段の排気により、反応室内の処
理ガスが外部に漏れ出すことがなく安全である。また外
気が反応室内に侵入することもない。特に請求項2の場
合には、ギャップの間隔を制御することがいっそう容易
であり、圧力制御がさらに簡単になる。そして請求項3
のように多重排気する排気手段を設ければ、さらに安全
性が向上する。According to the present invention, the reaction chamber can be made as small as possible, so that the consumption of the processing gas can be reduced, which is extremely economical. Moreover, it is easy to control the air flow and pressure in the reaction chamber. Further, the processing gas in the reaction chamber is not leaked to the outside by the exhaust of the exhaust means, so that it is safe. Further, no outside air enters the reaction chamber. In particular, in the case of claim 2, it is easier to control the gap interval, and the pressure control is further simplified. And Claim 3
If the exhaust means for performing multiple exhausts is provided as described above, the safety is further improved.
第1図は本発明被処理体の処理装置をレーザドーピング
装置に適用した一実施例を示す構成図、第2図は第1図
の部分変形例を示す構成図、第3図は第1図の他の一実
施例を示す構成図である。 1……光源、3……ビーム成形器、 5……フォトマスク、7……半導体ウエハ、 8……投影光学系、10,34……位置決めステージ、 11,37……チャンバ、12……ガス供給器、 13……排気減圧器、20……アライメント検出器、 26……反応室。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which the apparatus for processing an object to be processed of the present invention is applied to a laser doping apparatus, FIG. 2 is a block diagram showing a partially modified example of FIG. 1, and FIG. FIG. 11 is a configuration diagram illustrating another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 3 ... Beam shaper, 5 ... Photomask, 7 ... Semiconductor wafer, 8 ... Projection optical system, 10, 34 ... Positioning stage, 11, 37 ... Chamber, 12 ... Gas Feeder, 13 ... Exhaust pressure reducer, 20 ... Alignment detector, 26 ... Reaction chamber.
Claims (3)
に設けられ、 この反応室は仕切板によって反応空間と排気空間に仕切
られ、 前記反応室の下端と前記被処理体の処理面との間にはギ
ャップが形成され、 さらに前記反応室の反応空間に所定の処理ガスを供給す
るガス供給器と、 前記排気空間内の雰囲気を排気する排気手段と、 前記被処理体の処理面に1J/cm2/パルス以上の光の光学
パターンを結像させる投影光学系とを備えてなる、被処
理体の処理装置。1. A reaction chamber for covering a surface of an object to be processed is provided in a chamber, the reaction chamber is partitioned into a reaction space and an exhaust space by a partition plate, and a lower end of the reaction chamber and a processing surface of the object to be processed. A gas supply unit for supplying a predetermined processing gas to the reaction space of the reaction chamber; an exhaust unit for exhausting an atmosphere in the exhaust space; and a processing surface of the object to be processed. And a projection optical system that forms an optical pattern of light of 1 J / cm 2 / pulse or more.
ンサを備えてなる請求項1に記載の被処理体の処理装
置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising a gap sensor for detecting an interval between the gaps.
