JP2003282436A

JP2003282436A - 基板の熱処理装置

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Publication number: JP2003282436A
Application number: JP2002082921A
Authority: JP
Inventors: Tatsufumi Kusuda; 達文楠田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP3986342B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】基板上のシリコン膜を十分に均一に熱処理する
ことが可能な装置寿命の改善された熱処理装置を提供す
る。【解決手段】熱処理室６５内には、フラッシュ加熱手段
８０と予備加熱手段９０がガラス基板Ｗを挟んで上下に
配設されている。予備加熱手段９０は、ガラス基板Ｗを
摂氏２００度乃至摂氏４００度に予備加熱するためのも
のである。予備加熱されたガラス基板Ｗは、キセノンフ
ラッシュランプ８１の閃光照射により熱処理される。閃
光照射することで、ガラス基板Ｗ上の非晶質シリコン膜
は均一に加熱され、その結果、多結晶化される。キセノ
ンフラッシュランプ８１は閃光照射で予備加熱手段９０
が晒されないように閃光照射の仮想線Ｌ１より外れて配
置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を照射すること
により物質の特性改善を行う基板の熱処理装置に関し、
半導体基板並びに液晶表示装置用の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）等の製造時、非晶質シリコン膜を多結晶化す
る際に用いて特に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】高解像度ディスプレイ用として、スイッ
チング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を用いた小型、高精細のアクティブマトリスク型液
晶表示（ＬＣＤ）パネルが開発されている。ＬＣＤのア
クティブエレメントに多結晶シリコンＴＦＴを用いる
と、同一透明絶縁基板上に画素アレイ部と駆動アレイ部
とを同一プロセスで作製できるため、ワイヤーボンディ
ングや駆動ＩＣの実装等の工程を削減できる利点があ
る。

【０００３】多結晶シリコンＴＦＴは、絶縁表面を有す
る基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数十〜数百ｎｍ
程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する
技術である。ＴＦＴは特にＬＣＤのスイッチング素子と
した場合、駆動回路は数百ｋＨｚ以上の駆動周波数を要
するため、駆動回路を構成するためには活性層として多
結晶珪素膜（ポリシリコン膜）を利用したＴＦＴが必要
とされる。

【０００４】従来から結晶性の高いポリシリコン膜を作
製するためには高温アニールが必要とされていた。この
様なポリシリコン膜は高温ポリシリコンと一般的に呼ば
れている。高温ポリシリコン膜を形成するためには１０
００℃近いプロセス温度に耐えうる高い耐熱性を有する
基板が必要であり、そういった理由から現状では石英基
板（場合によってはシリコン基板）が用いられている。

【０００５】しかしながら、石英基板は単価が高く、製
造コストの増加、しいては製品コストの増加という問題
を抱えている。そのため、最近では安価なガラス基板上
に形成される低温ポリシリコン膜が注目されている。こ
の低温化技術は、プロセス温度を６００℃以下まで下げ
たもので、この温度領域であれば、安価で大面積のハー
ドガラス基板を使えるため、駆動回路一体型の大型ＬＣ
Ｄやより低コストの小型ＬＣＤが実現できる。

【０００６】しかし、この温度領域で高性能のポリシリ
コンＴＦＴを作ることは技術的に容易でなく、非晶質シ
リコン薄膜或いはポリシリコン薄膜にシリコンをイオン
注入して非晶質化したものに光を照射して多結晶化する
熱処理法がある。例えば、ガラス基板上に下地膜となる
絶縁膜としてＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成し、該
ＳｉＯ_２膜上に非晶質のアモルファスシリコン膜を減圧
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition＝化学蒸着）に
より形成し、レーザーアニール処理、固相成長処理、ラ
ンプアニール処理等の熱処理工程により、アモルファス
シリコン膜を結晶化させることにより、ポリシリコン膜
を形成する。

【０００７】そして、このポリシリコン膜に対し、ドナ
ーやアクセプタを所定量ドープすることにより、チャン
ネル形成用領域、ドレイン領域等を形成する。更に、ゲ
ート絶縁膜、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、
層間絶縁膜等を形成することにより、薄膜トランジスタ
を形成し、当該薄膜トランジスタを含む半導体装置を製
造する。

