JP2007243045A - Semiconductor device manufacturing method and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】不純物イオン注入の際にマスクとして用いられ、変質層を有するレジスト膜を効率的に除去する。
【解決手段】ガラス基板100上に形成されたレジスト膜107をマスクに不純物イオンを注入し、変質層107aが形成されたレジスト膜107を除去する際、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理を施すことにより、レジスト膜107を除去する。この際、さらにハロゲン化合物ガスを添加した第1アッシングと、その後の、水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molより酸素の組成比が大きい、酸素リッチな状況で行う第2アッシングとにより行う。
【選択図】図12
A resist film which is used as a mask in impurity ion implantation and has a deteriorated layer is efficiently removed.
A gas using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a fuel when impurity ions are implanted using a resist film 107 formed on a glass substrate 100 as a mask to remove the resist film 107 on which an altered layer 107a is formed. The resist film 107 is removed by performing a process using a burner flame as a heat source. At this time, the first ashing in which a halogen compound gas is further added, and then the mixed gas ratio of hydrogen and oxygen is larger than the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O), which is 2 mol: 1 mol. The second ashing is performed in an oxygen-rich situation.
[Selection] Figure 12
Description
本発明は半導体装置の製造方法、特に、半導体装置の製造工程におけるレジスト膜の除去方法等に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for removing a resist film in a manufacturing process of a semiconductor device.
半導体装置は、半導体膜、絶縁膜および導電性膜等の積層構造を有し、これらの膜のパターニングを繰り返すことにより所望の素子や配線等を形成する。このパターニングは、追って詳細に説明するように、フォトリソグラフィー技術により所望の形状のレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜をマスクにしたエッチング工程によるものが代表的な処理方法である。また、このレジスト膜は、半導体基板や半導体膜中に不純物イオンを注入する際にも用いられる。 A semiconductor device has a laminated structure of a semiconductor film, an insulating film, a conductive film, and the like, and desired elements, wirings, and the like are formed by repeating patterning of these films. As will be described in detail later, the patterning is typically performed by a process of forming a resist film having a desired shape by a photolithography technique and an etching process using the resist film as a mask. The resist film is also used when impurity ions are implanted into a semiconductor substrate or semiconductor film.
このように、レジスト膜の形成は半導体装置の製造工程において欠かせないものとなっている。 Thus, the formation of the resist film is indispensable in the manufacturing process of the semiconductor device.
例えば、下記特許文献1(特開平7−273186号公報)には、高ドーズ量でのイオン注入後のマスク除去によるシリコン基板汚染の防止等の低減を図るため、酸化シリコン膜(12)をパターニングしてマスク(13)を形成し、それを用いてイオン注入を行う技術が開示されている。 For example, in the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-273186), the silicon oxide film (12) is patterned in order to reduce the contamination of the silicon substrate by removing the mask after ion implantation at a high dose. A technique for forming a mask (13) and performing ion implantation using the mask (13) is disclosed.
また、下記特許文献2(特開2004−157424号公報)には、表面硬化層を有するレジストを短時間で容易に、しかも他の層に損傷を与えたり、塵埃を生じたりすることなしに除去するため、レジスト(3)の表面上に超短パルスレーザー光(20)を照射して、表面硬化層(9)の少なくとも一部をアブレーションで除去するか、表面硬化層(9)にクラック(21)を生じさせ、露出したレジスト(9)をアッシング等により除去する技術が開示されている。なお、括弧内は当該公報の符号番号である。
本発明者は、半導体装置の研究・開発に従事しており、レジスト膜の除去方法についての検討を行っている。 The present inventor is engaged in research and development of semiconductor devices and is examining a method for removing a resist film.
特に、追って詳細に説明するように、不純物イオン注入の際にマスクとして用いられたレジスト膜には、その表面にイオンが打ち込まれ変質する。その結果、通常のレジスト除去液やアッシングでは取り除き難く、また、変質層が塵埃となり半導体装置を汚染する。さらには、この塵埃がマスクとなり変質していないレジスト膜の除去を阻害するといった問題があった。 In particular, as will be described in detail later, ions are implanted into the surface of the resist film used as a mask at the time of impurity ion implantation and deteriorated. As a result, it is difficult to remove with a normal resist removing solution or ashing, and the altered layer becomes dust and contaminates the semiconductor device. Furthermore, there is a problem that the dust acts as a mask and obstructs the removal of the resist film that has not deteriorated.
一方、本発明者は、追って詳細に説明する水素火炎を用いた装置および処理に関する研究・開発を行っており、当該処理の半導体装置への適用、応用に関し鋭意検討を重ねている。水素火炎処理とは、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理をいう。 On the other hand, the inventor has been conducting research and development related to an apparatus and process using a hydrogen flame, which will be described in detail later, and has been intensively studying the application and application of the process to a semiconductor device. The hydrogen flame treatment refers to treatment using a flame of a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a heat source.
そこで、本発明は、水素火炎を用いた処理によってレジスト膜を除去することを目的とする。特に、不純物イオン注入の際にマスクとして用いられ、変質層を有するレジスト膜を効率的に除去することを目的とする。また、精度良くレジスト膜を除去することで、半導体装置の特性を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to remove a resist film by a treatment using a hydrogen flame. In particular, it is an object to efficiently remove a resist film that is used as a mask during impurity ion implantation and has a deteriorated layer. It is another object of the present invention to improve the characteristics of a semiconductor device by removing a resist film with high accuracy.
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成されたレジスト膜を除去する工程を有する半導体装置の製造方法であって、上記レジスト膜に、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理を施すことにより、上記レジスト膜を除去することを特徴とする。 (1) A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device including a step of removing a resist film formed on a substrate, and a mixed gas of hydrogen and oxygen is used as a fuel for the resist film. The resist film is removed by performing a treatment using a gas burner flame as a heat source.
このようにガスバーナーの火炎を熱源とした処理を行ったので、効率良くレジスト膜を除去することができる。特にガスバーナーを用いることで、そのガス種やガス流量比を容易に変更することができ、制御性良くレジスト膜を除去することができる。また、水素を燃焼ガスとして用いたので、半導体装置に対する汚染を低減することができる。 Thus, since the process using the flame of the gas burner as the heat source was performed, the resist film can be efficiently removed. In particular, by using a gas burner, the gas type and gas flow ratio can be easily changed, and the resist film can be removed with good controllability. Further, since hydrogen is used as the combustion gas, contamination of the semiconductor device can be reduced.
例えば、上記レジスト膜は、不純物イオン注入の際にマスクとして用いられ、その表面に変質層を有する。 For example, the resist film is used as a mask during impurity ion implantation, and has a deteriorated layer on the surface thereof.
例えば、上記処理は、上記混合ガスに、さらにハロゲン化合物ガスを添加して行われる。 For example, the treatment is performed by further adding a halogen compound gas to the mixed gas.
