JP2003209054A

JP2003209054A - 基板の熱処理方法および熱処理装置

Info

Publication number: JP2003209054A
Application number: JP2002293665A
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: 2001-11-12
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス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熱処理方法を提供することを目的
とする。【解決手段】熱処理室６５内には、熱拡散板７３と加
熱プレート７４とがこの順で配設されている。加熱プレ
ート７４は、ガラス基板Ｗを摂氏２００度乃至摂氏４０
０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６９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。

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方法および装
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を特にＬＣＤのスイッチング素子と
した場合、駆動回路には数百ｋＨｚ以上の駆動周波数が
要求されるため、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】従来より、安価にポリシリコン膜を作製す
る技術として非晶質シリコン薄膜或いは多結晶シリコン
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ＳｉＯ２（酸化シ
リコン）膜を形成し、該ＳｉＯ２膜上に非晶質のアモル
ファスシリコン膜を減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition＝化学気相蒸着）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（例えば、特許
文献１参照）。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【特許文献１】特開平１０−１７２９１９号公報

【０００８】

【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。

【０００９】前述した従来の光照射熱処理方式では、熱
処理工程における加熱度合い（例えば、レーザアニール
処理におけるレーザ照射エネルギ、或いはレーザ波長
等）によりポリシリコン膜の結晶化が大きく影響され
る。よって、この加熱度合いに対して最終的に得られる
薄膜トランジスタのトランジスタ特性は非常に敏感に反
応してしまう。即ち、特定のレーザ照射エネルギを設定
してレーザアニール処理を行う場合、照射装置の特性の
バラツキや動作温度等の動作環境の変化により、このエ
ネルギが変位すると、当該レーザアニール処理を経て形
成されるポリシリコン膜の結晶化のバラツキが大きくな
り、薄膜トランジスタのしきい値電圧は、数ボルト程度
の範囲で、設計値から大きく外れてしまうのである。

【００１０】このため、レーザアニール処理時のレーザ
照射エネルギを、実用上極めて高精度で制御しないと一
定のトランジスタ特性を持つ薄膜トランジスタ等が安定
して得られない。即ち、現在普及している標準的なレー
ザ照射装置等を用いたのでは、一定のトランジスタ特性
を持つ薄膜トランジスタ等を含む半導体装置の製造が極
めて困難であり、製造された半導体装置が誤作動したり
不良品率が高くなってしまうという問題点がある。

【００１１】更に、ハロゲンランプを用いたランプアニ
ール処理では、シリコン膜に吸収される発光領域の発光
エネルギーは十分に高くなく、十分な処理を施すには光
強度を上げる、あるいは照射時間を長くする等の対処が
必要である。しかしながら、この場合、ガラス基板上の
シリコン膜のみならずガラス基板の温度を必要以上に上
昇させてしまい、結果として基板のそりや歪を生じてし
まう結果となる。

【００１２】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、比較的容易に一定且つ良好な特性を持
つ薄膜トランジスタ等の半導体素子を基板上に形成可能
な基板の熱処理方法および装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、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方法において、表面上にシリコ
ン膜が形成された基板を熱処理室に搬入する基板搬入工
程と、前記熱処理室内に搬入された前記基板を予備加熱
する予備加熱工程と、前記処理室内の前記基板があらか
じめ設定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板
に対して閃光を照射することにより、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工程
と、前記熱処理室内から前記基板を搬出する基板搬出工
程と、を備える。

【００１４】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
にかかる基板の熱処理方法において、前記予備加熱工程
においては前記基板を摂氏２００度乃至摂氏４００度の
温度に予備加熱する。

【００１５】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２の発明にかかる基板の熱処理方法において、前
記フラッシュ加熱工程においては照射強度を１０乃至３
０Ｊ／ｃｍ²としている。

【００１６】また、請求項４の発明は、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、
表面上にシリコン膜が形成された基板を保持する熱処理
室と、前記熱処理室内に保持された基板を予備加熱する
予備加熱手段と、あらかじめ設定された予備加熱温度ま
で前記予備加熱手段によって昇温された基板に対して閃
光を照射することにより当該基板を処理温度まで昇温さ
せるフラッシュ加熱手段と、を備える。

【００１７】また、請求項５の発明は、請求項４の発明
にかかる熱処理装置において、前記予備加熱手段に、前
記基板を摂氏２００度乃至摂氏４００度の温度に予備加
熱させている。

【００１８】また、請求項６の発明は、請求項４または
請求項５の発明にかかる熱処理装置において、前記フラ
ッシュ加熱手段の基板に対する照射強度を１０乃至３０
Ｊ／ｃｍ²としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００２０】図１および図２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３はその平面概要図
である。