【０００８】さらに、結晶化されたポリシリコン膜にリ
ンやボロン等の不純物がドーピングされた構造の場合、
光照射処理がドーピング工程で打ち込まれた不純物の活
性化、および膜の界面の改質を目的として施される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。前述した従来の光照射熱処理方式では、液晶ガラ
スＴＦＴ基板の大型化に対応して光源と大型基板を相対
移動させて、光源による光照射領域を大型基板が通過す
ることで基板全面の光照射処理を行うものが特開２００
１−１１０７３８号公報として提案されている。この結
果、大型基板の処理を連続的に行うことができる利点が
ある。また、光源により基板を加熱するに先立って、予
備加熱手段により基板を予備加熱する熱処理装置が開示
されている。そして、上述した熱処理装置に使用される
予備熱手段としては、ランプ等の光源が使用される。一
方、光源としてはフラッシュランプ等を使用して基板の
表面に閃光を照射することにより、シリコン膜のみ短時
間に昇温させることが考えられる。

【００１０】しかしながら、閃光を使用して基板の表面
を昇温させる構成を採用した場合、基板を透過した閃光
や輻射熱により、結果として予備加熱手段のランプのフ
ィラメントが焼けたり、劣化を生じてしまう結果とな
る。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、安定して動作可能な基板の熱処理装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明は、基板に光を照射す
ることにより基板を熱処理する熱処理装置において、前
記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を
介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱す
る予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記
基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後
に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領
域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射す
ることで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温
させるフラッシュ加熱手段と、を備え、前記予備加熱手
段と前記フラッシュ加熱手段を、前記光照射領域におけ
る垂線に対して同方向に傾斜させて配置したことを特徴
とする基板の熱処理装置である。

【００１３】本発明の作用は次のとおりである。請求項
１に係る発明の基板熱処理装置においては、基板が予備
加熱工程により昇温されており、閃光照射により処理温
度まで加熱される。この閃光は予めガラス基板が加熱さ
れているため、さほど高いエネルギーを必要としない。
また、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段は基板上の光
照射領域における垂線に対して同方向に傾斜させて配置
される。その結果、フラッシュ加熱手段により閃光の大
部分が予備加熱手段に至ることが防止される。よって、
予備加熱手段が閃光により劣化することがない。

【００１４】請求項２に係る発明は、基板に光を照射す
ることにより基板を熱処理する熱処理装置において、前
記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を
介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱す
る予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記
基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後
に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領
域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射す
ることで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温
させるフラッシュ加熱手段と、を備え、前記フラッシュ
加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上から外れた位置に
前記予備加熱手段を配置したことを特徴とする基板の熱
処理装置である。

【００１５】請求項２に係る発明によれば、また、フラ
ッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上から外れた
位置に予備加熱手段を配置される。その結果、フラッシ
ュ加熱手段により閃光の大部分が予備加熱手段に至るこ
とが防止される。よって、予備加熱手段が閃光により劣
化することがない。

【００１６】請求項３に係る発明は、請求項１および請
求項２に記載の基板の熱処理装置において、前記予備加
熱手段と前記フラッシュ加熱手段により生成される光照
射領域と、前記光照射領域内に配される前記基板とが相
対的に移動することを特徴とする。

【００１７】請求項３に係る発明によれば、基板が連続
的に全面が処理され、予備加熱手段とフラッシュ加熱手
段とを基板全面を覆うように配置しなくともよい。

【００１８】請求項４に係る発明は、請求項１から請求
項３に記載の基板の熱処理装置において、さらに、前記
予備加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の
表面側に光を検出する第一検出器と、前記フラッシュ加
熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の裏面側
に光を検出する第二検出器と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１９】請求項４に係る発明によれば、基板を透過
する光を第一と第二の検出器が検出する。その結果、例
えば、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段から光が照射
されていない等の不良を検出することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。＜第１実施例＞図１はこの発明の実施形態に係わる熱処
理装置の断面図であり、図２はその平面概要図である。
そして、図３は熱処理装置の内部の要部拡大図である。