例えば、上記ハロゲン化合物ガスは、フッ化炭素ガスである。 For example, the halogen compound gas is a fluorocarbon gas.
例えば、上記処理は、上記ガスバーナーの火炎を上記基板上に対し相対的に走査することによって行われる。 For example, the processing is performed by scanning the flame of the gas burner relative to the substrate.
例えば、上記レジスト膜の除去は、上記基板温度を100℃以下に保持しつつ行われる。 For example, the resist film is removed while maintaining the substrate temperature at 100 ° C. or lower.
例えば、上記処理は、上記ガスバーナーの走査速度もしくは上記基板と上記火炎との距離を調整することにより、上記基板温度を調整しつつ行われる。 For example, the processing is performed while adjusting the substrate temperature by adjusting the scanning speed of the gas burner or the distance between the substrate and the flame.
上記処理は、例えば、排気口が火炎の近傍に形成された上記ガスバーナーを用いた処理であって、上記レジスト膜の変質層の破片を上記排気口より吸引しつつ行われる。 The treatment is performed using, for example, the gas burner in which the exhaust port is formed in the vicinity of the flame, and is performed while sucking debris of the altered layer of the resist film from the exhaust port.
(2)本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造方法であって、(a)基板上に形成されたレジスト膜をマスクに不純物イオンを注入する工程と、(b)上記レジスト膜を除去する工程であって、(b1)上記レジスト膜の表面に形成された変質層を除去する第1工程と、(b2)上記変質層内部のレジスト膜を除去する第2工程と、を有する上記レジスト膜を除去する工程と、を有し、上記(b1)工程は、燃料となる水素および酸素の混合ガスにハロゲン化合物ガスを添加したガスバーナーの火炎を熱源とした第1処理を施す工程であって、上記(b2)工程は、上記第1処理より上記ハロゲン化合物ガスの添加量が少ないガスバーナーの火炎を熱源とした第2処理を施す工程であることを特徴とする。 (2) A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein (a) a step of implanting impurity ions using a resist film formed on a substrate as a mask, and (b) the resist film (B1) a first step of removing the altered layer formed on the surface of the resist film, and (b2) a second step of removing the resist film inside the altered layer. Removing the resist film, and the step (b1) is a step of performing a first treatment using a flame of a gas burner in which a halogen compound gas is added to a mixed gas of hydrogen and oxygen serving as a fuel as a heat source. The step (b2) is a step of performing a second process using a flame of a gas burner in which the amount of the halogen compound gas added is smaller than that of the first process as a heat source.
例えば、上記(b2)工程は、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理であって、上記水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molより酸素の組成比が大きい状態で行う処理である。 For example, the step (b2) is a process using a flame of a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a heat source, and the ratio of the mixed gas of hydrogen and oxygen is the stoichiometric amount of water (H 2 O). This is a treatment performed in a state where the composition ratio of oxygen is larger than the theoretical composition ratio of 2 mol: 1 mol.
例えば、上記(b2)工程は、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理であって、上記水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molとした場合より酸素ラジカル(O*)がリッチな状態で行われる処理と、この後に、上記水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molとした場合より水酸基ラジカル(OH*)がリッチな状態で行われる処理と、を有する。 For example, the step (b2) is a process using a flame of a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a heat source, and the ratio of the mixed gas of hydrogen and oxygen is the stoichiometric amount of water (H 2 O). The process is performed in a state where the oxygen radical (O * ) is richer than when the stoichiometric composition ratio is 2 mol: 1 mol, and thereafter, the hydrogen / oxygen mixed gas ratio is changed to the stoichiometry of water (H 2 O). And a treatment performed in a state where the hydroxyl radical (OH * ) is richer than when the composition ratio is 2 mol: 1 mol.
(3)本発明の電子機器の製造方法は、半導体装置を有する電子機器の製造方法であって、上記半導体装置の製造方法を有する。ここで、電子機器には、携帯電話、ビデオカメラ、テレビジョン、ロールアップ式テレビジョンの他、大型スクリーン、パーソナルコンピュータ、携帯型情報機器(いわゆるPDA)等、各種のものが含まれる。 (3) A method for manufacturing an electronic device according to the present invention is a method for manufacturing an electronic device having a semiconductor device, and includes the method for manufacturing the semiconductor device. Here, electronic devices include various devices such as a mobile phone, a video camera, a television, a roll-up television, a large screen, a personal computer, and a portable information device (so-called PDA).
本実施の形態では、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーを用いてレジスト膜、特に、不純物イオン注入の際にマスクとして用いられたレジスト膜の除去を行う。 In this embodiment mode, a resist film, in particular, a resist film used as a mask at the time of impurity ion implantation is removed using a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a fuel.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same or related code | symbol is attached | subjected to what has the same function, and the repeated description is abbreviate | omitted.
1)半導体製造装置
まず、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置について図1〜図9を参照しながら説明する。
1) Semiconductor Manufacturing Apparatus First, a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる半導体製造装置の構成例を示す図である。図1において、水タンク11には純水が蓄えられおり、電気分解槽(電気分解装置)12に水を供給する。水は電気分解槽12によって電気分解されて水素ガス及び酸素ガスに分離される。分離された水素ガス及び酸素ガスはガスコントローラ15に供給される。ガスコントローラ15はコンピュータシステムと調圧弁、流量調整弁、各種センサ等によって構成されており、予め設定されたプログラムに従って下流のガスバーナー22に供給する水素ガス及び酸素ガス(混合ガス)の供給量、供給圧力、両ガスの混合比等を調整する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment. In FIG. 1, pure water is stored in a
また、ガスコントローラ15は図示しないガス貯蔵タンクから供給される、水素ガス(H2)、酸素ガス(O2)を更に前述の混合ガスに導入し、ガスバーナー22に供給する。これにより、混合ガスの水素および酸素の混合比(混合比率)を水(H2O)の化学量論組成比(H2:O2=2mol:1mol)からずらし、水素過剰(水素リッチ)あるいは酸素過剰(酸素リッチ)な混合ガスを得る。
Further, the
また、ガスコントローラ15は、図示しないガス貯蔵タンクから供給される、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、窒素(N2)等の不活性ガスを更に上記混合ガスに導入することができる。これにより、ガスバーナー22の火炎温度(燃焼温度)や火炎状態の制御を行っている。
