JPH01259530A - 被処理体の処理装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、処理装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体ウェハの処理は、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）のイメージをウェハ上に塗布した
レジストに転写し、これによってウェハ表面にマスクと
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ＳｉＯ□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、膜付は等）を行い、更に、不要となったレ
ジストあるいはＳｉＯ□等のマスク層を取り除く手法を
用いている。

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、ウェハ上に処理部分
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ェハに対し、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
ェハの処理を行おうというものである。

（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す
、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１０ｍ５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。

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処理装置を提供
するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、処理ガス雰囲気に少くとも表面がさ
らされた被処理体に光学パターンを結像させて上記被処
理体の処理を行うことを特徴とする。

（作　用） 本発明の処理装置では、処理ガス雰囲気に少くとも表面
がさらされた被処理体に光学パターンを結像させて上記
被処理体の処理を行うので、被処理面を選択的に光化学
又は光熱反応が可能となり、レジストを用いた工程が不
要となる。

また、ラスタ又はベクタ掃引等を不要としたのでスルー
プットが向上し、エキシマレーザ等の光源と処理内容の
相性が向上する。

（実施例） 以下１本発明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の第１の実施例を図面を参
照して説明する。

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■が設けられている。この光源α）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　ＩＪ／ｃｄ／パルス程度が必要とされる。

光源■から出たビーム■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■はビーム
■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■によりビーム■は成形
ビーム（イ）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０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
−化用フライ・アイ・レンズを用いて所望の大きさの成
形ビーム（イ）にする。

この成形ビーム（イ）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■が設けら
れている。フォトマスク０は、成形ビームに）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
ームに）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（ハ）は、フォトマスク０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■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
■が、自動装填される。

そして、フォトマスク■を通過し、パターン化した成形
ビーム（イ）の光の像を被処理体例えば半導体ウェハ■
に結像可能な如く、成形ビーム（イ）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■とビーム成形器■と投
影光学系（８）により、フォトマスク■のパターンを半
導体ウェハ■の表面に光の像を投影する構成になってい
る。

また、この投影光学系（８）の通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ェハ■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（１
１）壁面には例えば石英製円形状の窓０）が気密に設け
られている。

上記半導体ウェハ■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
体ウェハ■にドーピング処理する構成になっている。

また、ドーピング処理に用いる所望の処理ガス例えばＰ
Ｈ３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ｚ＜（１１）に接続
設置されている。そして、これらチャンバ（１１）と窓
０とガス供給器（１２）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）内に半導体ウェハ■を搬入出回能な
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ツタ室（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ェ
ハ■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。

ここで光源■から半導体ウェハ■に至る光学系即ちビー
ム成形器■やフォトマスク■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■や成形ビーム（へ）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、半導体ウェ
ハ■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■やフォトマスク
■や投影光学系（ハ）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（イ）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
り半導体ウェハ■を保持可能となっていて、半導体ウェ
ハ■上の素子パターンとパターン化した成形ビーム（イ
）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、θ□力方向と垂直１軸（２方
向）とあおり調整用の回転２軸（θ２．θ、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（１
０）の半導体ウェハ■を保持する部分には、必要に応じ
て半導体ウェハ■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。

また、半導体ウェハ■とフォトマスク■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（Ｔ
ＴＬ）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（１０
）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
、半導体ウェハ■とフォトマスク■のパターンを相対的
に位置調整する手段が形成される。

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
。

次に上述した第１の実施例による半導体ウェハのドーピ
ング処理方法を説明する。

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、処理すべき半導体装置ハ■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、−殻内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ェハ■のＸ−Ｙ　面内回
転方向の調整範囲が限られるため、予め半導体ウェハ■
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１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、
半導体ウェハ■を位置決めステージ（ｌＯ）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。

一方、ロードロック室（１５）から位置決めステージ（
１０）への半導体ウェハ■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。

次に、位置決めステージ（１０）上に保持された半導体
ウェハ■はまず半導体ウェハ■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）を用いて半導体ウェハ■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（２０）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。

一方、マスク交換器０によって所望のフォトマスク■を
選択装填し、かつこのフォトマスク０の姿勢をマスク交
換器０により装置座標に対してアライメントする。

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１００
Ｔｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒ程度の所望の組成の処理ガス
雰囲気例えばＰＨ，が１０％でＡｒが９０％の雰囲気と
し、少くとも半導体ウェハ■の表面を上記処理ガスにさ
らす。

これらの条件設定の間、光源■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ェハ■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・パイ・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■を例えばパルス発振させ、半導体
ウェハ■に向けてビーム■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■から照射した
ビーム■をビーム成形器■でドーピング処理に最適の所
望の成形ビーム（イ）とし１反射ミラー（１８）とフォ
トマスク（ハ）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■とチャンバ（１１）の窓■を
介して位置決めステージ（１０）上に保持した半導体ウ
ェハ■上に結像する。