【００２１】この熱処理装置は、上板６１、底板６２お
よび一対の側板６３、６４からなり、その内部に処理さ
れる基板として非晶質シリコン膜が形成されたガラス基
板Ｗを収納して熱処理するための熱処理室６５を備え
る。熱処理室６５を構成する各板６１、６２、６３、６
４は、例えば、ステンレス等の材料から構成され、後述
する閃光による熱処理工程中に輻射熱により変形を防止
するように表面を研磨している。また、熱処理室６５を
構成する空間には、後述するガラス基板Ｗをその下面か
ら支持し搬送するための搬送手段７０が配置されてい
る。

【００２２】熱処理室６５内の搬送手段７０は、複数の
搬送ローラ７１が開口部６６の近傍から内部に向かって
配設されている。搬送ローラ７１は熱処理室６５を形成
する側板の外部に配置された図示しない駆動源より駆動
を受けて正逆回転し、その上方でガラス基板Ｗを搬送す
るものである。

【００２３】また、熱処理室６５を構成する側板６４に
は、ガラス基板Ｗの搬入および搬出を行うための開口部
６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に
回動するゲートバルブ６８により開閉可能となってい
る。ガラス基板Ｗは、開口部６６が解放された状態で、
図示しない搬送ロボットにより熱処理室６５内に搬入さ
れる。

【００２４】熱処理室６５の搬送手段７０の上方には、
フラッシュ加熱手段８０が配置される。フラッシュ加熱
手段８０は、図３に拡大して示すように棒状のキセノン
フラッシュランプ８１が搬送手段７０と平行に１個列設
されている。また、キセノンフラッシュランプ８１の上
方にはリフレクタ８２が、下方には集光器としてのレン
ズ８３が配設されている。

【００２５】このキセノンフラッシュランプ８１は、そ
の内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデン
サーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管
と、このガラス管の外周部に巻回されたトリガー電極と
を備える。キセノンガスは電気的に絶縁体であることか
ら、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しか
しながら、トリガー電極に高電圧を加えて絶縁を破壊し
た場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管
内に流れ、その時のジュール熱でキセノンガスが加熱さ
れて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ８
１においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが
０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンドという極めて
短い光パルスに変換されることから、連続点灯に光源に
比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。

【００２６】レンズ８３は、図４にその側面図を示すよ
うに、石英製の周辺露光均一化用の偏光レンズ８３１
と、偏光レンズ８３１のガラス基板W側に石英ガラス又
は拡散ガラスよりなるガラス板８３２が配設されてい
る。

【００２７】キセノンフラッシュランプ８１からの閃光
及びリフレクタ８２からの反射光はレンズ８３により集
光され、搬送手段７０上に位置するガラス基板Ｗの表面
上に帯状の光照射領域Ｍ１を生成する。この光照射領域
Ｍ１は、キセノンフラッシュランプ８１とレンズ８３を
結ぶ仮想線Ｌ１がガラス基板Ｗ表面で交わる点Ｐ１を中
心にガラス基板Ｗの搬送方向Ｆに広がりを有すると共
に、ガラス基板Ｗの幅方向（搬送方向に垂直な方向）と
同じ長さの帯び状を有する。また、ガラス基板Ｗの搬送
方向Ｆに沿った端部は偏光レンズ８３１より光を集光す
ることで、ガラス基板Ｗの端部における熱勾配を補正す
るようにしている。

【００２８】そして、キセノンフラッシュランプ８１と
光照射領域Ｍ１の点Ｐ１を結ぶ仮想線Ｌ１はガラス基板
Ｗ表面の垂線Ｌ２に対してガラス基板Ｗの搬送方向Ｆと
は逆に角度αを有してキセノンフラッシュランプ８１が
傾斜させて配置される。この角度αは、０＜α＜９０度
の範囲で好ましくは４５度に設定される。

【００２９】熱処理室６５の搬送手段７０の下方には、
ガラス基板Ｗを予備加熱するための予備加熱手段９０が
配置される。予備加熱手段９０は、棒状のハロゲンラン
プ９１が搬送手段７０と平行に１個列設されている。ま
た、ハロゲンランプ９１の近傍にはリフレクタ９２が、
上方には集光器としてのレンズ８３と同様の構成でレン
ズ９３が配設されている。