The
上述した水タンク11、電気分解槽12およびガスコントローラ15は燃料(原料)供給部を構成する。
The
ガスコントローラ15の下流には閉空間を形成するチャンバー(処理室)21が配置されている。チャンバー21には、熱処理の火炎を発生するガスバーナー22、処理対象の基板(半導体基板やガラス基板等)100を載置してガスバーナー22に対して相対的に移動可能とするステージ部51等が配置されている。
A chamber (processing chamber) 21 that forms a closed space is disposed downstream of the
チャンバー21内の雰囲気は、これに限定されないが、例えば、内部圧力が大気圧〜0.5MPa程度、内部温度が室温〜100℃程度に設定可能なよう構成されている。チャンバー21内の気圧を所望状態に保つために、前述のアルゴンなどの不活性ガスをチャンバー21内に導入することができる。
The atmosphere in the
ステージ部51はパーティクル防止のために基板を載置した台を一定速度で移動する機構が設けられている。また、急激な温度差等による基板100のヒートショックを防止するため、基板100の載置台に加熱(予熱)や冷却を行う機構が設けられており、外部の温度調節部52によってこの温度制御がなされる。加熱には電気ヒーター機構、冷却には冷却ガスや冷却水を用いる冷却機構などが用いられる。
The
図2は、半導体製造装置のガスバーナー部の構成例を示す平面図である。図2に示すように、図1の半導体製造装置のガスバーナー22はステージ部51の幅(図示の上下方向)よりも大きい長手部材によって形成され、ステージ部51の幅より広い幅の火炎を放射できる。ガスバーナー22の長手方向と直交する方向(図中の矢印方向)にステージ部51を移動することにより、あるいはガスバーナー22を移動することによって、ガスバーナー22が基板100を走査するように構成されている。
FIG. 2 is a plan view illustrating a configuration example of a gas burner unit of the semiconductor manufacturing apparatus. As shown in FIG. 2, the
図3は、半導体製造装置のガスバーナー部の構成例を示す断面図である。図3に示すように、ガスバーナー22は、混合ガスを燃焼室に導出するガスの出口穴が設けられた導気管22a、導気管22aを囲む遮蔽器22b、遮蔽器22bによって囲まれて混合ガスが燃焼する燃焼室22c、燃焼ガスが遮蔽器22bから外方に出る出口となるノズル22d、導気管22aに設けられた混合ガスの流出口22eなどによって構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a gas burner unit of a semiconductor manufacturing apparatus. As shown in FIG. 3, the
ノズル22dと基板100とのギャップ(距離)を広く設定すると、燃焼ガスがノズルから放出される際に圧力が低下する。ノズル22dと基板100とのギャップをせまく設定する(しぼる)と、燃焼ガスの圧力低下が抑制され、圧力は高くなる。従って、ギャップを調整することによってガス圧力を調整することができる。加圧によって水蒸気アニール、水素リッチアニール、酸素リッチアニールなどを促進することができる。各種アニールは混合ガスの設定によって選択可能である。図中には、水蒸気(H2O蒸気)の噴出の様子を示す。
If the gap (distance) between the
後述するように、混合ガスの流出口22eを複数あるいは線状に形成することによって、ガスバーナー22の燃焼室22cの火炎(トーチ)形状を線状(長尺の火炎)、複数のトーチ状等にすることができる。ガスバーナー22近傍の温度プロファイルは流出口22eや遮蔽器22bのノズル22d等の設計により、好ましくは、火炎の走査方向において矩形となるように設定される。
As will be described later, by forming a plurality of
図4は、半導体製造装置のガスバーナー部の第1構成例を示す図である。図4(A)はガスバーナー22の短手方向における断面図、図4(B)はガスバーナー22の長手方向における部分断面図を示し、図4(C)はガスバーナー部を模式的に示した見取り図である。これらの図において、図3と対応する部分には同一符号を付している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of the gas burner unit of the semiconductor manufacturing apparatus. 4A is a sectional view of the
この例では、導気管22aを囲むように遮蔽器22bが形成されている。遮蔽器22bの下方がノズル22dとなっており、導気管22aの下方(ノズル22d側)にガス流出口22eが線状(長穴)に設けられている。なお、直線状のガス流出口22eの各部位の流出量を同じにするために穴の幅を場所に応じて変えるようにしてもよい。
In this example, a
図5は、半導体製造装置のガスバーナー部の第2構成例を示す図である。ガスバーナー22の他の構成例を示している。図5(A)はガスバーナー22の短手方向における断面図、図5(B)はガスバーナー22の長手方向における部分断面図を示している。両図において、図3と対応する部分には同一符号を付している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second configuration example of the gas burner unit of the semiconductor manufacturing apparatus. The other structural example of the
この例では、導気管22aを囲むように遮蔽器22bが形成されている。遮蔽器22bの下方がノズル22dとなっており、導気管22aの下方(ノズル22d側)に複数のガス流出口22eが等間隔で設けられている。この構成では燃焼室のガス密度を一様とし、ノズル22dから外部に流れるガス流量を均一にするために、導気管22aを例えば図示の左右方向に適宜移動可能なように構成されている。なお、導気管22aを固定とし、ガス流出口22eの各部位の流出量を同じにするために、必要によりガス流出口22eの間隔を場所に応じて変えるようにしてもよい。
In this example, a
図6は、半導体製造装置のガスバーナー部の第3構成例を示す図である。図6(A)はガスバーナー22の短手方向における断面図、図6(B)はガスバーナー22の長手方向における部分断面図を示している。両図において、図3と対応する部分には同一符号を付している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a third configuration example of the gas burner unit of the semiconductor manufacturing apparatus. 6A is a cross-sectional view of the
この例でも、導気管22aを囲むように遮蔽器22bが形成されている。遮蔽器22bの下方がノズル22dとなっており、導気管22aの側面に複数のガス流出口22eが螺旋状に等間隔で設けられている。この構成では燃焼室のガス密度を一様とし、ノズル22dから外部に流れるガス流量を均一にするために、導気管22aを図中の矢印のように回転可能に構成している。
Also in this example, the
図7は、ノズルの高さと流出ガスの圧力との関係を示す図である。図7(A)に示すように、基板100の表面からノズル22dを離間させることによって流出燃焼ガスの圧力を下げることができる。また、図7(B)に示すように、基板100の表面にノズル22dを接近させることによって流出燃焼ガスの圧力を上げることができる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the height of the nozzle and the pressure of the outflow gas. As shown in FIG. 7A, the pressure of the outflowing combustion gas can be lowered by separating the
図8は、ノズルの形状および角度と流出ガスの圧力との関係を示す図である。図8に示すように、ノズル22dの形状や姿勢の調整(例えば、流出口の形状や基板に対する角度の調整)により流出ガス圧力を調整することができる。この例では、図8(A)に示すように、ノズル22dの流出口形状を片側に開放した形状としている。このため、ガスバーナー22が直立した状態では流出燃焼ガスの圧力を下げることができる。また、図8(B)に示すように、ガスバーナー22を回動あるいは傾斜させると、基板100の表面にノズル22dの流出口が接近して流出燃焼ガスの圧力を上げることができる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the shape and angle of the nozzle and the pressure of the outflow gas. As shown in FIG. 8, the outflow gas pressure can be adjusted by adjusting the shape and posture of the
図9は、ノズルと導気管との距離と流出ガスの圧力との関係を示す図である。図9に示すように、導気管22aと遮蔽器22bとの相対的な位置関係を可変としてノズル22dから流出する燃焼ガスの温度を調整することができる。例えば、導気管22aが遮蔽器22b内でノズル22dに向かって進退可能である構造にして、燃焼室22cを移動し、熱源とノズル22d間の距離を変えることが可能となる。また、熱源と基板間との距離の調整が可能となる。
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the distance between the nozzle and the air guide tube and the pressure of the outflow gas. As shown in FIG. 9, the temperature of the combustion gas flowing out from the
従って、図9(A)に示すように、導気管22aがノズル22dに相対的に接近する場合にはノズル22dから流出する燃焼ガスは相対的に高温になる。また、図9(B)に示すように、導気管22aがノズル22dから相対的に離間する場合にはノズル22dから流出する燃焼ガスは相対的に低温になる。
Therefore, as shown in FIG. 9A, when the
このような構造は、ガスバーナー22と基板100間のギャップを変えることなく、流出燃焼ガスの温度を調整することを可能とし、具合がよい。もちろん、ガスバーナー22と基板間のギャップを変えて基板温度を調整してもよい。もちろん、ガスバーナー22と基板間のギャップを変えて、更に、導気管22aと遮蔽器22bとの相対的な位置関係を調整してガス温度を調整する構成とすることができる。また、ガスバーナー22の基板に対する走査速度を変えることにより基板温度を調整することができる。
Such a structure makes it possible to adjust the temperature of the outflowing combustion gas without changing the gap between the
なお、図4〜図9に示したガスバーナーの構造は、これらを適宜に組み合わせることが可能である。 The structure of the gas burner shown in FIGS. 4 to 9 can be combined as appropriate.