供給器と、処理室内に配置された被処理体に1J/cm2/パ
ルス以上の光の光学パターンを結像させる投影光学系
と、上記光学パターンが投影される上記被処理体の投影
領域の周囲に配置され同心円上に多重排気する排気手段
と、を具備したことを特徴とする被処理体の処理装置。3. A gas supply for introducing a predetermined processing gas into a processing chamber, and a projection optical system for forming an optical pattern of light of 1 J / cm 2 / pulse or more on a processing object disposed in the processing chamber. Exhaust means disposed around a projection area of the object on which the optical pattern is projected and performing multiple exhausts on concentric circles.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63088479A JP2628064B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Object processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63088479A JP2628064B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Object processing equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01259530A JPH01259530A (en) | 1989-10-17 |
JP2628064B2 true JP2628064B2 (en) | 1997-07-09 |
Family
ID=13943925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63088479A Expired - Fee Related JP2628064B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Object processing equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2628064B2 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06104196A (en) * | 1991-10-04 | 1994-04-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
KR960008503B1 (en) | 1991-10-04 | 1996-06-26 | Semiconductor Energy Lab Kk | Manufacturing method of semiconductor device |
JPH05326429A (en) * | 1992-03-26 | 1993-12-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method and apparatus for laser treatment |
US5424244A (en) | 1992-03-26 | 1995-06-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process for laser processing and apparatus for use in the same |
JP3751772B2 (en) * | 1999-08-16 | 2006-03-01 | 日本電気株式会社 | Semiconductor thin film manufacturing equipment |
TW569351B (en) | 2002-11-22 | 2004-01-01 | Au Optronics Corp | Excimer laser anneal apparatus and the application of the same |
JP4215563B2 (en) * | 2003-05-19 | 2009-01-28 | 日本電気株式会社 | Semiconductor thin film modification method |
JP4515227B2 (en) * | 2004-11-15 | 2010-07-28 | 古河機械金属株式会社 | Vapor growth equipment |
KR101326133B1 (en) * | 2005-03-10 | 2013-11-06 | 삼성디스플레이 주식회사 | System for manufacturing a flat panel type display |
JP2007019529A (en) * | 2006-08-25 | 2007-01-25 | Nec Corp | Semiconductor thin film forming equipment |
JP2008243975A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Japan Steel Works Ltd:The | Method and apparatus for crystallizing amorphous thin film |
JP4900128B2 (en) * | 2007-08-07 | 2012-03-21 | 日本電気株式会社 | Semiconductor thin film modification method |
CN105793960B (en) * | 2014-06-12 | 2018-09-11 | 富士电机株式会社 | The manufacturing method of impurity adding set, impurity adding method and semiconductor element |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55148432A (en) * | 1979-05-09 | 1980-11-19 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS5726445A (en) * | 1980-07-24 | 1982-02-12 | Nec Corp | Laser annealing device |
JPS57181119A (en) * | 1981-05-01 | 1982-11-08 | Agency Of Ind Science & Technol | Forming method for pattern |
JPS59117112A (en) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Hitachi Ltd | Impurity dispersion and equipment for the same |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP63088479A patent/JP2628064B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01259530A (en) | 1989-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2628064B2 (en) | Object processing equipment | |
JP5833196B2 (en) | Method for laser processing photoresist in gaseous environment | |
EP1067593B1 (en) | Semiconductor thin film forming system | |
TWI488007B (en) | System and method of exchanging reticles | |
US6801301B2 (en) | Exposure apparatus | |
US7391498B2 (en) | Technique of suppressing influence of contamination of exposure atmosphere | |
US20070183064A1 (en) | Apparatus for holding optical element, barrel, exposure apparatus, and device producing method | |
JP5717045B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
US7212273B2 (en) | Exposure apparatus and method of producing device | |
JP2003059801A (en) | Aligner and method of exposure | |
JP2004104021A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
JP4215563B2 (en) | Semiconductor thin film modification method | |
US7251014B2 (en) | Exposing method, exposing apparatus and device manufacturing method utilizing them | |
JP2001077003A (en) | Aligner | |
JP2006100706A (en) | Electron beam exposure device | |
US20040223133A1 (en) | Stage apparatus, exposure system using the same, and device manufacturing method | |
US20240004316A1 (en) | Lithography system and method including thermal management | |
JP2004179339A (en) | Exposure method, aligner, and device manufacturing method | |
TWI767070B (en) | Lithography system and method for cleaning lithography system | |
WO2004021418A1 (en) | Temperature control method and device, and exposure method and apparatus | |
JPH09102450A (en) | Exposure equipment | |
TW202105078A (en) | Lithographic apparatus and method with improved contaminant particle capture | |
JP2001350270A (en) | Aligner | |
CN119689789A (en) | Method of extreme ultraviolet lithography, method of performing lithography, and extreme ultraviolet lithography system | |
JPH10209044A (en) | Manufacturing method of element and exposure device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |