(57)【要約】【課題】被処理体に含まれる樹脂を損傷することなく、被処理体を光照射加熱することができる熱処理方法および熱処理装置を提供する。【解決手段】チャンバー１０内の保持プレート２０とフラッシュランプＦＬとの間に、波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする光学フィルタ６０を配置する。フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光が光学フィルタ６０を透過するときに４００ｎｍ以下の波長域の紫外光がカットされる。処理対象の被処理体８は、樹脂の基材の上面に機能層を積層して構成される。照射時間の極めて短いフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットした光を被処理体８に照射することにより、樹脂の基材に紫外光による損傷および熱的ダメージを与えることなく、機能層のみを必要な処理温度にまで昇温して所望の熱処理を実行することができる。【選択図】図１
2014011256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含む被処理体に対して光を照射することによって当該被処理体を加熱する熱処理方法であって、
光源より出射された光から前記樹脂を損傷する波長域をカットした光を前記被処理体に照射することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理方法において、
前記光源より出射された光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の熱処理方法において、
前記光源より出射された光をフィルタを透過させることによって波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記被処理体は樹脂の基材を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記被処理体は基材を樹脂の接着剤にて貼設した構造を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項６】
樹脂を含む被処理体に対して光を照射することによって当該被処理体を加熱する熱処理装置であって、
前記被処理体を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記被処理体に光を照射する光源と、
前記保持手段と前記光源との間に設けられ、前記樹脂を損傷する波長域をカットするフィルタと、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱処理装置において、
前記フィルタは波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の熱処理装置において、
前記フィルタは、着色した水を封入した板状部材を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記光源はフラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記被処理体は樹脂の基材を含むことを特徴とする熱処理装置。
【請求項１１】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記被処理体は基材を樹脂の接着剤にて貼設した構造を含むことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を基材または接着剤として含む被処理体に対して光を照射することによって当該被処理体を加熱する熱処理方法および熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物（ドーパント）の元素をイオン化させて高加速電圧で半導体ウェハーに衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。
【０００３】
近年、半導体デバイスのさらなる微細化の進展にともなって、より浅い接合が求められており、フラッシュランプアニール（ＦＬＡ）によって不純物を極めて短時間加熱して拡散を抑制しつつ活性化させる技術が試みられている。しかし、フラッシュランプアニールにおいては、照射時間が極めて短く、強度の強いフラッシュ光を照射するが故に、ウェハーが割れたり、均一な温度分布が得られにくいという問題があった。
【０００４】
そこで、フラッシュランプとウェハーとの間に、透過率の調整された板状部材を設け、フラッシュランプから照射されるフラッシュ光の一部または全部を減光する技術が特許文献１，２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３８０７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６００６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、近年、電子ペーパーなどに代表される薄くてフレキシブルな電子機器が注目されている。このようなフレキシブルな電子機器の製造工程においても、樹脂などの基材の表面に電極などの機能層を積層した被処理体のアニール処理が必須となる。