【００３０】このハロゲンランプ８１は、その点灯及び
リフレクタ８２からの反射光がレンズ９３により集光さ
れ、搬送手段７０上に位置するガラス基板Ｗの裏面上に
帯状の光照射領域Ｍ２を生成する。この光照射領域Ｍ２
は、ハロゲンランプ９１とレンズ９３を結ぶ仮想線Ｌ３
がガラス基板Ｗ表面で交わる点、即ち、前述の点Ｐ１を
中心にガラス基板Ｗの表面側の光照射領域Ｍ１と同等の
大きさを有するように設定される。その結果、ガラス基
板Ｗは同じ領域部位が表裏面から光照射加熱される。

【００３１】そして、ハロゲンランプ９１と光照射領域
Ｍ２の点Ｐ１を結ぶ仮想線Ｌ３はガラス基板Ｗ表面の垂
線Ｌ２に対してガラス基板Ｗの搬送方向Ｆとは逆に角度
αを有してハロゲンランプ８１が傾斜させて配置され
る。この角度αは、０＜α＜９０度の範囲で好ましくは
４５度に設定される。すなわち、キセノンフラッシュラ
ンプ８０と同方向に同じ傾斜角度で傾斜される。

【００３２】さらに、ガラス基板Ｗの搬送方向Ｆ下流側
には、ガラス基板Ｗの表面上方に第一検出器９５が、ガ
ラス基板Ｗの裏面下方に第二検出器８５が配置される。
第一検出９５は、ハロゲンランプ９１と光照射領域Ｍ２
を結ぶ仮想線Ｌ３上でガラス基板Ｗの表面側に透過する
光を集光するレンズ９６と受光器９７より構成される。
第二検出器８５は、キセノンフラッシュランプ８１と光
照射領域Ｍ１を結ぶ仮想線Ｌ１上でガラス基板Ｗの裏面
側に透過する光を集光するレンズ８６と受光器８７より
構成される。これらの受光器８７、９７より光が検出さ
れると、その信号が後述する制御部１００に入力され
る。

【００３３】図１に示すガラス基板Ｗの搬入・搬出位置
は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から
搬入したガラス基板Ｗを搬送ローラ７１上に載置し、あ
るいは、搬送ローラ７１上に載置されたガラス基板Ｗを
開口部６６から搬出するための状態である。

【００３４】図１に示す状態からガラス基板Ｗの熱処理
状態は、ガラス基板Ｗに対して熱処理を行うため、搬送
ローラ７１の回転によりガラス基板Ｗが熱処理室６５内
に搬送される。この搬送過程で、ガラス基板Ｗは搬送ロ
ーラ７１間に設定される光照射領域Ｍ１、Ｍ２によりそ
の表裏面を加熱され、順次移動しながら全面が光照射加
熱される。ガラス基板Ｗの全面が搬送方向Ｆ下流側に到
達すると、搬送ローラ７１が逆転しガラス基板Ｗを搬入
・搬出位置へ戻す。

【００３５】熱処理室６５における開口部６６と逆側の
側板６３には、導入路７５が形成されている。この導入
路７５は、後述する大気解放時に空気を導入するための
ものである。なお、空気を導入する代わりに、窒素ガス
等を導入するようにしてもよい。

【００３６】一方、熱処理室６５における底板６２に
は、排出路７６が形成されている。この排出路７６は、
開閉弁７７を介して真空ポンプ等の減圧機構と接続され
ている。この排出路７６、開閉弁７７および図示しない
減圧機構は、この発明に係る減圧手段を構成する。

【００３７】制御部１００は、フラッシュ加熱手段８０
と予備加熱手段９０による熱処理工程、第一検出器９５
と第二検出器８５によるランプの状態の検出、搬送手段
７０とゲートバルブ６８を制御するガラス基板Ｗの搬送
動作、熱処理室６５内の雰囲気を減圧手段により制御す
る。

【００３８】次に、この発明に係る熱処理装置によるガ
ラス基板Ｗの熱処理動作について説明する。図５はこの
発明に係る熱処理装置によるガラス基板Ｗの熱処理動作
を示すフローチャートであり、図６はそのときのガラス
基板Ｗの温度の推移を示すグラフとガラス基板の搬送タ
イミングを示すものである。