この半導体ウェハ■上に投影した光の像とチャンバ（１
１）内のガス雰囲気により半導体ウェハ■の所望の位置
にドーピング処理を行う。この時読に、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■とフォトマスク０と投影光学系■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（υのパルス−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ェハ■上の全て
の半導体素子の所望の位置に対して繰り返しくステップ
・アンド・リピート）処理を行う。この処理後引き続き
半導体ウェハ■に対して異なった処理例えばアニールや
ＣＶＤやエツチングや酸化等を行う場合はフォトマスク
■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ェハ■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■により半
導体ウニハ■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。

そして、高出力の光源（ト）例えばエキシマ・レーザ等
の能力を十分に使えるので、光源の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。

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ェハ・ステッパ等は、−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。

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
ω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つのダイをいくつかに分割し、その分割された
領域ごとに一枚のフォトマスク０を用意する。こうする
事によって同一の光源■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／ａｌ／パルスで表される。）を得る
ことが可能となる。

例えばＣＭＯ３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０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Ｂ、　Ｈ，
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Ａ、Ｈ，もしくはＰＲ，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■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（１１）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■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ｐ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ＭＯＳ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■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■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。

また、上記第１の実施例の部分変形例として第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（イ）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ェハ側が開放された反応室（２６
）を設けてもよい。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）端には半導体ウェハ■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
ェハ■上方に配置されており、パターン化した成形ビー
ム（イ）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（２８
）を介して接続されたガス供給器（２７）と排気減圧器
（１３）により、半導体ウェハ■の処理する部位を所望
のガス例えばＰＨ，やＢ、　Ｈ，で圧力１００〜５００
Ｔｏｒｒ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（２９）
の端部と半導体ウェハ■とが極めて小さな隙間（例えば
数μｓ〜１０数−）を保つよう、ギャップ・センサ（３
２）にて隙間を検出し位置決めステージ（ｉｏ）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（１
３）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１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、半導体ウェハ■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）や半導体ウェハ■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（１０）に把持された半導体ウェハ■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。

このような構成にすると半導体ウェハ■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、半導体ウェハ■と大気とチャンバ（１１）の中と
の間で受は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（２
６）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。

なお、上記第１の実施例では、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
ェ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。

また、上記第１の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。

しかも、上記第１の実施例では１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ェ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。

そして、上記第１の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処理やエツ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。

次に本発明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の第２の実施例を第３図を参
照して説明する。

なお、第１図と同一部分に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■、光のビーム■、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″回転させである。

光源■から出た光のビーム■は、この光のビーム■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■に入射される。このビー
ム成形器■により調整された成形ビームに）の光路には
フォトマスク■が設けられており、このフォトマスク０
はマスク交換器０によって処理に必要なものが自動充填
される。

フォトマスク■を通過しパターン化した成形ビーム（イ
）は１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■に入射し、半
導体ウェハ■に向う。

なお、上記光源■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■１反射ミラー（
１８）、投影光学系（ハ）、マスク交換器０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。

また、平面内回転（θ□力方向と垂直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。

次に、位置決めステージ（３４）上方近傍には１例えば
石英製円形状の窓■を成形ビーム（イ）光路上に有し、
内部に半導体ウェハ■を処理面を下向きにして保持する
チャック（３６）を設置しで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（３７）が
設けられている。即ち、このチャン／（（３７）は窓■
を介してチャンバ（３７）内のチャック（３６）上に保
持された半導体ウェハ■上に、パターン化した光の像を
形成可能となっている。

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
、半導体ウェハ■を搬入出回能な搬送口（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
ェハ■の出し入れができるように構成されている。

また、ビーム成形器■やフォトマスク■や投影光学系（
ハ）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、半導体ウェハ■
を保持するステージ（３６）にはθ１θ２θ、およびＺ
方向の調整機構と必要に応じて半導体ウェハ■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。

また、上記位置決めステージ（３４）には、半導体ウェ
ハ■とフォトマスク■との位置関係を検出可能な如く投
影光学系■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、半導体ウェハ■と
フォトマスク■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。

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５図示しない制御部で動作制御及び設定制御
されることは第１の実施例と同様である。

次に、ドーピング処理方法を説明する。

なお、第１図に示す第１の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。

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ェハ■をチャンバ（３７）内
のステージ（３６）に保持する。そして、半導体ウェハ
■を所望の温度となるように温度管理する。

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、半導体ウェハ
■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。

一方、フォトマスク■を選択装填し、かつこのフォトマ
スク■の姿勢をマスク交換器■により装置座標に対して
アライメントする。

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ェハ■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ωを例え
ばパルス発振させ、半導体ウェハ■に向けて下から上に
向ってビーム■を照射して処理を行う。

その他の作用、構成、効果等は上記第１の実施例と同様
であるので、ここでは説明を省略する。

なお、この第２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。

また、半導体ウェハ■の処理面を下にして保持処理する
ので、半導体ウェハ■へのダストの付着を軽減すること
ができる。

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。

以上述べた様に、この第１及び第２の実施例によれば、
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。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レジストに対する
転写工程を不要とし、スループットを向上して選択的で
直接的な処理を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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・・・半導体ウェハ、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。 特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　処理ガス雰囲気に少くとも表面がさらされた被処理体
   に光学パターンを結像させて上記被処理体の処理を行う
   ことを特徴とする処理装置。