【００２１】この熱処理装置は、透光板６１、底板６２
および一対の側板６３、６４からなり、その内部に非晶
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
成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を
有する材料から構成されている。また、熱処理室６５を
構成する底板６２には、後述する熱拡散板７３および加
熱プレート７４を貫通してガラス基板Ｗをその下面から
支持するための支持ピン７０が立設されている。

【００２２】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。

【００２３】熱処理室６５の上方には、棒状のキセノン
フラッシュランプ６９が互いに平行に複数個（この実施
形態においては２１個）列設されている。また、キセノ
ンフラッシュランプ６９の上方には、リフレクタ７１が
配設されている。なお、図６は、この実施形態に係るキ
セノンフラッシュランプ６９と後述する熱拡散板７３と
の配置関係を模式的に示す平面図である。

【００２４】このキセノンフラッシュランプ６９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６
９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。

【００２５】キセノンフラッシュランプ６９と透光板６
１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光
拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表
面に光拡散加工を施したものが使用される。

【００２６】熱処理室６５内には、熱拡散板７３と加熱
プレート７４とがこの順で配設されている。また、熱拡
散板７３の表面には、ガラス基板Ｗの位置ずれ防止ピン
７５が付設されている。

【００２７】加熱プレート７４は、ガラス基板Ｗを予備
加熱するためのものである。この加熱プレート７４は、
窒化アルミから構成され、その内部にヒータとこのヒー
タを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。
一方、熱拡散板７３は、加熱プレート７４からの熱エネ
ルギーを拡散してガラス基板Ｗを均一に加熱するための
ものである。この熱拡散板７３の材質としては、サファ
イア（酸化アルミニウム）や石英等の比較的熱伝導率が
小さいものが採用される。

【００２８】熱拡散板７３および加熱プレート７４は、
エアシリンダ７６の駆動により、図１に示すガラス基板
Ｗの搬入・搬出位置と図２に示すガラス基板Ｗの熱処理
位置との間を昇降する構成となっている。

【００２９】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を支持ピン７０上に載置し、ある
いは、支持ピン７０上に載置されたガラス基板Ｗを開口
部から搬出するため、熱拡散板７３および加熱プレート
７４が下降した位置である。この状態においては、支持
ピン７０の上端は、熱拡散板７３および加熱プレート７
４に形成された貫通孔を通過し、熱拡散板７３の表面よ
り上方に配置される。なお、図１においては、説明の便
宜上、本来側面図では図示されない熱拡散板７３および
加熱プレート７４の貫通孔を図示している。

【００３０】図２に示すガラス基板Ｗの熱処理装置は、
ガラス基板Ｗに対して熱処理を行うため、熱拡散板７３
および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方
に上昇した位置である。この状態においては、ガラス基
板Ｗはその下面を熱拡散板７３の表面に支持されて上昇
し、透光板６１に近接した位置に配置される。

【００３１】なお、加熱プレート７４を支持する支持部
材８０と熱処理室６５の底板６２との間には、熱拡散板
７３および加熱プレート７４がガラス基板Ｗの搬入・搬
出位置と熱処理位置との間を昇降する際に発生するパー
ティクルがガラス基板Ｗに付着することを防止するため
の蛇腹７７が配設されている。

【００３２】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７８が形成されている。この導入
路７８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。

【００３３】一方、熱処理室６５における底板６２に
は、排出路７９が形成されている。この排出路７９は、
開閉弁８１を介して真空ポンプ等の減圧機構と接続され
ている。

【００３４】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３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４はそのときのガラス
基板Ｗの温度の推移等を示すグラフである。

【００３５】まず、基板として図５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。

【００３６】この熱処理装置においては、熱拡散板７３
および加熱プレート７４が図１に示すガラス基板Ｗの搬
入・搬出位置に配置された状態で、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、支持ピン７０上に載置される。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、熱拡散板７３お
よび加熱プレート７４がエアシリンダ７６の駆動により
図２に示すガラス基板Ｗの熱処理位置まで上昇する。

【００３７】熱拡散板７３および加熱プレート７４は、
加熱プレート７４に内臓されたヒータの作用により、予
め加熱されている。このため、熱拡散板７３および加熱
プレート７４が図２に示すガラス基板Ｗの熱処理位置ま
で上昇した状態においては、ガラス基板Ｗが加熱状態に
ある熱拡散板７３と接触することにより予備加熱され、
図４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）。

