(57)【要約】【課題】処理間での基板の受け渡しを削減することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】基板Ｗを保持するステージ２０の熱処理プレート２２にはヒータ２３および冷却機構２４が設けられている。基板受渡部１０がステージ２０に未処理の基板Ｗを渡し、ステージ２０によって基板Ｗのアライメント処理および予備加熱処理が行われる。その後、ステージ２０がランプハウス５０に対向する位置にまで上昇し、フラッシュランプＦＬから基板Ｗに対してフラッシュ光が照射される。その後、ステージ２０が再び下降し、ステージ２０上にて基板Ｗの冷却処理が行われる。基板Ｗがステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理が実行されるため、各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置１００のフットプリント増大を抑制することができる。【選択図】図１
2014072352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にフラッシュ光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を載置して保持するステージと、
フラッシュ光を出射するフラッシュランプを内蔵するランプハウスと、
前記ランプハウスに対して前記ステージを相対的に移動させ、前記ステージに保持された基板を前記フラッシュランプに対向させる移動手段と、
を備え、
前記ステージは、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板を冷却する冷却手段と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置において、
少なくとも前記ステージを収容するチャンバーをさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記ステージに保持された基板が前記フラッシュランプに対向したときに、前記ステージと前記ランプハウスとの間の空間を閉塞して前記基板を外部雰囲気から隔離する雰囲気隔離部をさらに備えることを特徴とする熱処理装置。
【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装置において、
前記基板は主面の面積が１ｍ２以上である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、矩形のガラス基板、特にフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用途などに用いられる大型の基板の表面にフラッシュ光を照射することによって当該基板を加熱する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。フラッシュランプアニールは、キセノンのフラッシュランプを使用して半導体ウェハーの表面にフラッシュ光を照射することにより、不純物が注入された半導体ウェハーの表面のみを極めて短時間（数ミリ秒以下）に昇温させる熱処理技術である。数ミリ秒以下の極めて短時間のフラッシュ光照射であれば、半導体ウェハーの表面近傍のみを選択的に昇温できるため、不純物を深く拡散させることなく、不純物活性化のみを実行して浅い接合を実現することができるのである。
【０００４】
特許文献１には、このような半導体ウェハーのフラッシュランプアニールを行う装置が開示されている。特許文献１に開示の装置には、半導体ウェハーの位置決めを行うアライメントチャンバー、熱処理後の半導体ウェハーの冷却を行う冷却チャンバー、および、半導体ウェハーにフラッシュ加熱処理を行う処理チャンバーが設けられている。そして、これらの各チャンバーは搬送ロボットを備えた搬送室に接続されている。アライメントチャンバー、冷却チャンバー、処理チャンバーおよび搬送室は、内部が清浄に維持されるようにそれぞれに高純度の窒素ガスが供給され、特にフラッシュ加熱処理を行う処理チャンバー内は最も酸素濃度が低くなるようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０４７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されるように、半導体用途では処理毎に専用のチャンバーを設け、チャンバー間では搬送ロボットによって半導体ウェハーの受け渡しを行うシステムが有効である。一方、フラッシュランプアニールは、ＦＰＤ用途に用いられるガラス基板上に成膜された機能層（例えば、電極層や不純物注入されたシリコン層など）の熱処理にも有効であることが判明している。
【０００７】
