(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
前記レジスト膜は、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ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記処理は、前記混合ガスに、さらにハロゲン化合物ガスを添加して行われることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ハロゲン化合物ガスは、フッ化炭素ガスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記処理は、前記ガスバーナーの火炎を前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ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記レジスト膜の除去は、前記基板温度を１００℃以下に保持しつつ行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記処理は、前記ガスバーナーの走査速度もしくは前記基板と前記火炎との距離を調整することにより、前記基板温度を調整しつつ行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記処理は、
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。
【請求項９】
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）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。
【請求項１０】
前記（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、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より酸素の組成比が大きい状態で行う処理であ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。
【請求項１１】
前記（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、
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。
【請求項１２】
半導体装置を有する電子機器の製造方法であって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平７−２７３１８６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５７４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】実施の形態１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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】ノズルの高さと流出ガスの圧力との関係を示す図
【図８】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
【図９】ノズルと導気管との距離と基板温度との関係を示す図
【図１０】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
【図１１】レジスト変質層を示す断面図および組成図
【図１２】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
【図１３】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を示す図
【図１４】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
【図１５】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
【図１６】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
【図１７】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
【図１８】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
【図１９】バーストによる残渣の排気の様子を示す工程断面図
【符号の説明】
【００９９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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