【００３８】この予備加熱工程においては、ガラス基板
Ｗは熱拡散板７３を介して加熱プレート７４からの熱エ
ネルギーを受ける。このため、加熱プレート７４におけ
る温度分布が完全に均一になっていない場合において
も、ガラス基板Ｗを均一に加熱することが可能となる。

【００３９】この予備加熱工程と並行して、熱処理室６
４内を減圧する（ステップＳ３）。すなわち、開閉弁８
１を解放して排出路７９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。

【００４０】この状態において、ガラス基板Ｗは熱拡散
板７３を介して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Ｗ２
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）。

【００４１】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Ｗ２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。

【００４２】そして、ガラス基板Ｗの表面温度が図４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６９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６９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／ｃｍ²のエネルギー範囲
で照射する。このように、キセノンフラッシュランプ６
９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。

【００４３】この状態において、ガラス基板Ｗの表面温
度は、図４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が結晶化し、ポリシリコン膜となる。こ
の状態において、ガラス基板Ｗ上の光照射された部分の
非晶質シリコン膜Ｗ２は、光エネルギーにより溶融し、
再結晶化して多結晶シリコン膜に変わる。

【００４４】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、アシスト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。

【００４５】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。

【００４６】また、キセノンフラッシュランプ６９を点
灯してガラス基板Ｗを加熱する前に、加熱プレート７４
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６９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。

【００４７】このフラッシュ加熱工程において、加熱プ
レート７４は石英製の熱拡散板７３を透過した光線をう
ける。しかしながら、加熱プレート７４は白色の窒化ア
ルミニウムから構成されていることから、加熱プレート
７４に焦げ付きが生ずることはない。

【００４８】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。

【００４９】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がなくなり、
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。

【００５０】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。

【００５１】フラッシュ加熱工程が終了すれば、開閉弁
８１を閉止するとともに導入路７８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Ｓ
６）。また、加熱プレート７４を利用してのガラス基板
Ｗの加熱を停止する（ステップＳ７）。

【００５２】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ととも
に、フラッシュ加熱工程完了後に熱処理室６５内を大気
解放するのは、次のような理由による。

【００５３】すなわち、この発明に係る熱処理装置にお
いては、加熱プレート７４を減圧された熱処理室６５内
に設置していることから、加熱プレート７４を降温する
ことが困難となり、加熱プレート７４を所望の温度に維
持することが難しくなる。このような問題に対応するた
め、ペルチェ素子等の降温手段を使用した場合には、ガ
ラス基板Ｗに対する温度の均一性が低下する。

【００５４】このため、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ととも
に、フラッシュ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内を速やかに降温して
いる。これにより、図４に示すように、ガラス基板Ｗの
温度は、予備加熱温度Ｔ１に対して若干オーバーシュー
トＨを生じた後、速やかに低下する。

【００５５】熱処理室６５の大気解放が完了すれば、熱
拡散板７３および加熱プレート７４がエアシリンダ７６
の駆動により図１に示すガラス基板Ｗの搬入・搬出位置
まで下降するとともに、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、支持ピン７
０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）。

【００５６】以上のようにすれば、キセノンフラッシュ
ランプ６９からの閃光照射による一括露光によって基板
Ｗの非晶質シリコン膜Ｗ２を加熱しているため、非晶質
シリコン膜Ｗ２を全面にわたって短時間で均一に昇温す
ることができ、シリコン膜の改質を均一に行うことがで
きる。その結果、良質な多結晶シリコン膜を得ることが
でき、特性の優れたＴＦＴが得られる。

【００５７】また、加熱プレート７４によって予備加熱
温度Ｔ１まで昇温された基板Ｗの非晶質シリコン膜Ｗ２
をキセノンフラッシュランプ６９の点灯によるフラッシ
ュ加熱により処理温度Ｔ２まで昇温しているため、フラ
ッシュ加熱に高いエネルギーを要することなく均一なシ
リコン膜の熱処理を行うことができる。

【００５８】さらに、短時間の熱処理が可能となるた
め、スループットが向上して量産性が向上し、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。

【００５９】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。

【００６０】（１）上記の実施形態においては、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て非
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。

【００６１】（２）また、ガラス基板上に下地ＳｉＯ₂
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。

【００６２】（３）また、上記の実施形態においては、
ガラス板Ｗ１の上に非晶質シリコン膜Ｗ２を成膜してガ
ラス基板Ｗを構成していたが、他の材質の平板の上にシ
リコン膜を成膜したものを処理対象の基板として熱処理
を行うようにしても良い。ガラス板以外のものとして
は、石英板、樹脂板を使用することができ、これらの上
にシリコン膜を形成して光照射により熱処理を行うよう
にしても良い。また、シリコン膜を成膜する板状部材は
透明であっても良いし、半透明であっても良い。さら
に、ガラス板Ｗ１を構成するガラス材料としては、例え
ばアルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカ
ガラスを採用することができる。これらのうちコストの
観点からはアルカリガラスが好ましい。