しかしながら、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのＦＰＤ用途に用いられるガラス基板のサイズは大型化の一途を辿っており、例えば、第５世代（Ｇ５）のガラス基板では１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、第８世代（Ｇ８）のガラス基板では２２００ｍｍ×２５００ｍｍにもなる（なお、特許文献１の半導体ウェハーはφ３００ｍｍである）。このような大型の基板を処理するのに、特許文献１に開示されるとの同様の搬送システムを採用すると、各チャンバーが大型化するのに加えて、処理間で基板の受け渡しを行う搬送ロボットも巨大なものとなる。その結果、装置全体のフットプリントも非常に大きくなるとともに、処理間での基板の搬送にも長時間を要することとなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理間での基板の受け渡しを削減することができる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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板の表面にフラッシュ光を照射することによって当該基板を加熱する熱処理装置において、基板を載置して保持するステージと、フラッシュ光を出射するフラッシュランプを内蔵するランプハウスと、前記ランプハウスに対して前記ステージを相対的に移動させ、前記ステージに保持された基板を前記フラッシュランプに対向させる移動手段と、を備え、前記ステージは、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を冷却する冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、少なくとも前記ステージを収容するチャンバーをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記ステージに保持された基板が前記フラッシュランプに対向したときに、前記ステージと前記ランプハウスとの間の空間を閉塞して前記基板を外部雰囲気から隔離する雰囲気隔離部をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
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装置において、前記基板は主面の面積が１ｍ２以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１から請求項４の発明によれば、加熱手段および冷却手段を備えたステージをランプハウスに対して相対的に移動させ、ステージに保持された基板をフラッシュランプに対向させるため、ステージに基板を保持したまま予備加熱処理、フラッシュ加熱処理および冷却処理を行うことができ、処理間での基板の受け渡しを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る熱処理装置の全体概略構成を示す図である。
【図２】ステージの平面図である。
【図３】処理位置にまで上昇したステージおよびランプハウスを示す図である。
【図４】第２実施形態の熱処理装置の全体概略構成を示す図である。
【図５】第３実施形態の熱処理装置の全体概略構成を示す図である。
【図６】第４実施形態の熱処理装置の全体概略構成を示す図である。
【図７】第５実施形態の熱処理装置の全体概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る熱処理装置１００の全体概略構成を示す図である。この熱処理装置１００は、いわゆる大型ガラス基板を含む基板Ｗに対してフラッシュ光を照射することによって、当該基板Ｗを加熱するフラッシュランプアニール装置である。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。
【００１７】
熱処理装置１００は、主たる要素として、基板Ｗを載置して保持するステージ２０と、フラッシュ光を出射するフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５０と、ランプハウス５０に対してステージ２０を移動させるステージ駆動機構４０と、を備える。また、熱処理装置１００は、ステージ２０に対して基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡部１０と、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と、を備える。
【００１８】
基板受渡部１０は、ステージ２０に対して未処理の基板Ｗを渡すとともに、ステージ２０から処理済みの基板Ｗを受け取る。基板受渡部１０は、ステージ２０に対して基板Ｗの受け渡しを行う移載ロボット（図示省略）を備える。
【００１９】
ステージ２０は、断熱プレート２１および熱処理プレート２２を備える。熱処理プレート２２は、断熱プレート２１の上面に固定設置されている。図２は、ステージ２０の平面図である。熱処理プレート２２および断熱プレート２１は、いずれも矩形の平板状の部材である。熱処理プレート２２の平面サイズは、処理対象となる基板Ｗのサイズよりも若干大きい。また、断熱プレート２１の平面サイズは、熱処理プレート２２の平面サイズよりも大きい。
【００２０】
断熱プレート２１は、断熱性に優れた材質（例えば、セラミックス）にて形成されている。熱処理プレート２２は、耐熱性に優れた金属材料（例えば、ステンレススチール）にて形成されており、少なくともその上面は水平な平坦面とされている。また、ステージ２０の熱処理プレート２２には、真空吸着機構が設けられており、熱処理プレート２２の上面に載置された基板Ｗを吸着保持する。さらに、ステージ２０は、リフトピンを備えており（いずれも図示省略）、そのリフトピンを介して基板受渡部１０と基板Ｗの授受を行う。