例えば、図7に示す構成と図9に示す構成とを組み合わせることができる。図7に示すガスバーナー22全体を基板100に対して接近あるいは離間する構成としてノズル22dと基板100間のギャップを調整可能とし、基板100の温度(例えば、表面温度)を調節する。更に、図9に示したようにガスバーナー22内の導気管22aをノズル22dに向かって進退可能とすることによって基板100の温度を微調節する。これによって、基板100の温度を目標とする熱処理温度とすることがより容易となる。
For example, the configuration shown in FIG. 7 and the configuration shown in FIG. 9 can be combined. The
また、図7と図8に示す構成を組み合わせることができる。ガスバーナー22全体を基板100に対して接近あるいは離間する構成としてノズル22dと基板100間のギャップを調整可能とし(図7参照)、基板100の表面温度や火炎の圧力を調節する。更に、ガスバーナー22全体の基板100に対する姿勢を調整することによって基板100の表面温度や火炎の圧力を調節する(図8参照)。
Further, the configurations shown in FIGS. 7 and 8 can be combined. The gap between the
また、図7と図8と図9に示す構成を組み合わせることができる。ガスバーナー22全体を基板100に対して接近あるいは離間する構成としてノズル22dと基板100間のギャップを調整可能とし、基板100の表面温度や火炎の圧力を粗調節する(図7参照)。更に、ガスバーナー22全体の基板100に対する姿勢を調整することによって基板100表面の火炎の圧力を調節する(図8参照)。更に、ガスバーナー22内の導気管22aをノズル22dに向かって進退可能とすることによって基板100の表面温度を微調節する(図9参照)。かかる構成により、より正確な熱処理が可能となる。
Further, the configurations shown in FIGS. 7, 8, and 9 can be combined. The
また、図示していないが、ガスバーナー22の遮蔽板22bを可動式として、ノズル22dの開口(流出口、絞り)をガスバーナー22の走査方向において広狭に変更可能とすることができる。それにより、ガスバーナー22の走査方向における基板100の被処理部部分の暴露時間、基板100の熱処理の温度プロファイル、熱処理温度、火炎圧などを調整することが可能となる。
Although not shown, the shielding
以上説明した半導体製造装置においては、基板を横切るような長尺のガスバーナーを備えるので、窓ガラスのような大面積の基板の熱処理を行うことができる。また、燃料となる水素と酸素を水の電気分解によって得ることができるので、ガス材料の入手が容易でランニングコストが安価である。 Since the semiconductor manufacturing apparatus described above includes a long gas burner that traverses the substrate, heat treatment of a large-area substrate such as a window glass can be performed. Further, since hydrogen and oxygen as fuel can be obtained by electrolysis of water, it is easy to obtain a gas material and the running cost is low.
また、上記半導体製造装置においては、ガスバーナー22は、遮蔽器22bを設けたが、遮蔽器22bを用いず、ガスバーナー22を外気にさらした状態で処理を行ってもよい。また、上記半導体製造装置においては、遮蔽器22bから燃焼ガスが噴出している場合について説明したが、遮蔽器22bから火炎が出るよう調整してもよい。
In the semiconductor manufacturing apparatus, the
また、基板に対する処理は、燃焼ガスによる処理でも、火炎を直接接触させる処理でもよい。これらの処理の制御は、各処理の条件毎に適宜設定することができる。 Moreover, the process with respect to a board | substrate may be the process by a combustion gas, or the process which makes a flame contact directly. Control of these processes can be appropriately set for each process condition.
特に、火炎は、還元性の強い内炎(還元炎)と酸化性の強い外炎(酸化炎)とを有し、いずれを基板に接触させるかによって、処理条件に応じた設定をすることができる。また、内炎は比較的低温(500℃程度)であり、外炎は、高温(1400〜1500℃程度)である。内炎と外炎との間は、さらに高温で1800℃程度となる。従って、処理条件に応じた設定をすることができる。 In particular, the flame has a highly reducing inner flame (reducing flame) and a strong oxidizing outer flame (oxidizing flame), and may be set according to the processing conditions depending on which is brought into contact with the substrate. it can. Further, the inner flame is relatively low temperature (about 500 ° C.), and the outer flame is high temperature (about 1400 to 1500 ° C.). The temperature between the inner flame and the outer flame is about 1800 ° C. at a higher temperature. Accordingly, it is possible to make settings according to the processing conditions.
また、熱処理工程において、水素と酸素の混合比及び供給量を適宜に設定することによって還元雰囲気(水素リッチ)あるいは酸化雰囲気(酸素リッチ)を容易に設定できる。 In the heat treatment step, the reducing atmosphere (hydrogen rich) or the oxidizing atmosphere (oxygen rich) can be easily set by appropriately setting the mixing ratio and supply amount of hydrogen and oxygen.
また、燃料となる水素と酸素を水の電気分解によって得るので、水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molの水素及び酸素の混合ガスを容易に得ることができ、この混合ガスに別途酸素もしくは水素を添加することで、還元雰囲気(水素リッチ)あるいは酸化雰囲気(酸素リッチ)を容易に設定できる。 In addition, since hydrogen and oxygen as fuel are obtained by electrolysis of water, it is possible to easily obtain a mixed gas of 2 mol: 1 mol of hydrogen and oxygen, which is the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O). By adding oxygen or hydrogen separately to the mixed gas, a reducing atmosphere (hydrogen rich) or an oxidizing atmosphere (oxygen rich) can be easily set.