【００３９】まず、基板として図７に示すように０．
５〜１．１mm厚（代表的には０．７ｍｍ厚）のガラス板
Ｗ１を用意する。ガラス板Ｗ１はＬＣＤ表示装置に一般
的に使用されるものである。以上の様なガラス板Ｗ１を
用意したら、ガラス板Ｗ１に対して非晶質シリコン膜Ｗ
２を成膜し、ガラス基板Ｗを構成する。

【００４０】この熱処理装置においては、ゲートバルブ
６８が開いた状態で、図示しない搬送ロボットにより開
口部６６を介してガラス基板Ｗが搬入され、搬送ローラ
７１上で搬入・搬出位置に載置される。ガラス基板Ｗの
搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８によ
り閉鎖される（ステップＳ１）。しかる後、搬送ローラ
７１が図６のタイミングＴ１１で回動を開始しガラス基
板Ｗを搬送方向Ｆに移動させる。

【００４１】予備加熱手段は９０は、ハロゲンランプ９
１が搬送ローラ７１の動作と同時、または、光照射領域
Ｍ２にガラス基板Ｗの第一の被処理部位が達したことを
図示しない検出手段により検出した時点より点灯を開始
される。このため、ガラス基板Ｗの裏面から予備加熱さ
れ、図６に示すように、ガラス基板Ｗの温度が順次上昇
する（ステップＳ２）。

【００４２】この予備加熱手段９０の点灯と並行して、
熱処理室６５内を減圧する（ステップＳ３）。すなわ
ち、開閉弁７７を解放して導入路７５を図示しない減圧
機構と接続することにより、熱処理室６５内を排気して
減圧する。このときには、後述する諸効果を効果的に奏
せしめるため、熱処理室６５内を１／１０気圧乃至１／
１０００気圧まで減圧することが好ましい。

【００４３】ガラス基板Ｗが搬送され、表面上の第一の
被処理部位が光照射領域Ｍ２と重なったときに制御部１
００は搬送ローラ７１の駆動を停止する。

【００４４】この状態において、ガラス基板Ｗは予備加
熱手段９０で継続して加熱される。そして、ガラス基板
Ｗの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、ガ
ラス基板Ｗの表面温度、即ち、非晶質シリコン膜Ｗ１が
予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する（ス
テップＳ４）。

【００４５】なお、この予備加熱温度Ｔ１は、摂氏２０
０度乃至摂氏４００度程度の温度である。ガラス基板Ｗ
をこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、
非晶質シリコン膜Ｗ１が多結晶化してしまうことはな
い。また、ガラス板Ｗ１がそりや歪みを生じることもな
い。

【００４６】そして、ガラス基板Ｗの表面温度が図６に
示す予備加熱温度Ｔ１となった直後に、キセノンフラッ
シュランプ８１を点灯してフラッシュ加熱を行う（ステ
ップＳ５）。このフラッシュ加熱工程におけるキセノン
フラッシュランプ８１の点灯時間は、０．１ミリセカン
ド乃至１０ミリセカンド程度の時間で、可視光から赤外
に渡る波長で１０乃至３０Ｊ／ｃｍ^２のエネルギー範囲
で光照射領域Ｍ１を照射する。このように、キセノンフ
ラッシュランプ８１においては、予め蓄えられていた静
電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換さ
れることから、極めて強い閃光が照射されることにな
る。

【００４７】この状態において、ガラス基板Ｗの表面温
度は、図６に示す温度Ｔ２となる。この温度Ｔ２は、摂
氏５００度乃至摂氏６００度程度のガラス基板Ｗの処理
に必要な温度である。ガラス基板Ｗの表面がこのような
処理温度Ｔ２にまで昇温された場合においては、非晶質
シリコン膜Ｗ２を結晶化し、ポリシリコン膜とする。こ
の状態において、ガラス基板W上の光照射された光照射
領域Ｍ１の非晶質シリコン膜W２は、光エネルギーによ
り溶融し、再結晶化してポリシリコン膜に変わる。

【００４８】この時の光照射エネルギーは、被照射され
る非晶質シリコン膜Ｗ２の膜厚により適宜調整されるも
のであるが、予備加熱工程により予め昇温されるため、
上述の範囲で調整される。