【００２１】
図１に戻り、ステージ２０の熱処理プレート２２は、ヒータ２３および冷却機構２４を内蔵する。ヒータ２３は、例えばニクロム線などの抵抗加熱線にて構成されており、図外の電力供給源からの電力供給を受けて発熱し、熱処理プレート２２を加熱する。一方、冷却機構２４は、例えば水冷管やペルチェ素子にて構成されており、熱処理プレート２２を冷却する。
【００２２】
熱処理プレート２２には、例えば熱電対を用いて構成された温度センサが設けられている。温度センサは熱処理プレート２２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２３および冷却機構２４を制御し、熱処理プレート２２を所定の温度とする。熱処理プレート２２に保持された基板Ｗは、熱処理プレート２２によって所定の温度に加熱または冷却されることとなる。
【００２３】
第１実施形態のステージ駆動機構４０は、例えばリニアアクチュエータなどの直動機構を用いて構成されており、ステージ２０を鉛直方向に沿って昇降移動させる。ステージ駆動機構４０は、矢印ＡＲ１にて示すように、基板受渡部１０と基板Ｗの受け渡しを行う受渡位置（図１の実線位置）と、ステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬと対向する処理位置（図１の二点鎖線位置）との間でステージ２０を昇降させる。なお、ステージ駆動機構４０は、リニアアクチュエータに限定されるものではなく、入れ子構造の複数の支持体を伸縮させる機構（いわゆるテレスコピック機構）やボールネジを用いた機構など公知の種々の直動機構を採用することができる。また、ステージ駆動機構４０には、ステージ１０の水平面内における角度を調整するためのθ補正機構が設けられており、ステージ２０に保持された基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心として回動させることができる。
【００２４】
第１実施形態においては、ステージ駆動機構４０によって昇降されるステージ２０の上方にランプハウス５０が設置されている。ランプハウス５０は、箱状の筐体であり、複数本（図１では図示の便宜上７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５２と、を内側に備える。また、ランプハウス５０の底部には放射窓５３が装着されている。放射窓５３は、石英により形成された板状の石英窓であり、フラッシュランプＦＬはこの放射窓５３を介してフラッシュ光を照射する。
【００２５】
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。
【００２６】
また、リフレクタ５２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５２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下方に向けて反射するというものである。
【００２７】
図３は、処理位置にまで上昇したステージ２０およびランプハウス５０を示す図である。ステージ２０の断熱プレート２１には、熱処理プレート２２の外周を取り囲むようにリフト壁３０が設けられている。リフト壁３０の上端には、セラミックスの絶縁部３１が設けられる。絶縁部３１は、高電圧が供給されているランプハウス５０とステージ２０との絶縁を確実にするためのものである。断熱プレート２１には、リフト壁３０を昇降する機構が設けられており、矢印ＡＲ３にて示すように、断熱プレート２１に対してリフト壁３０を昇降させる。
【００２８】
ステージ２０が処理位置にまで上昇し、ステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬに対向した状態にて、リフト壁３０が上昇すると絶縁部３１がランプハウス５０の放射窓５３の下面に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１と放射窓５３との間の空間がリフト壁３０によって閉塞されて密閉空間となる。熱処理プレート２２およびそれに載置された基板Ｗは、リフト壁３０によって形成された密閉空間内に収容されることとなり、外部雰囲気から隔離されることとなる。なお、ステージ２０が処理位置にまで上昇したときにおける、熱処理プレート２２の上面から放射窓５３の下面までの間隔は数ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００２９】
また、ステージ２０には、窒素供給機構３５および排気機構３７が付設されている。窒素供給機構３５は、リフト壁３０によってステージ２０とランプハウス５０との間に形成された密閉空間に窒素ガス（Ｎ２）を供給する。排気機構３７は、当該密閉空間内の雰囲気を外部に排出する。窒素供給機構３５および排気機構３７によって、当該密閉空間の雰囲気を大気雰囲気から窒素雰囲気に置換することができる。なお、リフト壁３０は上下に昇降するため、窒素供給機構３５および排気機構３７の配管をリフト壁３０に設ける場合は、その配管を可撓性を有するものとするのが好ましい。また、断熱プレート２１に給気ポートおよび排気ポートを固定設置し、それらに窒素供給機構３５および排気機構３７の配管をそれぞれ接続するようにしても良い。