また、火炎温度の調整も容易である。更に、必要により不活性ガスを導入し、もしくは原料ガスの流量を調整して火炎状態(温度、ガス圧力など)を調整することができる。 Also, the flame temperature can be easily adjusted. Further, an inert gas can be introduced if necessary, or the flame state (temperature, gas pressure, etc.) can be adjusted by adjusting the flow rate of the raw material gas.
また、ガスバーナーのノズル形状などを調整することによって所望の温度プロファイルを得ることが容易である。 Further, it is easy to obtain a desired temperature profile by adjusting the nozzle shape of the gas burner.
このようなガスバーナーを用いた処理は、生産性が高く、また、安価に処理を行うことができる。また、火炎の原料ガスが水素や酸素など、クリーンなエネルギーであり、主生成物が水であるため、環境負荷(環境破壊)を低減できる。 Processing using such a gas burner has high productivity and can be processed at low cost. In addition, since the flame source gas is clean energy such as hydrogen and oxygen, and the main product is water, the environmental load (environmental destruction) can be reduced.
2)半導体装置の製造方法
次に、前述した半導体製造装置を使用した半導体装置の製造方法について図10〜図19を参照しながら説明する。図10、図12、図15〜図17は、本実施の形態のレジスト除去工程(半導体装置の製造方法)を示す工程断面図である。図11は、レジスト変質層を示す断面図および組成図である。図13は、本実施の形態のレジスト除去工程を示す工程断面図および反応式である。図14は、レジスト除去工程における下地の膜減りを示す工程断面図である。図18は、レジスト除去工程におけるレジスト膜のバーストの様子を示す工程断面図である。図19は、バーストによる残渣の排気の様子を示す断面図である。
2) Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method using the above-described semiconductor manufacturing device will be described with reference to FIGS. 10, 12, and 15 to 17 are process cross-sectional views illustrating the resist removal process (semiconductor device manufacturing method) of the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view and a composition diagram showing the resist-affected layer. FIG. 13 is a process cross-sectional view and a reaction formula showing the resist removal process of the present embodiment. FIG. 14 is a process cross-sectional view illustrating the film thickness reduction of the base in the resist removal process. FIG. 18 is a process cross-sectional view illustrating a burst state of the resist film in the resist removal process. FIG. 19 is a cross-sectional view showing how the residue is exhausted by burst.
まず、図10(A)に示すように、ガラス基板(石英基板、基板、透明基板、絶縁性基板)100上に半導体膜としてシリコン膜103を形成する。このシリコン膜103は、例えば、SiH4(モノシラン)ガスを用いたCVD(chemical vapor deposition、化学気相成長)法で形成する。次いで、シリコン膜103に熱処理を施し、シリコンを再結晶化し、多結晶シリコン膜とする。なお、用いる基板は、シリコン基板でもよく、このシリコン基板上に後述の下地保護膜105を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 10A, a
次いで、シリコン膜103上に、下地保護膜(下地酸化膜、下地絶縁膜)105として例えば酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜は、TEOS(tetra ethyl ortho silicate、テトラエトキシシラン)および酸素ガスなどを原料ガスとして、例えばプラズマCVD法を用いて形成する。
Next, a silicon oxide film, for example, is formed as a base protective film (base oxide film, base insulating film) 105 on the
次に、下地保護膜105上に、フォトレジスト膜(以下、単に「レジスト膜」という)107を形成し、露光および現像(フォトリソグラフィー)することにより、所望の形状にレジスト膜(マスク膜、レジストマスク)107を残存させる。次いで、かかるレジスト膜107をマスクに、シリコン膜103中に不純物イオンを注入(イオンインプラ)する。ここでは、ノボラック樹脂系のフォトレジストを用いた。なお、ノボラック樹脂とは、フェノール類とアルデヒド類とを酸で縮合重合させた樹脂である。
Next, a photoresist film (hereinafter simply referred to as “resist film”) 107 is formed on the base
不純物イオン(ドーパント元素)としては、n型不純物をドープする場合には、例えばリン化合物(黄燐やホスフィン)を注入し、p型不純物をドープする場合には、例えばボロン化合物(ジボランやデカボラン)を注入する。ここでは、n型不純物として、例えばリン化合物を注入する。 As an impurity ion (dopant element), when doping an n-type impurity, for example, a phosphorus compound (yellow phosphorus or phosphine) is implanted, and when doping a p-type impurity, for example, a boron compound (diborane or decaborane) is used. inject. Here, for example, a phosphorus compound is implanted as the n-type impurity.
その結果、図10(B)に示すように、レジスト膜107が形成されていないシリコン膜103中に不純物領域103aが形成される。この際、図示するように、レジスト膜107の表面には、不純物イオンが打ち込まれることにより変質層(硬化層)107aが形成される。
As a result, as shown in FIG. 10B, an
この変質層107aは、図11(A)に示すように、その内側からノーマルレジスト層(N)、炭化されたレジスト層(C)および不純物がドープされ、かつ、炭化されたレジスト層(DC)を有する。
As shown in FIG. 11A, the altered
この炭化されたレジスト層(C)とは、レジスト膜を構成するフェノール基の炭素間が重合した層で、ノーマルレジスト層(N)より硬質の層である。また、不純物がドープされ、かつ、炭化されたレジスト層(DC)とは、例えば、図11(B)に示すように、フェノール基の炭素間がリン(P)を介して重合した層で、ノーマルレジスト層(N)および炭化されたレジスト層(C)より硬質の層である。このDC層においては、強固なP−C結合を有する。このような重合(結合)は、イオンの打ち込みエネルギーにより形成される。従って、この変質層(C層およびDC層)は、除去し難く、例えば、ドライエッチングやウエットエッチングの単体では除去できないため、ドライエッチング後、アンモニア過水や硫酸過水などの強アルカリや強酸処理を併用して、ようやく剥離することができるものである。なお、このような強固な結合は、他の不純物(例えば、ボロン化合物)を注入する際にも生じる。 This carbonized resist layer (C) is a layer in which the carbon atoms of phenol groups constituting the resist film are polymerized, and is a layer harder than the normal resist layer (N). Further, the resist layer (DC) doped with impurities and carbonized is, for example, a layer in which carbons of phenol groups are polymerized via phosphorus (P) as shown in FIG. It is a layer harder than the normal resist layer (N) and the carbonized resist layer (C). This DC layer has a strong P—C bond. Such polymerization (bonding) is formed by ion implantation energy. Therefore, the deteriorated layers (C layer and DC layer) are difficult to remove, and cannot be removed by, for example, dry etching or wet etching alone. Therefore, after dry etching, a strong alkali or strong acid treatment such as ammonia or sulfuric acid is used. Can be finally peeled off. Such a strong bond also occurs when other impurities (for example, boron compounds) are implanted.