【００４９】このとき、ガラス基板Ｗの表面温度が０．
１ミリセカンド乃至１０ミリセカンド程度の極めて短い
時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、ガラス基
板Ｗ上の非晶質シリコン膜W２の再結晶は短時間で完了
する。従って、処理時間が短縮されるとともにガラス板
Ｗ１が昇温されることを防止することが可能となる。

【００５０】また、キセノンフラッシュランプ８１を点
灯してガラス基板Ｗを加熱する前に、予備加熱手段９０
を使用してガラス基板Ｗの表面温度を摂氏２００度乃至
摂氏４００度程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱している
ことから、キセノンフラッシュランプ８１によりガラス
基板Ｗを摂氏５００度乃至摂氏６００度程度の処理温度
Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。

【００５１】このフラッシュ加熱工程において、熱処理
室６５を構成する各板６１、６２、６３、６４は非晶質
シリコン膜W２に吸収されなかった光線をうける。しか
しながら、各板６１、６２、６３、６４は表面研磨され
たアルミニウムから構成されていることから、各板６
１、６２、６３、６４に熱による変形が生ずることはな
い。

【００５２】また、上述したフラッシュ加熱工程は、減
圧下で実行される。このため、従来のように熱処理室６
５内で気体が反応してパーティクルを拡散させたりガラ
ス基板Ｗを移動させたりすることはない。

【００５３】同様に、熱処理室６５を減圧することによ
り、熱処理室６５内で対流が発生することなく、予備加
熱工程およびフラッシュ加熱工程において、ガラス基板
Ｗの全面を均一に加熱することが可能となる。

【００５４】同様に、キセノンフラッシュランプ８１と
ハロゲンランプ９１は角度αで傾斜して配置されている
ので、それぞれの照射光は仮想線Ｌ１、Ｌ３に沿って進
行するとガラス基板Ｗを透過しても互いに照射光に直接
晒されない。その結果、夫々のランプを構成するフィラ
メント等の構成部品が照射光や輻射熱により劣化するこ
とが防止される。特に、ハロゲンランプ９１は、キセノ
ンフラッシュランプ８１の強い閃光に直接的に晒されな
いので、より長い寿命で使用することができる。

【００５５】さらには、熱処理室６４内を減圧すること
により、熱処理室６５内から酸素や有機物を排除するこ
とが可能となる。このため、熱処理室６５を構成する材
料の酸化や有機物の黒化に起因する熱処理装置の寿命の
低下を防止することが可能となる。

【００５６】第一の熱処理部位の熱処理が完了すると、
再度、搬送ローラ７１がタイミングＴ１２から駆動され
第二の熱処理部位が搬送されてくるステップ搬送Ｓ６が
行われる。このステップ搬送Ｓ６の搬送距離は、光照射
領域Ｍ１と同等の搬送方向Ｆ長さか、僅かに短い距離に
設定される。そうすることで、隙間無くガラス基板W全
面を光照射領域Ｍ１と同等の範囲の熱処理部位を順次移
動して処理を行うことができる。

【００５７】そして、ガラス基板Wの後端が光照射領域
Ｍ１を通過しない限り、ステップＳ７でステップＳ４に
戻って、第一の熱処理部位と同様に光照射加熱による予
備加熱からフラッシュ加熱に至る熱処理が行われる。ス
テップ搬送Ｓ６中も予備加熱手段９０による予備加熱は
継続され、予備加熱温度Ｔ１に到達するとフラッシュ加
熱Ｓ５を行う。この動作の繰り返しで、ガラス基板Ｗの
表面全てが熱処理される。

【００５８】ガラス基板ＷのステップＳ４からステップ
Ｓ７の熱処理工程中、第一検出器９５と第二検出器８５
は常時、照射光を検出している。そして、夫々が受光器
９７と受光器８７からの検出信号を制御部１００に送信
している。そうすることで、制御部１００は予め設定さ
れたプログラムに従ったタイミングでキセノンフラッシ
ュランプ８１と、ハロゲンランプ９１が点灯を行ってい
るかを監視する。制御部１００は、それぞれのランプが
点灯するタイミングで受光器８７、９７からの信号を受
信しない場合、ガラス基板Ｗの処理不良を防止するため
に、例えば熱処理装置を停止したり、異常を操作パネル
に表示する等、構成することができる。この構成によれ
ば、光照射熱処理中にランプの異常が確認されるので、
より迅速に異常時の対応が可能となる。