【００３０】
制御部９は、熱処理装置１００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１００における処理が進行する。
【００３１】
次に、上記構成を有する熱処理装置１００における基板Ｗの処理手順について説明する。以下に説明する熱処理装置１００の処理手順は、制御部９が熱処理装置１００の各動作機構を制御することにより進行する。
【００３２】
まず、ステージ２０が受渡位置にまで下降している状態において、基板受渡部１０がステージ２０に対して処理対象となる基板Ｗを渡す。本実施形態の基板Ｗは、矩形のガラス基板の上面に電極層やシリコン層などの機能層を形成して構成される。また、本実施形態の基板Ｗの平面サイズは、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（Ｇ５）である。
【００３３】
ステージ２０に渡された基板Ｗは熱処理プレート２２の上面に載置されて水平姿勢にて吸着保持される。基板Ｗは表面を上面側に向けて熱処理プレート２２に保持される。基板Ｗの表面とは機能層が形成された側の面であり、裏面とはその反対側（ガラス基板側）の面である。基板Ｗがステージ２０に保持された時点では、ステージ２０の上方は開放されており、基板Ｗの周辺雰囲気は大気雰囲気である。
【００３４】
基板Ｗがステージ２０に渡された後、必要に応じてアライメント処理を行う。具体的には、ステージ２０に保持された基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心としてステージ駆動機構４０により若干回動させて基板Ｗの向きをフラッシュ加熱に適切な向きに調整する。このようなアライメント処理のために、矩形の基板Ｗの４隅にアライメントマーク（例えば十字のマーク）を設けるようにしても良い。４つのアライメントマークをＣＣＤカメラ等によって観察し、アライメントマークが所定の位置に整合するように基板Ｗを回動させることにより、高精度なアライメント処理を行うことができる。
【００３５】
また、基板Ｗがステージ２０に渡された後、予備加熱処理を行う。予備加熱処理は、フラッシュ加熱処理の前に基板Ｗを所定の予備加熱温度にまで昇温しておく処理である。このような予備加熱処理は、フラッシュ光照射のみでは必要な処理温度が得られない場合に有効である。予備加熱処理は、ヒータ２３が熱処理プレート２２を予備加熱温度に加熱することによって行われる。熱処理プレート２２の温度は制御部９によって制御されている。すなわち、熱処理プレート２２の温度センサの測定結果が設定された予備加熱温度となるように、制御部９がヒータ２３の出力をフィードバック制御している。
【００３６】
ステージ２０に渡された基板Ｗがヒータ２３によって加熱された熱処理プレート２２に保持されて接触することによって、基板Ｗが熱伝導により予備加熱温度にまで加熱される。予備加熱処理時には、表面に形成された機能層を含む基板Ｗの全体がほぼ均一に加熱される。
【００３７】
第１実施形態においては、アライメント処理および予備加熱処理は、ステージ２０が受渡位置にまで下降している状態にて行われる。よって、アライメント処理および予備加熱処理は大気雰囲気にて行われる。
【００３８】
予備加熱処理によって基板Ｗが予備加熱温度にまで昇温された後、ステージ駆動機構４０によってステージ２０が処理位置にまで上昇する。そして、ステージ２０が処理位置に到達し、基板ＷがフラッシュランプＦＬに対向した後、リフト壁３０が上昇して絶縁部３１がランプハウス５０の放射窓５３に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、ランプハウス５０の放射窓５３、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成され、基板Ｗが外部雰囲気から隔離される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。
【００３９】
リフト壁３０によって形成された密閉空間が窒素雰囲気に置換された後、制御部９の制御によりランプハウス５０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯する。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５２によって反射されたフラッシュ光を含む）は放射窓５３を透過して熱処理プレート２２に保持された基板Ｗへと向かう。
【００４０】
フラッシュランプＦＬから出射されるフラッシュ光は、コンデンサーに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基板Ｗの機能層は瞬間的に目標の処理温度にまで昇温され、その後急速に降温する。このようなフラッシュ加熱によって、機能層に対する必要な熱処理（例えば、機能層がシリコン層である場合のドーパントの活性化処理）が行われる。フラッシュ加熱処理はリフト壁３０によって外部雰囲気から隔離された窒素雰囲気中にて行われる。