これに対し、本実施の形態においては、図12(A)および(B)に示すように、変質層(硬化層)107aが形成されたレジスト膜107に対し、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナー22の火炎(火焔)を熱源とした処理を施したので、レジスト膜107を効率良く除去することができる。
In contrast, in the present embodiment, as shown in FIGS. 12A and 12B, a mixed gas of hydrogen and oxygen is used as a fuel for the resist
これは、レジスト膜107の除去においては、アッシング(灰化処理、分解処理、分解除去)が一般的であるが、かかる分解反応に用いられる酸素ラジカル量は、オゾンガスを供給し、プラズマ等でラジカル化(活性化)して処理する通常のアッシング装置においてもその濃度を極端に大きくし、反応性を良くするには限界がある。
As for the removal of the resist
これに対し、本実施の形態の水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナー22の火炎中には、多量の酸素ラジカル等(反応活性種)を含有している。従って、この火炎をレジスト膜107(変質層107aを含む)に接触させ分解(アッシング)することにより、レジスト膜107(変質層107aを含む)を効率的に除去することができる。
On the other hand, the flame of the
この場合は、レジスト膜の酸化反応が主反応であるため、火炎の外炎を接触させることが好ましいと考えられる。 In this case, since the oxidation reaction of the resist film is the main reaction, it is considered preferable to contact the flame of the flame.
また、ここでは、図12(A)および図13(A)に示すように、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナー22への供給ガスとしてさらに、ハロゲン化合物ガスを添加し、第1アッシング(変質層除去)を行う。このハロゲン化合物ガスとしてCF4(四フッ化炭素)を添加した。このCF4は、図13(B)の反応式(I)に示すように、火炎のエネルギーにより分解し、フッ素ラジカル(F*)を生成する。また、フッ素(F2)と酸素と水素の反応性生物である水(H2O)との反応によりフッ化水素(HF)が形成される(反応式(II)参照)。ハロゲン化合物ガスとしては、CF4の他のCxFy(フッ化炭素、フルオロカーボン)や、SF4、CF3Br、Cl2、CHF3等のハイドロフルオロカーボンなどを用いてもよい。
Further, here, as shown in FIGS. 12A and 13A, a halogen compound gas is further added as a supply gas to the
このフッ素ラジカルは酸素ラジカルより反応性が高く、変質層107aを容易に気化(分解除去)させることが可能である。また、HFも強力な酸であり、これによっても変質層107aを除去することが可能である。図13(A)には、火炎中のフッ素ラジカルやその副生成物(HF)を模式的に示してある。
This fluorine radical is more reactive than the oxygen radical, and the altered
このように、本実施の形態によれば、ハロゲン化合物ガスを添加することで、ハロゲンラジカルを生成することができ、変質層107aを容易に除去することができる。
As described above, according to this embodiment, by adding the halogen compound gas, halogen radicals can be generated, and the altered
さらに、本実施の形態においては、図12(B)に示すように、変質層107aが除去された後は、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナー22への供給ガスとしてハロゲン化合物ガスの添加を中止し、酸素の供給量を増加させる。即ち、酸素リッチな条件でアッシングを行う。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 12B, after the altered
まず、ハロゲン化合物ガスの供給を停止(もしくは添加量を低減)する理由について説明する。ハロゲン化合物ガスの供給を継続し、変質層107a下部のレジスト膜107を除去することも可能である。しかしながら、この場合、図14に示すように、フッ素ラジカルやその副生成物(HF)によりレジスト膜107のみならず、下地保護膜105も除去してしまう。従って、下地保護膜の膜減りが生じ、膜減りが大きい場合には、さらに下層のシリコン膜103にダメージを与えてしまう。
First, the reason for stopping the supply of the halogen compound gas (or reducing the addition amount) will be described. It is also possible to continue the supply of the halogen compound gas and remove the resist
そこで、本実施の形態においては、変質層107aの除去が終了した後は、ハロゲン化合物ガスの添加を停止し、下地保護膜105やシリコン膜103へのダメージを防止する。
Therefore, in this embodiment mode, after the removal of the deteriorated
一方、酸素ガスの供給量を増加させる理由は、火炎中の酸素ラジカルを増加させ、分解反応速度を上げるためである。ここで、酸素は、水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molより酸素の組成比が大きくなるよう調整する。 On the other hand, the reason for increasing the supply amount of oxygen gas is to increase the oxygen radicals in the flame and increase the decomposition reaction rate. Here, as for oxygen, the mixed gas ratio of hydrogen and oxygen is adjusted so that the composition ratio of oxygen is larger than 2 mol: 1 mol which is the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O).
ここで、前述したように、燃料となる水素と酸素を水の電気分解によって得るので、水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molの水素及び酸素の混合ガスを容易に得ることができ、この混合ガスに別途酸素を添加することで、酸化雰囲気(酸素リッチ)を容易に設定できる。 Here, as described above, since hydrogen and oxygen as fuel are obtained by electrolysis of water, a mixed gas of 2 mol: 1 mol of hydrogen and oxygen, which is the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O), can be easily obtained. By adding oxygen to the mixed gas separately, an oxidizing atmosphere (oxygen rich) can be easily set.
従って、上記一連の処理における混合ガスの調整をまとめると、第1アッシングにおいては、図15(A)に示すように、水素及び酸素の混合ガスに、ハロゲン化合物ガスを添加し、第2アッシングにおいては、図15(B)に示すように、ハロゲン化合物ガスの添加を停止し、酸素の供給量を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molより酸素の組成比が大きい状態で行う。なお、もちろん第2アッシングにおいて、酸素および水素の供給量を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molの組成比で行ってもよい。 Therefore, the adjustment of the mixed gas in the series of processes is summarized as follows. In the first ashing, as shown in FIG. 15A, a halogen compound gas is added to the mixed gas of hydrogen and oxygen, and the second ashing is performed. As shown in FIG. 15B, the addition of the halogen compound gas is stopped, and the oxygen supply ratio is larger than the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O) of 2 mol: 1 mol. Do in state. Of course, in the second ashing, oxygen and hydrogen may be supplied at a composition ratio of 2 mol: 1 mol which is a stoichiometric composition ratio of water (H 2 O).