【０００７】
従来、樹脂を基材とした被処理体のアニール処理は、比較的低温のオーブンによって数時間をかけて行うのが一般的であった。樹脂はシリコンやガラスの基板と比較して耐熱性が著しく低いため、オーブンの温度は比較的低温とせざるを得なかった。
【０００８】
ところが、近年急速に展開されるフレキシブルな電子機器の種類によっては、機能層を樹脂の耐熱温度限界以上に加熱しなければならない場合もある。また、機能層の種類によっては、アニール時間を上述した半導体ウェハーの熱処理と同様に、より短時間としなければ所望の特性が得られないこともある。さらに、アニール時間に数時間を要すると、生産性が低くならざるを得ないという問題もあった。
【０００９】
これらの課題を解決するため、樹脂を基材とした被処理体に対しても上述のフラッシュランプアニールを適用することが考えられる。フラッシュランプアニールであれば、アニール時間は極めて短く、被処理体表層の機能層のみを選択的に加熱することも可能である。
【００１０】
しかしながら、一般に樹脂材料は紫外線の照射によって劣化しやすい性質を有している。そして、キセノンのフラッシュランプの放射分光分布は紫外域から近赤外域であり、ハロゲンランプなどよりも短波長側にシフトしている。このため、樹脂の基材がフラッシュランプ光照射によって損傷するという新たな問題が生じることとなる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被処理体に含まれる樹脂を損傷することなく、被処理体を光照射加熱することができる熱処理方法および熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、樹脂を含む被処理体に対して光を照射することによって当該被処理体を加熱する熱処理方法において、光源より出射された光から前記樹脂を損傷する波長域をカットした光を前記被処理体に照射することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記光源より出射された光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記光源より出射された光をフィルタを透過させることによって波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記被処理体は樹脂の基材を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記被処理体は基材を樹脂の接着剤にて貼設した構造を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６の発明は、樹脂を含む被処理体に対して光を照射することによって当該被処理体を加熱する熱処理装置において、前記被処理体を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記被処理体に光を照射する光源と、前記保持手段と前記光源との間に設けられ、前記樹脂を損傷する波長域をカットするフィルタと、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る熱処理装置において、前記フィルタは波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る熱処理装置において、前記フィルタは、着色した水を封入した板状部材を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記光源はフラッシュ光を照射するフラッシュランプを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０の発明は、請求項６から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記被処理体は樹脂の基材を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１の発明は、請求項６から請求項９のいずれかの発明に係る熱処理装置において、前記被処理体は基材を樹脂の接着剤にて貼設した構造を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１から請求項５の発明によれば、光源より出射された光から樹脂を損傷する波長域をカットした光を被処理体に照射するため、当該波長域の光が樹脂に吸収されることが抑制され、被処理体に含まれる樹脂を損傷することなく、被処理体を光照射加熱することができる。
【００２４】