【００４１】
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、基板Ｗの表面側に形成された機能層のみが必要な処理温度にまで昇温され、下地のガラス基板はほとんど昇温しない。従って、機能層を高温にフラッシュ加熱する場合であっても、ガラス基板に熱的ダメージを与えることを最小限に抑制することができる。また、短時間の加熱処理が要求されている場合であっても、フラッシュ加熱であればその要求を満足することができる。
【００４２】
フラッシュ加熱処理が終了した後、リフト壁３０が下降して基板Ｗの周辺が大気開放される。フラッシュ加熱処理では、基板Ｗの機能層が目標処理温度にまで昇温している時間が極めて短いため、フラッシュ加熱後に基板Ｗの周辺を大気開放したとしても問題は生じない。
【００４３】
また、フラッシュ加熱処理が終了した後、ステージ駆動機構４０によってステージ２０が受渡位置にまで上昇する。さらに、制御部９の制御下にて、ヒータ２３による加熱が停止されるとともに、冷却機構２４による熱処理プレート２２の冷却が開始される。冷却機構２４が熱処理プレート２２を冷却することによって、熱処理プレート２２に保持された基板Ｗも冷却される。予備加熱時と同様に、熱処理プレート２２の温度は制御部９によって制御されている。基板Ｗの冷却処理も大気雰囲気にて行われる。
【００４４】
ステージ２０が受渡位置に下降し、基板Ｗが冷却機構２４によって所定温度以下にまで冷却された後、基板受渡部１０がステージ２０から処理後の基板Ｗを受け取る。これにより、熱処理装置１００における一連の熱処理が完了する。
【００４５】
第１実施形態においては、ステージ２０が熱処理プレート２２にヒータ２３および冷却機構２４を備えており、ステージ２０によって基板Ｗの予備加熱処理および冷却処理を行うことができる。そして、基板受渡部１０がステージ２０に基板Ｗを渡した後、基板Ｗがそのステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理（つまり、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理）が実行される。その後、基板受渡部１０は、全ての処理が完了した後の基板Ｗをステージ２０から受け取る。すなわち、基板受渡部１０は未処理の基板Ｗおよび処理後の基板Ｗをステージ２０に対して受け渡すのみであり、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置１００のフットプリント増大を抑制することができる。
【００４６】
特に、第１実施形態のように、基板Ｗが大型である場合（第１実施形態では１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）には、基板Ｗを搬送するための搬送ロボットも大型となるため、処理間での基板Ｗの受け渡しを削減して搬送ロボットを不要とすることによるフットプリント増大抑制効果は大きい。
【００４７】
また、第１実施形態では、ランプハウス５０の下方にてステージ２０が受渡位置と処理位置との間で昇降することによって全ての処理が完了する。このため、熱処理装置１００のフットプリント増大を最小限に抑制することができる。
【００４８】
また、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理を行うための専用のチャンバーを設けていないため、熱処理装置１００の大型化を抑制するとともにコストダウンにも繋がる。各処理専用のチャンバーを設けていないことにより、チャンバーの搬出入口を開閉するゲートバルブも不要となる。また、フラッシュ加熱処理を行うためのチャンバーに設けられるべき石英窓が存在しないため、フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光のエネルギーロスを低減することができる。
【００４９】
また、ステージ２０が処理位置にまで上昇したときにリフト壁３０によって形成される狭い密閉空間（熱処理プレート２２から放射窓５３までの間隔は数ｍｍ〜１０ｍｍ）を窒素雰囲気に置換すれば足りるため、窒素ガスの消費量増大をも抑制することができる。
【００５０】
さらに、リフト壁３０によって形成される密閉空間の天井部はランプハウス５０の放射窓５３であり、窒素ガスを供給することによって放射窓５３を冷却することができる。このため、ランプハウス５０に、放射窓５３を冷却するための専用の機構を設ける必要が無くなる。放射窓５３が冷却されてフラッシュランプＦＬが冷却されることで、フラッシュランプＦＬの寿命を長くすることもできる。
【００５１】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態の熱処理装置２００の全体概略構成を示す図である。図４において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第２実施形態の熱処理装置２００は、主たる要素として、基板Ｗを載置して保持するステージ２０と、フラッシュ光を出射するフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５０と、ステージ２０に対してランプハウス５０を移動させるランプハウス駆動機構１４０と、を備える。また、熱処理装置２００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。