なお、フッ素ラジカル等による下地保護膜105やシリコン膜103へのダメージを防止するため、ガスバーナー22の外周に余剰ラジカルを吸引する吸気ノズル(孔)25を設けてもよい(図16参照)。この吸気ノズル25は、ガスバーナー22と連動して移動可能に設置される。また、この吸気ノズルは、例えば、減圧ポンプと接続され、吸気(排気)速度を調整できる。このような排気システムを、製造装置に加え、ガスバーナー22の外周に余剰ラジカルを吸引することで下地保護膜105やシリコン膜103へのダメージを防止することができる。この吸気ノズル25の吸気孔は、基板1から1〜10mmの位置に配置するのが好ましい。基板1と吸気孔との距離をD1とする。
In order to prevent damage to the underlying
また、上記レジスト除去工程においては、第1、第2アッシングの2工程でレジストの除去を行ったが、さらに、第3のアッシングを行い、3工程で行ってもよい。即ち、図17に示すように、第2アッシングを所定の期間で終了し、残存するレジスト膜107を、水酸基ラジカル(OH*)がリッチになるように、条件を調整し、処理する。水酸基ラジカル(OH*)をリッチにする方法の一例としては、供給ガスである水素ガス(H2)、酸素ガス(O2)の比率を、水(H2O)の化学量論組成である2mol:1molより酸素の組成比を大きくする(酸素リッチにする)ことが挙げられる。なお、供給ガス種を変える、もしくは、外部から火炎に対して励起エネルギーを与える等、他の方法で水酸基ラジカル(OH*)をリッチにすることも考えられる。
In the resist removal step, the resist is removed in two steps of the first and second ashing. However, the third ashing may be further performed in three steps. That is, as shown in FIG. 17, the second ashing is finished in a predetermined period, and the remaining resist
かかる処理によれば、レジスト膜107がアッシングされるとともに、その表面に水酸基(−OH)が付着し、レジスト膜107の表面が親水性となる。従って、図17(B)に示すように、アッシング(第3アッシング)終了時にレジスト膜107が僅かに残存していても、その後の洗浄(例えば水洗)により容易に残存するレジスト膜107を除去することができる。
According to this treatment, the resist
この水酸基ラジカル(OH*)は、酸化反応(分解反応)の反応活性種であり、アッシング反応にも深く関与する。従って、親水処理のみならず、通常のアッシング反応を促進させる意味でもその濃度が大きい方が好ましい。 This hydroxyl radical (OH * ) is a reactive species of the oxidation reaction (decomposition reaction) and is also deeply involved in the ashing reaction. Therefore, it is preferable that the concentration is large not only for hydrophilic treatment but also for promoting a normal ashing reaction.
従って、例えば、オゾン雰囲気における酸素ラジカルによるドライアッシングと本実施の形態の火炎を用いたアッシングとでは、その除去レートが、前者は3000Å/mimと、後者は10000Å/mim程度と考えられる。このように、レートが大きくなるのも反応活性種としての水酸基ラジカル(OH*)の寄与が大きいと考えられる。 Therefore, for example, in dry ashing using oxygen radicals in an ozone atmosphere and ashing using the flame of the present embodiment, the removal rate is considered to be about 3000 kg / mim for the former and about 10,000 kg / mim for the latter. Thus, it is thought that the contribution of the hydroxyl radical (OH * ) as the reactive species is also large that the rate is increased.
また、上記レジスト除去工程は、基板温度を100℃以下に設定して行うことが望ましい。この基板温度は、前述した温度調節52により行う(図1参照)。基板温度を制限する理由について図18を参照しながら説明する。
The resist removal step is preferably performed with the substrate temperature set to 100 ° C. or lower. This substrate temperature is performed by the
図18(A)に示すように、アッシングの初期段階においては、前述したように変質層107aがレジスト膜107の表面を覆う構造となっている。ここで、基板温度が高温になると内部のレジスト膜107の温度が上昇し、その構成物質である有機物等が揮発する。この際、レジスト膜107は、その表面が硬質の変質層107aで覆われているため、その内圧が上昇し、図17(B)に示すように、バーストが生じる。このバーストが生じると、変質層107aおよびレジスト膜107の破片が下地保護膜105の表面に付着し残渣(汚染物)となる。特に、変質層107aは、除去し難い膜であるため、バーストにより周囲に飛び散った後は、その除去が困難であることに加え、以降の処理においても、マスク的な機能により、その下部のエッチングやイオン注入等を阻害し、素子特性を劣化させる。従って、本実施の形態においては、基板温度を100℃以下に設定することにより、上記バーストを防止するのである。
As shown in FIG. 18A, at the initial stage of ashing, the altered
また、基板温度を100℃以上に設定する場合には、上記バーストによる残渣が生じ得るため、図19に示すような、吸気ノズル(孔)27を設けてもよい。この吸気ノズル27は、ガスバーナー22と連動して移動可能に設置される。また、この吸気ノズルは、例えば、減圧ポンプと接続され、吸気(排気)速度を調整できる。このような排気システムを、製造装置に組み込むことで、レジスト残渣を排気することができ、残渣による汚染の低減を図ることができる。この吸気ノズル25の吸気孔は、基板1から1〜10mmの位置に配置するのが好ましい。基板1と吸気孔との距離をD2とする。また、この吸気ノズル27を前述の吸気ノズル25と兼ねてもよい。図19(A)は、吸気ノズル27をガスバーナー22の略延在方向に配置した場合を示し、図19(B)は、吸気ノズル27をガスバーナー22の延在方向と垂直方向(基板100と平行)に配置した場合を示す。かかる機構を有する場合には、基板温度を上昇させることができるため、レジスト膜107のアッシングを高速に行うことができる。
Further, when the substrate temperature is set to 100 ° C. or higher, a residue due to the burst may be generated. Therefore, an intake nozzle (hole) 27 as shown in FIG. 19 may be provided. The
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、薬液や高価な装置を用いることなく、精度良くレジスト膜を除去することができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, the resist film can be accurately removed without using a chemical solution or an expensive apparatus.
なお、本実施の形態のレジスト膜除去方法は、例えば、ガラス基板上にLDD(Lightly Doped Drain Structure)構造のTFT(薄膜トランジスタ)を形成する際の、低濃度ソース、ドレイン領域の形成時などに適用可能である。即ち、ガラス基板上のシリコン膜上にゲート電極を形成した後、このゲート電極より幅が広いレジスト膜を形成し、イオン打ち込みを行った後、レジスト膜を除去する。このレジスト膜の除去の際に、本実施の形態を用いることができる。なお、この後、ゲート電極をマスクにイオン打ち込みを行ない高濃度ソース、ドレイン領域を形成する。 The resist film removal method of the present embodiment is applied to, for example, the formation of a low concentration source and drain region when forming a TFT (Thin Film Transistor) having an LDD (Lightly Doped Drain Structure) structure on a glass substrate. Is possible. That is, after forming a gate electrode on a silicon film on a glass substrate, a resist film having a width wider than the gate electrode is formed, and after ion implantation, the resist film is removed. This embodiment mode can be used when the resist film is removed. Thereafter, ion implantation is performed using the gate electrode as a mask to form high concentration source and drain regions.