請求項６から請求項１１の発明によれば、樹脂を損傷する波長域をカットするフィルタを保持手段と光源との間に設けるため、当該波長域がカットされた光が被処理体に照射されることとなり、被処理体に含まれる樹脂を損傷することなく、被処理体を光照射加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る熱処理装置の要部構成を示す図である。
【図２】図１の熱処理装置における被処理体の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】被処理体の構造を示す断面図である。
【図４】被処理体の機能層の温度変化を示す図である。
【図５】キセノンのフラッシュランプの放射分光分布を示す図である。
【図６】被処理体の構造の他の例を示す図である。
【図７】水を用いた光学フィルタの構造を示す図である。
【図８】フラッシュランプの配列の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明に係る熱処理装置１の要部構成を示す図である。この熱処理装置１は、樹脂を基材とした被処理体８に対して光を照射することによって、その被処理体８を加熱する装置である。熱処理装置１は、主たる要素として、被処理体８を収容するチャンバー１０と、被処理体８を保持する保持プレート２０と、被処理体８にフラッシュ光を照射する加熱光源３０と、光学フィルタ６０と、を備える。また、熱処理装置１は、装置に設けられた各種動作機構を制御して処理を進行させる制御部９を備える。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００２８】
チャンバー１０は、加熱光源３０の下方に設けられており、チャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２によって構成される。チャンバー底部１２は、チャンバー側壁１１の下部を覆う。チャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２によって囲まれる空間が熱処理空間１５として規定される。また、チャンバー１０の上部開口にはチャンバー窓１８が装着されて閉塞されている。
【００２９】
チャンバー１０の天井部を構成するチャンバー窓１８は、石英により形成された板状部材であり、加熱光源３０から照射された光を熱処理空間１５に透過する石英窓として機能する。チャンバー１０の本体を構成するチャンバー側壁１１およびチャンバー底部１２は、例えば、ステンレススチール等の強度と耐熱性に優れた金属材料にて形成されている。
【００３０】
また、熱処理空間１５の機密性を維持するために、チャンバー窓１８とチャンバー側壁１１とは図示省略のＯリングによってシールされている。すなわち、チャンバー窓１８の下面周縁部とチャンバー側壁１１との間にＯリングを挟み込み、これらの隙間から気体が流出入するのを防いでいる。
【００３１】
チャンバー１０の内部には保持プレート２０が設けられている。保持プレート２０は、金属製（例えば、アルミニウム製）の平坦な板状部材である。保持プレート２０は、チャンバー１０内にて被処理体８を載置して水平姿勢に保持する。また、保持プレート２０はヒータ２１を内蔵する。ヒータ２１は、ニクロム線などの抵抗加熱線で構成されており、図外の電力供給源からの電力供給を受けて発熱し、保持プレート２０を加熱する。なお、保持プレート２０には、ヒータ２１に加えて、水冷管等の冷却機構を設けるようにしても良い。
【００３２】
保持プレート２０には、熱電対を用いて構成された図示省略の温度センサが設けられている。温度センサは保持プレート２０の上面近傍の温度を測定し、その測定結果は制御部９に伝達される。制御部９は、温度センサによる測定結果に基づいて、ヒータ２１の出力を制御し、保持プレート２０を所定の温度とする。保持プレート２０に保持された被処理体８は、保持プレート２０によって所定の温度に加熱されることとなる。
【００３３】
また、熱処理装置１は、チャンバー１０内の熱処理空間１５に処理ガスを供給するガス供給機構４０および熱処理空間１５から雰囲気の排気を行う排気機構５０を備える。ガス供給機構４０は、処理ガス供給源４１、供給配管４２および供給バルブ４３を備える。供給配管４２の先端側はチャンバー１０内の熱処理空間１５に連通接続され、基端側は処理ガス供給源４１に接続される。供給配管４２の経路途中に供給バルブ４３が設けられる。供給バルブ４３を開放することによって、処理ガス供給源４１から熱処理空間１５に処理ガスが供給される。処理ガス供給源４１は、被処理体８の種類や処理目的に応じた適宜の処理ガスを供給することが可能であるが、本実施形態では窒素ガス（Ｎ２）を供給する。
【００３４】