【００６３】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。

【００６４】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
によれば、あらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温し
た基板に対して閃光を照射することにより、その基板を
処理温度まで昇温させるため、シリコン膜に対する光照
射による熱処理を均一に行うことが可能となり、比較的
容易に一定且つ良好な特性を持つ薄膜トランジスタ等の
半導体素子を基板上に形成することができる。

【００６５】また、請求項２の発明によれば、基板を摂
氏２００度乃至摂氏４００度の温度に予備加熱してお
り、この温度範囲の昇温であれば基板のそりや歪みが生
じないので、その結果、フラッシュ加熱工程を行うに際
して良好な照射処理が行われる。

【００６６】また、請求項３の発明によれば、照射強度
を１０乃至３０Ｊ／ｃｍ²としており、閃光強度が比較
的低いため調整が容易で、バラツキを少なくして処理温
度までの加熱処理が達成される。

【００６７】また、請求項４の発明によれば、あらかじ
め設定された予備加熱温度まで予備加熱手段によって昇
温された基板に対して閃光を照射することにより当該基
板を処理温度まで昇温させるため、シリコン膜に対する
光照射による熱処理を均一に行うことが可能となり、比
較的容易に一定且つ良好な特性を持つ薄膜トランジスタ
等の半導体素子を基板上に形成することができる。

【００６８】また、請求項５の発明によれば、基板を摂
氏２００度乃至摂氏４００度の温度に予備加熱してお
り、この温度範囲の昇温であれば基板のそりや歪みが生
じないので、その結果、フラッシュ加熱工程を行うに際
して良好な照射処理が行われる。

【００６９】また、請求項６の発明によれば、フラッシ
ュ加熱手段の照射強度を１０乃至３０Ｊ／ｃｍ²として
おり、閃光強度が比較的低いため調整が容易で、バラツ
キを少なくして処理温度までの加熱処理が達成される。

【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側断面図である。

【図３】この発明に係る熱処理装置によるガラス基板の
熱処理動作を示すフローチャートである。

【図４】ガラス基板の処理温度の推移等を示すグラフで
ある。

【図５】ガラス基板を示す断面図である。

【図６】この発明に係る熱処理装置の平面概要図であ
る。

【符号の説明】

６１透光板６２底板６３側板６４側板６５熱処理室６６開口部６８ゲートバルブ６９キセノンフラッシュランプ７０支持ピン７２光拡散板７３熱拡散板７４加熱プレート７５位置ずれ防止ピン７６エアシリンダ７７蛇腹７８導入路８０排出路８１開閉弁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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F052 AA11 AA18 AA25 CA10 DA02 DB01 EA06 FA05 FA19 HA06 JA01 5F110 AA16 AA26 BB01 DD01 DD02 DD03 DD13 DD14 GG02 GG13 HJ01 HJ23 PP02 PP10 PP11 PP33

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
処理する熱処理方法において、表面上にシリコン膜が形成された基板を熱処理室に搬入
する基板搬入工程と、前記熱処理室内に搬入された前記基板を予備加熱する予
備加熱工程と、前記処理室内の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、前記基板に対して閃光を照射す
ることにより、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工程と、前記熱処理室内から前記基板を搬出する基板搬出工程
と、を備えたことを特徴とする基板の熱処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の基板の熱処理方法にお
いて、前記予備加熱工程においては、前記基板を摂氏２００度
乃至摂氏４００度の温度に予備加熱することを特徴とす
る基板の熱処理方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の基板の
熱処理方法において、前記フラッシュ加熱工程においては、照射強度を１０乃
至３０Ｊ／ｃｍ²としたことを特徴とする基板の熱処理
方法。
【請求項４】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、表面上にシリコン膜が形成された基板を保持する熱処理
室と、前記熱処理室内に保持された基板を予備加熱する予備加
熱手段と、あらかじめ設定された予備加熱温度まで前記予備加熱手
段によって昇温された基板に対して閃光を照射すること
により当該基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加
熱手段と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】請求項４記載の熱処理装置において、前記予備加熱手段は、前記基板を摂氏２００度乃至摂氏
４００度の温度に予備加熱することを特徴とする熱処理
装置。
【請求項６】請求項４または請求項５に記載の熱処理
装置において、前記フラッシュ加熱手段の基板に対する照射強度は１０
乃至３０Ｊ／ｃｍ²であることを特徴とする熱処理装
置。