また、本実施の形態においては、イオン注入時にレジスト膜107の表面に変質層107aが形成された場合について説明したが、例えば、前述した炭化されたレジスト層(C)は、プラズマエッチング等の際にも形成され得る。従って、エッチング時に生じたレジスト膜の変質層にも適用可能である。もちろん、変質層が形成されていないレジスト膜の除去にも適用可能である。なお、この場合、ハロゲン化合物ガスの添加の必要はない。
In this embodiment, the case where the altered
また、本実施の形態においては、ノボラック樹脂系のレジスト膜を例に説明したが、他のレジスト膜にも適用可能である。レジスト膜は有機系の樹脂であり、イオン注入やプラズマ雰囲気下においてその構成元素が重合し、変質層を形成しやすい。従って、ノボラック樹脂系のレジスト膜のみならず、広く有機化合物であるレジスト膜の除去に適用可能である。特に、化学増幅型系のレジスト膜は、KrFステッパを用いても除去し難く、その膜厚を低減することで、除去効率を図っている。このような化学増幅型系のレジスト膜に対しても、本実施の形態によれば、効率的にレジスト膜をアッシングすることが可能である。 In this embodiment, a novolak resin-based resist film has been described as an example, but the present invention can also be applied to other resist films. The resist film is an organic resin, and its constituent elements are polymerized in an ion implantation or plasma atmosphere, and a deteriorated layer is easily formed. Therefore, the present invention can be applied not only to removing a novolac resin-based resist film but also to removing a resist film that is an organic compound widely. In particular, the chemically amplified resist film is difficult to remove even when a KrF stepper is used, and the removal efficiency is achieved by reducing the film thickness. According to the present embodiment, it is possible to ash the resist film efficiently even for such chemically amplified resist films.
また、本実施の形態においては、基板としてガラス基板を用いた場合について説明したが、他の材料基板(例えば、シリコン基板)を用いてもよい。但し、ガラス基板は、熱による応力を受けやすく、歪や割れが生じやすい。従って、本実施の形態の火炎によれば、チャンバー全体を高温にする必要がないため、ガラス基板全体に加わる熱応力を低減することができるため、本実施の形態を適用して好適である。 In this embodiment, the case where a glass substrate is used as the substrate has been described, but another material substrate (for example, a silicon substrate) may be used. However, the glass substrate is easily subjected to heat stress, and is likely to be distorted and cracked. Therefore, according to the flame of the present embodiment, since it is not necessary to set the entire chamber to a high temperature, it is possible to reduce the thermal stress applied to the entire glass substrate. Therefore, this embodiment is suitable for application.
また、レジスト膜は、前述したTFT等、半導体装置(素子)の製造に欠かせない膜であり、その製造工程において、レジスト膜除去工程は、必須のものである。従って、本実施の形態のレジスト膜の除去方法は、半導体装置の製造方法や、この半導体装置を有する電子機器(たとえば、上記TFTを駆動素子として用いた電気光学装置)の製造方法にも適用可能である。 The resist film is an indispensable film for manufacturing a semiconductor device (element) such as the above-described TFT, and the resist film removing process is indispensable in the manufacturing process. Therefore, the resist film removal method of the present embodiment can also be applied to a method for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing an electronic device having the semiconductor device (for example, an electro-optical device using the TFT as a drive element). It is.
また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。 In addition, the examples and application examples described through the embodiments of the invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements. The present invention is described in the description of the embodiments described above. It is not limited.
11…水タンク、12…電気分解槽、15…ガスコントローラ、21…チャンバー(処理室)、22…ガスバーナー、22a…導気管、22b…遮蔽器、22c…燃焼室、22d…ノズル、22e…流出口、25…吸気ノズル、27…吸気ノズル、29…残渣、51…ステージ部、100…ガラス基板(基板)、103…シリコン膜、103a…不純物領域、105…下地保護膜、N…ノーマルレジスト層、C…炭化されたレジスト層、DC…不純物がドープされ、かつ炭化されたレジスト層
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記レジスト膜に、水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理を施すことにより、前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of removing a resist film formed on a substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the resist film is removed by subjecting the resist film to a treatment using a flame of a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a heat source.
排気口が火炎の近傍に形成された前記ガスバーナーを用いた処理であって、
前記レジスト膜の変質層の破片を前記排気口より吸引しつつ行われることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 The processing is as follows:
A treatment using the gas burner in which an exhaust port is formed in the vicinity of a flame,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the process is performed while sucking debris of the deteriorated layer of the resist film from the exhaust port.
(a)基板上に形成されたレジスト膜をマスクに不純物イオンを注入する工程と、
(b)前記レジスト膜を除去する工程であって、
(b1)前記レジスト膜の表面に形成された変質層を除去する第1工程と、(b2)前記変質層内部のレジスト膜を除去する第2工程と、を有する前記レジスト膜を除去する工程と、を有し、
前記(b1)工程は、燃料となる水素および酸素の混合ガスにハロゲン化合物ガスを添加したガスバーナーの火炎を熱源とした第1処理を施す工程であって、
前記(b2)工程は、前記第1処理より前記ハロゲン化合物ガスの添加量が少ないガスバーナーの火炎を熱源とした第2処理を施す工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(A) implanting impurity ions using a resist film formed on the substrate as a mask;
(B) removing the resist film,
(B1) removing the resist film, comprising: a first step of removing the altered layer formed on the surface of the resist film; and (b2) a second step of removing the resist film inside the altered layer. Have
The step (b1) is a step of performing a first treatment using a flame of a gas burner in which a halogen compound gas is added to a mixed gas of hydrogen and oxygen serving as a fuel as a heat source,
The step (b2) is a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second process is performed using a flame of a gas burner in which the amount of the halogen compound gas added is smaller than that of the first process, as a heat source.
水素及び酸素の混合ガスを燃料とするガスバーナーの火炎を熱源とした処理であって、
前記水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molとした場合より酸素ラジカル(O*)がリッチな状態で行われる処理と、
この後に、前記水素及び酸素の混合ガス比を水(H2O)の化学量論組成比である2mol:1molとした場合より水酸基ラジカル(OH*)がリッチな状態で行われる処理と、を有することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方法。 The step (b2)
A process using a flame of a gas burner using a mixed gas of hydrogen and oxygen as a heat source,
A treatment in which oxygen radicals (O * ) are richer than when the mixed gas ratio of hydrogen and oxygen is 2 mol: 1 mol which is the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O);
Thereafter, the treatment is performed in a state where the hydroxyl radical (OH * ) is richer than when the mixed gas ratio of hydrogen and oxygen is 2 mol: 1 mol which is the stoichiometric composition ratio of water (H 2 O). 10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, further comprising:
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を有する電子機器の製造方法。
A method of manufacturing an electronic apparatus having a semiconductor device,
The manufacturing method of the electronic device which has a manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1 thru | or 11.
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