排気機構５０は、排気装置５１、排気配管５２および排気バルブ５３を備える。排気配管の先端側はチャンバー１０内の熱処理空間１５に連通接続され、基端側は排気装置５１に接続される。排気配管５２の経路途中に排気バルブ５３が設けられる。排気装置５１としては、真空ポンプや熱処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気装置５１を作動させつつ、排気バルブ５３を開放することによって、熱処理空間１５の雰囲気を装置外に排出することができる。これらガス供給機構４０および排気機構５０によって、熱処理空間１５の雰囲気を調整することができる。
【００３５】
加熱光源３０は、チャンバー１０の上方に設けられている。加熱光源３０は、複数本（図１では図示の便宜上１１本としているが、これに限定されるものではない）のフラッシュランプＦＬと、それら全体の上方を覆うように設けられたリフレクタ３２と、を備えて構成される。加熱光源３０は、チャンバー１０内にて保持プレート２０に保持される被処理体８に対して後述する光学フィルタ６０および石英のチャンバー窓１８を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。
【００３６】
複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。本実施形態では、フラッシュランプＦＬとしてキセノンフラッシュランプを用いている。キセノンフラッシュランプＦＬ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棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設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は絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても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印加し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両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリ秒ないし１００ミリ秒という極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯のランプ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。
【００３７】
また、リフレクタ３２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ３２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間１５の側に反射するというものである。
【００３８】
チャンバー１０のチャンバー窓１８と加熱光源３０との間に光学フィルタ６０が配設されている。本実施形態の光学フィルタ６０は、石英ガラスにバリウム（Ｂａ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、カドミウム（Ｃｄ）などの金属を溶解させて形成される板状の光学部材である。より詳細には、石英ガラスにバリウム、ヒ素、アンチモン、カドミウムからなる群より選択された少なくとも１以上の金属を溶解させて含有させる。石英ガラスに金属成分を含有させることにより、光学フィルタ６０を透過する光から所定の波長域の光が反射または吸収されてカット（遮光）される。カットされる波長域は、石英ガラスに溶解させる金属の種類に依存する。本実施形態の光学フィルタ６０は、波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする。
【００３９】
チャンバー１０と加熱光源３０との間に光学フィルタ６０を設けることによって、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光が光学フィルタ６０を透過するときに、波長４００ｎｍ以下の紫外光がカットされる。そして、残る波長４００ｎｍ以上の波長域の成分を有するフラッシュ光が光学フィルタ６０を透過して保持プレート２０に保持された被処理体８に照射されることとなる。
【００４０】
制御部９は、熱処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理装置１における処理が進行する。
【００４１】
上記の構成以外にも熱処理装置１には、種々の構成要素が適宜設けられる。例えば、チャンバー側壁１１には、被処理体８を搬入出するための搬送開口部が形設されている。また、フラッシュランプＦＬからの光照射による過剰な温度上昇を防止するために、チャンバー側壁１１に水冷管を設けるようにしても良い。さらに、フラッシュ光を吸収することによる光学フィルタ６０の加熱を防止するために、光学フィルタ６０に冷却エアを吹き付ける機構を設けるようにしても良い。
【００４２】