【００５９】なお、第一検出器９５と第二検出器８５に
よる光の検出は、光加熱処理工程中に行っている場合、
ガラス基板Ｗを透過する光を検出するので、受光器８
７、９７による信号をレベルが小さくなるので、制御部
１００による判断フロー中の設定レベルを予め実験等で
求めておいた値にする必要がある。

【００６０】ガラス基板Ｗの後端が光照射領域Ｍ１を通
過してことを検出したことで熱処理工程が終了すれば、
開閉弁７７を閉止するとともに導入路７６から空気を導
入することにより、熱処理室６５を大気解放する（ステ
ップＳ８）。そして、予備加熱手段９０のハロゲンラン
プ９１を消灯する（ステップＳ９）。また、制御部１０
０はタイミングＴ１１０で搬送ローラ７１を逆転させガ
ラス基板Ｗの搬出位置まで搬送し停止する。

【００６１】なお、ガラス基板Ｗの表面温度が予備加熱
温度Ｔ１となった直後にフラッシュ加熱を行うのは、次
のような理由による。この発明に係る熱処理装置におい
ては、ガラス基板Ｗの表面温度が予備加熱温度Ｔ１とな
った直後にフラッシュ加熱を行うことにより、フラッシ
ュ加熱が、ガラス基板Ｗが予備加熱温度Ｔ１より高い温
度となった時点で実行されることを防止する。

【００６２】それとともに、ガラス基板Ｗの全面の加熱
工程完了後に熱処理室６５内を大気解放することにより
熱処理室６５内を降温している。

【００６３】熱処理室６５の大気解放が完了すれば、ゲ
ートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放
される。そして、搬送ローラ７１上に載置されたガラス
基板Ｗが図示しない搬送ロボットにより搬出される（ス
テップＳ８）。

【００６４】以上に説明したように、本発明による熱処
理により良質な多結晶シリコン膜が得られ、その結果、
特性の優れたＴＦＴが得られる。また装置が小型化で
き、部品寿命が向上し、その結果、例えば、ＴＦＴを用
いた液晶表示（ＬＣＤ）パネルを低コストで製造するこ
とができる。

【００６５】次に、この熱処理装置におけるメンテナン
ス工程に関して説明する。フラッシュ加熱手段８０と予
備加熱手段９０は、それぞれの光照射の方向に第一検出
器９５と第二検出器８５が配置される。ガラス基板Ｗが
搬入されていない状態で、キセノンフラッシュランプ８
１とハロゲンランプ９１の個別点灯を図示しない操作部
より設定し、制御部１００により点灯制御する。この点
灯による光照射を受光器８７、９７で検出した信号を制
御部１００に入力する。そして、この信号のＯＮ／ＯＦ
Ｆもしくは強弱で、点灯状態を判断する。

【００６６】すなわち、キセノンフラッシュランプ８１
が異常で点灯しなかった場合、レンズ８６を介して受光
器８７に受光された光が無いので第二検出器８５からは
信号を出力されない。その結果、キセノンフラッシュラ
ンプ８１の異常を操作部に表示することでメンテナンス
を操作者に促す。

【００６７】こうすることで、キセノンフラッシュラン
プ８１の点灯不良を密閉された熱処理室６５内で確認で
きる。また、点灯状態が微弱な場合でも、最も光照射強
度が強い部位にて集光してすることで検出することがで
きる。また、熱処理室６５内での反射光があったとして
も、集光される検出光に対して影響が少なく、より正確
に検出することができる。

【００６８】また、予備加熱手段９０のはハロゲンラン
プ９１に対応した第一検出器９５の場合も同様に、ハロ
ゲンランプ９１の点灯状態を正確に検出することが可能
となる。