【００５２】
ステージ２０については、第１実施形態と同一である。但し、第２実施形態においては、ステージ２０が可動ではなく、熱処理装置２００のフレームに固定設置されている。ステージ２０の近傍には、第１実施形態と同様の基板受渡部が設けられている。また、ステージ２０には、保持する基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心として回動させて水平面内における角度を調整するためのθ補正機構が設けられている。
【００５３】
一方、複数のフラッシュランプＦＬおよびリフレクタ５２を内蔵するランプハウス５０の構成も第１実施形態と同様である。第２実施形態においては、ランプハウス駆動機構１４０によってランプハウス５０が水平方向に沿ってスライド移動される。ランプハウス駆動機構１４０は、例えばリニアモータなどの直動機構を用いて構成される。ランプハウス駆動機構１４０は、矢印ＡＲ４にて示すように、ステージ２０の直上であってステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬと対向する処理位置（図４の二点鎖線位置）と、ステージ２０の上方から外方に外れた待機位置（図４の実線位置）との間でランプハウス５０を水平方向に沿って移動させる。
【００５４】
ランプハウス５０が処理位置にまで移動した状態においては、ステージ２０のリフト壁３０が上昇することによって絶縁部３１が放射窓５３の下面に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１と放射窓５３との間の空間がリフト壁３０によって閉塞されて密閉空間となる（図３参照）。この密閉空間に対しては、排気機構３７によって排気を行いつつ、窒素供給機構３５から窒素ガスを供給することによって、窒素雰囲気に置換することができる。
【００５５】
ステージ２０を鉛直方向に昇降させるステージ駆動機構４０に代えて、ランプハウス５０を水平方向に移動させるランプハウス駆動機構１４０を設けている点以外については、第２実施形態の熱処理装置２００の構成は第１実施形態と概ね同一である。
【００５６】
第２実施形態にて基板Ｗを処理する際には、まず基板受渡部からステージ２０に対して処理対象となる基板Ｗを渡す。第２実施形態の基板Ｗも、矩形のガラス基板の上面に電極層やシリコン層などの機能層を形成して構成され、その平面サイズは１１００ｍｍ×１３００ｍｍである。ステージ２０に基板Ｗを渡すときには、ランプハウス５０は待機位置にて待機している。
【００５７】
第１実施形態と同様に、基板Ｗがステージ２０に渡された後、アライメント処理および予備加熱処理を行う。すなわち、ステージ２０に設けられたθ補正機構によって基板Ｗの水平面内における向きを調整するとともに、ヒータ２３が熱処理プレート２２を加熱することによって熱処理プレート２２に保持された基板Ｗを予備加熱する。これらの処理を行うときには、ランプハウス５０は待機位置にて待機している。よって、アライメント処理および予備加熱処理は大気雰囲気にて行われる。
【００５８】
予備加熱処理によって基板Ｗが予備加熱温度にまで昇温された後、ランプハウス駆動機構１４０によってランプハウス５０が処理位置にまで移動する。そして、ランプハウス５０が処理位置に到達し、ステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬに対向した後、リフト壁３０が上昇して絶縁部３１がランプハウス５０の放射窓５３に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、ランプハウス５０の放射窓５３、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。
【００５９】
続いて、ランプハウス５０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯して基板Ｗに対するフラッシュ加熱処理が行われる。フラッシュ加熱処理により、基板Ｗの機能層は瞬間的に目標の処理温度にまで昇温され、その後急速に降温する。フラッシュ加熱処理はリフト壁３０によって外部雰囲気から隔離された窒素雰囲気中にて行われる。
【００６０】
フラッシュ加熱処理が終了した後、リフト壁３０が下降して基板Ｗの周辺が大気開放される。そして、ランプハウス駆動機構１４０によってランプハウス５０が待機位置にまで再び移動する。また、ヒータ２３による加熱が停止されるとともに、冷却機構２４による熱処理プレート２２の冷却が開始される。冷却機構２４が熱処理プレート２２を冷却することによって、熱処理プレート２２に保持された基板Ｗも冷却される。基板Ｗの冷却処理も大気雰囲気にて行われる。
【００６１】
ランプハウス５０が待機位置にまで戻り、基板Ｗが冷却機構２４によって所定温度以下にまで冷却された後、基板受渡部がステージ２０から処理後の基板Ｗを受け取る。これにより、第２実施形態の熱処理装置２００における一連の熱処理が完了する。
【００６２】