次に、上記構成を有する熱処理装置１における被処理体８の処理手順について説明する。図２は、熱処理装置１における被処理体８の処理手順を示すフローチャートである。以下に説明する熱処理装置１の処理手順は、制御部９が熱処理装置１の各動作機構を制御することにより進行する。
【００４３】
まず、チャンバー１０内に被処理体８が搬入される（ステップＳ１）。被処理体８の搬入は、熱処理装置１外部の搬送ロボットによって行うようにしても良いし、手動にて行うようにしても良い。図３は、被処理体８の構造を示す断面図である。本実施形態の被処理体８は、樹脂の基材８１の上面に機能層８２を積層して構成される。基材８１の樹脂としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などを採用することができる。また、機能層８２は、電極形成用の銀（Ａｇ）のナノインクの層である。
【００４４】
チャンバー１０内に搬入された被処理体８は保持プレート２０の上面に載置されて保持される（ステップＳ２）。被処理体８は、機能層８２が形成された表面を上面側に向けて保持プレート２０に保持される。保持プレート２０の上面は、内蔵するヒータ２１によって予め所定温度に加熱されている。保持プレート２０の上面温度は制御部９によって制御されている。被処理体８は保持プレート２０に載置されることによって熱伝導により加熱される。
【００４５】
また、被処理体８がチャンバー１０内に搬入されて、熱処理空間１５が密閉空間とされた後、チャンバー１０内の雰囲気調整が行われる（ステップＳ３）。本実施形態では、ガス供給機構４０からチャンバー１０内の熱処理空間１５に窒素ガスを供給するとともに、排気機構５０による排気を行う。これにより、チャンバー１０内に窒素ガスの気流が形成され、熱処理空間１５が窒素雰囲気に置換される。
【００４６】
図４は、被処理体８の機能層８２の温度変化を示す図である。時刻ｔ１に被処理体８がチャンバー１０内に搬入され、時刻ｔ２にその被処理体８が保持プレート２０に保持される。これにより、時刻ｔ２に保持プレート２０による被処理体８の予備加熱（アシスト加熱）が開始され、時刻ｔ３に被処理体８の温度が所定の予備加熱温度Ｔ１に到達する。被処理体８が保持プレート２０によって加熱されるときには、樹脂の基材８１および機能層８２を含む被処理体８の全体がほぼ均一に加熱される。従って、この予備加熱の段階では、基材８１および機能層８２がともに同様に予備加熱温度Ｔ１にまで昇温する。予備加熱温度Ｔ１は、樹脂の基材８１に熱的ダメージを与えない範囲（ＰＥＮ、ＰＥＴであれば約１２０℃以下）で適宜に設定される。
【００４７】
続いて、被処理体８の温度が予備加熱温度Ｔ１に到達した後、時刻ｔ４に制御部９の制御により加熱光源３０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯する（ステップＳ４）。フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光（リフレクタ３２によって反射されたフラッシュ光を含む）は熱処理空間１５にて保持プレート２０に保持された被処理体８へと向かう。
【００４８】
このとき、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光は、光学フィルタ６０を透過した後に熱処理空間１５に入射する。本実施形態では、波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする光学フィルタ６０が加熱光源３０とチャンバー窓１８との間に設置されているため、フラッシュ光が光学フィルタ６０を透過するときに４００ｎｍ以下の波長域の紫外光がカットされる。その結果、チャンバー１０内の熱処理空間１５には、波長４００ｎｍ以下の紫外光がカットされたフラッシュ光が入射されることとなる。そして、紫外光がカットされたフラッシュ光が保持プレート２０に保持された被処理体８の表面に照射され、その表面に形成された機能層８２が加熱される。
【００４９】
フラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下程度の極めて短く強い閃光である。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射された機能層８２の温度は、瞬間的に処理温度Ｔ２にまで上昇し、その後急速に予備加熱温度Ｔ１にまで下降する。このようなフラッシュ加熱によって、機能層８２に対する必要な熱処理が行われる。機能層８２が銀のナノインクであれば、処理温度Ｔ２は約１８０℃である。
【００５０】