【００６９】次に、図８を参照して、本発明の第二実施
例に関して説明する。図８は熱処理装置の内部の要部拡
大図である。すなわち、フラッシュ加熱手段８０と予備
加熱手段９０を光照射領域Ｍ１における垂線Ｌ２に対し
て同方向に傾斜させて配置するのではなく、フラッシュ
加熱手段９０の仮想線Ｌ１から外れた位置に予備加熱手
段９０を配置することで、互いの照射光に直接晒されな
いように構成しても良い。この構成の場合、ガラス基板
Ｗの表面側ではフラッシュ加熱手段８０に近接して第二
検出器９５を配置できるので、その配置位置はフラッシ
ュ加熱手段８０からの照射光が進む方向とは逆になり、
第二検出器９５へのフラッシュ加熱手段８０からの光の
影響を小さくすることができる。同様にガラス基板Ｗの
裏面側では第一検出器８５を予備加熱手段９０からの影
響が小さい部位に配置することができる。

【００７０】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、以下のように他の形態でも実施する
ことができる。

【００７１】（１）上記の実施例において非晶質シリコ
ン膜を多結晶化する例で説明したが、表面上にシリコン
膜が形成されたガラス基板として、前述の非晶質シリコ
ン膜が形成されたガラス基板の他に、窒化シリコン膜が
形成されたガラス基板上や、多結晶シリコン膜が形成さ
れたガラス基板上のように種々のシリコン膜が形成され
たガラス基板に対して、本発明の熱処理方法は実施でき
る。例えば、ＣＶＤ法により形成した多結晶シリコン膜
にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコ
ン膜を形成し、更に、その上に反射防止膜となる酸化シ
リコン膜を形成する。この状態で、非晶質シリコン膜の
全面に光照射し、本発明による熱処理を施し非晶質シリ
コン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成する場合
にも適用できる。

【００７２】（２）また、ガラス基板上に下地ＳｉＯ_２
膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜
を有し、ポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をド
ーピングされた構造のＴＦＴ基板を、本発明により熱処
理してもよい。このような光照射処理が施される目的
は、主にドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性
化、および膜の改質にある。この処理においては均一な
処理を施すことが可能となる。

【００７３】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、大型基板を光照射によ
り予備加熱した後、フラッシュ加熱することで、膜の光
照射による熱処理を均一に行うことが可能となる。その
際、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段が互いに照射光
に晒されないので、部品の劣化を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱処理装置の側断面図である。

【図２】この発明に係る熱処理装置の平面図である。

【図３】この発明に係る熱処理装置の要部拡大図であ
る。

【図４】フラッシュ加熱手段８０の構成を示す説明図で
ある。

【図５】この発明に係る熱処理装置によるガラス基板Ｗ
の熱処理動作を示すフローチャートである。

【図６】ガラス基板Ｗの処理温度の推移と搬送タイミン
グを示すグラフである。

【図７】ガラス基板Ｗを示す断面図である。

【図８】この発明に係る熱処理装置の第二実施例を示す
要部拡大図である。

【符号の説明】

６１上板６２底板６３、６４側板６５熱処理室６６開口部６８ゲートバルブ８０フラッシュ加熱手段８１キセノンフラッシュランプ８５第二検出器９０予備加熱手段９１ハロゲンランプ９５第一検出器１００制御部７０搬送手段７１搬送ローラーＭ１、Ｍ２光照射領域Ｌ１、Ｌ３仮想線Ｌ２垂線ＨオーバーシュートＴ１予備加熱温度Ｔ２処理温度Ｗガラス基板Ｗ１ガラス板Ｗ２非晶質シリコン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に光を照射することにより基板を熱
処理する熱処理装置において、前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器
を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱
する予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設
定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面
で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対し
て集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱
された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加
熱手段と、を備え、前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段を、前記光
照射領域における垂線に対して同方向に傾斜させて配置
したことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】基板に光を照射することにより基板を熱
処理する熱処理装置において、前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器
を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱
する予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設
定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面
で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対し
て集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱
された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加
熱手段と、を備え、前記フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上か
ら外れた位置に前記予備加熱手段を配置したことを特徴
とする基板の熱処理装置。
【請求項３】請求項１および請求項２に記載の基板の
熱処理装置において、前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段により生成
される光照射領域と、前記光照射領域内に配される前記
基板とが相対的に移動することを特徴とする基板の熱処
理装置。
【請求項４】請求項１から請求項３に記載の基板の熱
処理装置において、さらに、前記予備加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上
で前記基板の表面側に光を検出する第一検出器と、前記
フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記
基板の裏面側に光を検出する第二検出器と、を備えたこ
とを特徴とする基板の熱処理装置。