第２実施形態においても、基板受渡部がステージ２０に基板Ｗを渡した後、基板Ｗがそのステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理（アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理）が実行される。そして、基板受渡部は、全ての処理が完了した後の基板Ｗをステージ２０から受け取る。すなわち、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、第１実施形態と同様に、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置２００のフットプリント増大を抑制することができる。
【００６３】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、第３実施形態の熱処理装置３００の全体概略構成を示す図である。図５において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第３実施形態の熱処理装置３００は、主たる要素として、基板Ｗを載置して保持するステージ２０と、フラッシュ光を出射するフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５０と、ランプハウス５０に対してステージ２０を移動させるステージ駆動機構２４０と、を備える。また、熱処理装置３００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。
【００６４】
ステージ２０の構成については、第１実施形態と同一である。第３実施形態においては、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が水平方向に沿ってスライド移動される。ステージ駆動機構２４０は、例えばリニアモータなどの直動機構を用いて構成される。ステージ駆動機構２４０は、矢印ＡＲ５にて示すように、基板Ｗの予備加熱処理を行う予備加熱位置（図５の実線位置）と、ランプハウス５０の直下であってステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬと対向する処理位置（図５の中央の二点鎖線位置）と、処理位置を挟んで予備加熱位置と反対側に位置して基板Ｗの冷却処理を行う冷却位置（図５の右側の二点鎖線位置）と、の間でステージ２０を水平方向に沿って移動させる。ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置の近傍には、第１実施形態と同様の基板受渡部が設けられている。また、ステージ２０には、保持する基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心として回動させて水平面内における角度を調整するためのθ補正機構が設けられている。
【００６５】
複数のフラッシュランプＦＬおよびリフレクタ５２を内蔵するランプハウス５０の構成は第１実施形態と同様である。ステージ２０が処理位置に移動した状態においては、ステージ２０のリフト壁３０が上昇することによって絶縁部３１が放射窓５３の下面に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１と放射窓５３との間の空間がリフト壁３０によって閉塞されて密閉空間となる（図３参照）。この密閉空間に対しては、排気機構３７によって排気を行いつつ、窒素供給機構３５から窒素ガスを供給することによって、窒素雰囲気に置換することができる。
【００６６】
ステージ駆動機構２４０が、ステージ２０を水平方向に沿って予備加熱位置、処理位置および冷却位置の３つの位置の間で移動させる点以外については、第３実施形態の熱処理装置３００の構成は第１実施形態と概ね同一である。
【００６７】
第３実施形態にて基板Ｗを処理する際には、まず予備加熱位置近傍の基板受渡部から予備加熱位置のステージ２０に対して処理対象となる基板Ｗを渡す。第３実施形態の基板Ｗも、矩形のガラス基板の上面に電極層やシリコン層などの機能層を形成して構成され、その平面サイズは１１００ｍｍ×１３００ｍｍである。
【００６８】
第１実施形態と同様に、基板Ｗがステージ２０に渡された後、アライメント処理および予備加熱処理を行う。すなわち、ステージ２０に設けられたθ補正機構によって基板Ｗの水平面内における向きを調整するとともに、ヒータ２３が熱処理プレート２２を加熱することによって熱処理プレート２２に保持された基板Ｗを予備加熱する。これらの処理は、ステージ２０が予備加熱位置に位置している状態にて行われる。よって、アライメント処理および予備加熱処理は大気雰囲気にて行われる。
【００６９】
予備加熱処理によって基板Ｗが予備加熱温度にまで昇温された後、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が予備加熱位置から処理位置にまで移動する。そして、ステージ２０が処理位置に到達し、ステージ２０に保持された基板ＷがフラッシュランプＦＬに対向した後、リフト壁３０が上昇して絶縁部３１がランプハウス５０の放射窓５３に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、ランプハウス５０の放射窓５３、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。