ここで、フラッシュランプＦＬの照射時間は０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下程度の極めて短時間であるため、被処理体８の表面側に位置する機能層８２のみが処理温度Ｔ２にまで昇温され、基材８１は予備加熱温度Ｔ１からほとんど昇温しない。本実施形態の処理温度Ｔ２（１８０℃）は、ＰＥＮまたはＰＥＴの基材８１の耐熱温度を超える温度であるが、機能層８２のみが処理温度Ｔ２にまで昇温されて基材８１はほとんど昇温しないため、耐熱性の乏しい基材８１に熱的ダメージを与えることは防止される。その一方、機能層８２については必要な処理温度Ｔ２にまで昇温されるため、確実に所望の熱処理がなされることとなる。すなわち、本実施形態のようにフラッシュ光照射によって被処理体８を加熱すれば、耐熱性に乏しい基材８１であっても、基材８１を過度に加熱することなく、機能層８２を基材８１の耐熱温度を超える目標処理温度Ｔ２にまで昇温して確実な熱処理を行うことができる。
【００５１】
また、基材８１を構成する樹脂材料は耐熱性に乏しいのみならず、紫外光によっても劣化しやすい。例えば、ＰＥＮであれば２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光によって劣化し、ＰＥＴであれば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域の光によって劣化する。
【００５２】
一方、図５は、キセノンのフラッシュランプＦＬの放射分光分布を示す図である。同図に示すように、キセノンのフラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光には、波長４００ｎｍ以下の紫外光成分も多く含まれる。従って、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光をそのまま被処理体８に照射すると、基材８１が紫外光成分を吸光して損傷することとなる。
【００５３】
このため、本実施形態では、加熱光源３０とチャンバー窓１８との間に波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする光学フィルタ６０を設置し、被処理体８の表面に照射されるフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットしている。これにより、フラッシュ光に含まれる紫外光成分によって被処理体８の基材８１が損傷するのを防止することができる。その一方、被処理体８の表面に照射されるフラッシュ光には強度が比較的強い波長４００ｎｍよりも長波長側の光はそのまま含まれているため、機能層８２に対する必要な熱処理は確実に実行することができる。
【００５４】
フラッシュ光照射による被処理体８のフラッシュ加熱処理が終了して所定時間が経過した後、チャンバー１０から処理後の被処理体８が搬出される（ステップＳ５）。これにより、熱処理装置１における一連の熱処理が完了する。なお、被処理体８を搬出する前に、チャンバー１０内を大気雰囲気に置換するようにしても良い。
【００５５】
本実施形態においては、チャンバー１０内の保持プレート２０と加熱光源３０のフラッシュランプＦＬとの間に、波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットする光学フィルタ６０を設置してフラッシュ光照射を行っている。このため、フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光が光学フィルタ６０を透過するときに４００ｎｍ以下の波長域の紫外光がカットされる。よって、被処理体８の表面に照射されるフラッシュ光からは波長４００ｎｍ以下の紫外光がカットされており、紫外光による樹脂の基材８１の損傷を防止することができる。
【００５６】
その一方、被処理体８の表面に照射されるフラッシュ光には比較的強度が強い波長４００ｎｍよりも長波長側の光はそのまま含まれているため、フラッシュ光照射によって被処理体８の機能層８２を必要な処理温度Ｔ２にまで昇温することができる。そして、フラッシュランプＦＬの照射時間は０．１ミリ秒以上１００ミリ秒以下程度の極めて短時間であるため、耐熱性に乏しい基材８１を過度に加熱することなく、機能層８２のみを必要な処理温度Ｔ２にまで加熱することができる。
【００５７】
このように、本実施形態では、フラッシュランプＦＬから出射された照射時間の極めて短いフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットした光を被処理体８に照射することにより、樹脂の基材８１に紫外光による損傷および熱的ダメージを与えることなく、機能層８２のみを必要な処理温度Ｔ２にまで昇温して所望の熱処理を実行することができるのである。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、ＰＥＮまたはＰＥＴの基材８１の上面に銀のナノインクの機能層８２を積層したものを被処理体８としていたが、被処理体８はこれに限定されるものではなく、種々のバリエーションが可能である。
【００５９】
例えば、上記実施形態では被処理体８の基材８１をＰＥＮまたはＰＥＴとしていたが、これに代えてポリカーボネートやアクリル樹脂などの他の樹脂材料を用いるようにしても良い。これらの樹脂材料も紫外光によって劣化し、ポリカーボネートおよびアクリル樹脂ともに２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長域の光によって劣化する。基材８１としてポリカーボネートまたはアクリル樹脂を用いる場合には、光学フィルタ６０のカット波長域を３００ｎｍ以下とする。光学フィルタ６０のカット波長域の調整は、石英ガラスに溶解させる金属の種類を変化させることによって可能である。波長３００ｎｍ以下の紫外光をカットする光学フィルタ６０を設けることにより、上記実施形態と同様に、樹脂の基材８１を損傷することなく、機能層８２を必要な処理温度Ｔ２にまで昇温して加熱処理を行うことができる。
【００６０】
また、基材８１に積層する機能層８２も銀のナノインクに限定されるものではなく、銅などの他の金属のナノインク（またはナノワイヤ）であっても良い。機能層８２が銅であれば、上記実施形態における処理温度Ｔ２は約４００℃となる。さらに、機能層８２は、アモルファスシリコン、ドーピング後のポリシリコン、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、グラビアインクなどであっても良い。機能層８２がＩＴＯである場合、処理温度Ｔ２は約２２０℃となる。また、機能層８２がシリコンであれば、処理温度Ｔ２は９００℃以上にもなる。
【００６１】
また、被処理体８の構造は図６に示すようなものであっても良い。図６の被処理体８は、ガラス基板８３の上面に接着剤８４を用いてガラスの基材８１を貼着し、その基材８１の上面に機能層８２を積層して構成される。接着剤８４としては、例えばエポキシ樹脂を主成分とするエポキシ系接着剤を用いることができる。エポキシ系接着剤の耐熱温度は約１６０℃である。比較的剛性の高いガラス基板８３を用いることによって、被処理体８の取り扱いは、樹脂の基材８１上に機能層８２を積層した上記実施形態よりも容易となる。なお、必要な処理が終了した後、基材８１をガラス基板８３から剥がし、機能層８２を積層した基材８１をデバイスとして利用する。
【００６２】
図６のような構造を有する被処理体８に対しても上記実施形態と同様にして熱処理装置１によるフラッシュ加熱が行われる。ガラス基板８３およびガラスの基材８１は、耐熱性に富み、また紫外光による劣化も生じない。しかし、樹脂の接着剤８４は、上記実施形態の基材８１と同様に、耐熱性に乏しく、紫外光によって劣化しやすい。このため、上記実施形態と同様に、光学フィルタ６０によって被処理体８の表面に照射されるフラッシュ光から波長４００ｎｍ以下の紫外光をカットすることにより、樹脂の接着剤８４に紫外光による損傷および熱的ダメージを与えることなく、機能層８２のみを必要な処理温度にまで昇温して所望の熱処理を実行することができる。
【００６３】
要するに、本発明に係る熱処理技術によって処理対象となる被処理体８は樹脂を含むものであれば良い。図３の例では被処理体８が樹脂の基材８１を含み、図６の例では被処理体８が基材８１を樹脂の接着剤８４にて貼設した構造を含む。このような被処理体８に対して本発明に係る熱処理技術によって加熱処理を行うことにより、被処理体８に含まれる樹脂を損傷することなく、被処理体８を光照射加熱することができる。
【００６４】
また、上記実施形態においては、石英ガラスに所定の金属成分を含有させたものを光学フィルタ６０として用いていたが、これに限定されるものではなく、フラッシュ光から所定波長域の光をカットできるものであれば良い。例えば、図７は、水を用いた光学フィルタ６０の構造を示す図である。図７の光学フィルタ６０は、中空のガラスの板状部材６１の内部に水６２を封入して構成される。水６２には所定の色のインクなどが混合されて着色されている。これにより、光学フィルタ６０は透過するフラッシュ光から所定波長域の光をカットすることができる。石英ガラスに金属を溶解させて含有させるのと比較して、水の着色は容易であり、内部の水６２を交換するだけで光学フィルタ６０のカット波長域を簡単に調整することができる。
【００６５】
また、石英ガラスの表面に金属または金属酸化物の薄膜を成膜することによって光学フィルタ６０を形成するようにしても良い。もっともこのような薄膜は、フラッシュ光照射時の急速な昇温によって剥離するおそれがあるため、石英ガラスに金属を溶解させる方が好ましい。
【００６６】
さらに、フラッシュランプＦＬ自体の構成を異なるものとすることによって所定の波長域の光をカットするようにしても良い。具体的には、フラッシュランプＦＬのガラス管内部に封入されているキセノンガスのガス圧を低くすると、図５の放射分光分布が長波長側にシフトする。その結果、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光自体から短波長側の紫外光をカットすることができる。逆に、フラッシュ光から長波長側の赤外光をカットする場合には、封入されているキセノンガスのガス圧を高くすれば良い。もっとも、キセノンガスのガス圧を変化させると、フラッシュ光の強度が低くなったり、或いはフラッシュランプＦＬにダメージを与えることがあるため、上記実施形態のように光学フィルタ６０によって所定の波長域の光をカットするのが望ましい。
【００６７】
また、光学フィルタ６０がカットする波長域は４００ｎｍ以下に限定されるものではなく、被処理体８に含まれる樹脂の特性に応じた適宜のものとすれば良い。例えば、上述したように、被処理体８に含まれる樹脂がポリカーボネートまたはアクリル樹脂であれば、光学フィルタ６０がカットする波長域は３００ｎｍ以下であれば良い。また、被処理体８に含まれる樹脂がＰＥＮであれば、２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光によって劣化するため、２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の光のみをカットする光学フィルタ６０を適用するようにしても良い。さらに、被処理体８に含まれる樹脂が長波長の赤外光によって劣化する性質を有する場合には、赤外光をカットする光学フィルタ６０を用いるようにしても良い。すなわち、光学フィルタ６０がカットする波長域は、被処理体８に含まれる樹脂を損傷する波長域であれば良い。
【００６８】
また、上記実施形態においては、保持プレート２０にヒータ２１を備え、フラッシュ光照射前に被処理体８を予備加熱するようにしていたが、処理温度Ｔ２が比較的低温である場合には、フラッシュ光照射のみによって機能層８２を処理温度Ｔ２にまで昇温することができるため、ヒータ２１による予備加熱は必ずしも必須の要素ではない。もっとも、保持プレート２０によって被処理体８を予備加熱温度Ｔ１に安定して加熱してからフラッシュ光照射を行うことにより、異なる複数の被処理体８間での温度履歴を均一にすることができる。
【００６９】
また、保持プレート２０に冷却機構を設け、フラッシュ加熱処理後の被処理体８を強制的に冷却するようにしても良い。
【００７０】
また、上記実施形態においては、複数のフラッシュランプＦＬの上方にリフレクタ３２を設けるようにしていたが、これに代えて、複数のフラッシュランプＦＬのそれぞれを反射膜付きのランプとしても良い。すなわち、各フラッシュランプＦＬのガラス管の上側半分に反射膜を付け、それによってフラッシュ光を熱処理空間１５の側に反射する。このような反射膜付きのフラッシュランプＦＬを用いる場合には、図８に示すように、ランプ配列の両端におけるフラッシュランプＦＬを他のフラッシュランプＦＬよりも下方（被処理体８に近い側）に配置し、被処理体８の周辺部の照度を高めるようにしても良い。この場合、ランプ配列の両端のそれぞれにおいて、２本以上のフラッシュランプＦＬを被処理体８に近づけて配置するようにしても良い。
【００７１】
また、被処理体８が樹脂の基材８１の上面に機能層８２を積層した構造を有する場合には、被処理体８の全体が可撓性を有するため、被処理体８をローラから払い出してローラで巻き取るロール・ツー・ロール方式にて搬送する様にしても良い。この場合、フラッシュランプＦＬを連続点灯するキセノンランプ等としても、被処理体８を連続して搬送することによって被処理体８の各位置にはフラッシュ光照射と同様の短時間照射が行われることとなるため、上記実施形態と同様の処理結果を得ることができる。なお、この場合であっても、キセノンランプより出射された光から樹脂を損傷する波長域をカットする。
【００７２】
また、上記実施形態では、加熱光源３０にキセノンのフラッシュランプＦＬを備えていたが、これに代えてクリプトンなどの他の希ガスのフラッシュランプを用いるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る熱処理方法および熱処理装置は、樹脂を含む種々の被処理体に適用することができ、特に電子ペーパーなどに用いられるフレキシブルデバイス、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、電子機器、太陽電池、燃料電池、半導体デバイスなどに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  熱処理装置
８  被処理体
９  制御部
１０  チャンバー
１５  熱処理空間
１８  チャンバー窓
２０  保持プレート
２１  ヒータ
３０  加熱光源
３２  リフレクタ
４０  ガス供給機構
５０  排気機構
６０  光学フィルタ
８１  基材
８２  機能層
８３  ガラス基板
８４  接着剤
ＦＬ  フラッシュランプ
【図１】
2014011256.tif 000003
【図２】
2014011256.tif 000004
【図３】
2014011256.tif 000005
【図４】
2014011256.tif 000006
【図５】
2014011256.tif 000007
【図６】
2014011256.tif 000008
【図７】
2014011256.tif 000009
【図８】
2014011256.tif 000010