【００７０】
続いて、ランプハウス５０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯して基板Ｗに対するフラッシュ加熱処理が行われる。フラッシュ加熱処理により、基板Ｗの機能層は瞬間的に目標の処理温度にまで昇温され、その後急速に降温する。フラッシュ加熱処理はリフト壁３０によって外部雰囲気から隔離された窒素雰囲気中にて行われる。
【００７１】
フラッシュ加熱処理が終了した後、リフト壁３０が下降して基板Ｗの周辺が大気開放される。そして、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が処理位置から冷却位置にまで移動する。また、ヒータ２３による加熱が停止されるとともに、冷却機構２４による熱処理プレート２２の冷却が開始される。冷却機構２４が熱処理プレート２２を冷却することによって、熱処理プレート２２に保持された基板Ｗも冷却される。基板Ｗの冷却処理も冷却位置の大気雰囲気にて行われる。
【００７２】
ステージ２０が冷却位置に移動し、基板Ｗが冷却機構２４によって所定温度以下にまで冷却された後、冷却位置近傍の基板受渡部がステージ２０から処理後の基板Ｗを受け取る。これにより、第３実施形態の熱処理装置３００における一連の熱処理が完了する。
【００７３】
第３実施形態においても、基板受渡部がステージ２０に基板Ｗを渡した後、基板Ｗがそのステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理（アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理）が実行される。そして、基板受渡部は、全ての処理が完了した後の基板Ｗをステージ２０から受け取る。すなわち、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置３００のフットプリント増大を抑制することができる。
【００７４】
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態の熱処理装置４００の全体概略構成を示す図である。図６において、第３実施形態（図５）と同一の要素については同一の符号を付している。第４実施形態の熱処理装置４００は、主たる要素として、基板Ｗを載置して保持するステージ２０と、フラッシュ光を出射するフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５０と、ランプハウス５０に対してステージ２０を移動させるステージ駆動機構２４０と、を備える。第４実施形態においては、ステージ２０およびステージ駆動機構２４０を収容するチャンバー４１０を熱処理装置４００に設けている。また、熱処理装置４００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。
【００７５】
複数のフラッシュランプＦＬおよびリフレクタ５２を内蔵するランプハウス５０は第３実施形態と同様である。また、ステージ２０およびステージ駆動機構２４０も、第３実施形態と同様のものである。すなわち、ステージ駆動機構２４０は、ステージ２０を予備加熱位置と処理位置と冷却位置との間で水平方向に沿って移動させる。ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置の近傍には、第１実施形態と同様の基板受渡部が設けられている。また、ステージ２０には、保持する基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心として回動させて水平面内における角度を調整するためのθ補正機構が設けられている。
【００７６】
第４実施形態においては、ステージ２０およびステージ駆動機構２４０がチャンバー４１０内に収容されることによって外部雰囲気から隔離されている。チャンバー４１０は、例えばステンレススチールなどにて形成された筐体である。チャンバー４１０の天井部のうち、ランプハウス５０の直下、つまりステージ２０の処理位置の上側には石英窓４１５が装着されている。石英窓４１５は、ランプハウス５０の放射窓５３と同程度のサイズを有する石英製の窓である。また、チャンバー４１０の両端、すなわちステージ２０の予備加熱位置および冷却位置の近傍には基板受渡部との間で基板Ｗを受け渡しするための搬出入口が設けられている。搬出入口は、ゲートバルブなどによって開閉される。
【００７７】
また、チャンバー４１０には、窒素供給機構１３５および排気機構１３７が付設されている。窒素供給機構１３５は、チャンバー４１０内に窒素ガスを供給する。排気機構１３７は、チャンバー４１０内の雰囲気を外部に排出する。窒素供給機構１３５および排気機構１３７によって、ステージ２０が収容されたチャンバー４１０内の雰囲気を大気雰囲気から窒素雰囲気に置換することができる。
【００７８】
一方、第４実施形態においては、ステージ２０にリフト壁３０が設けられていない。ステージ２０およびステージ駆動機構２４０を収容するチャンバー４１０を設けている点、並びに、ステージ２０に固有の雰囲気隔離部を設けていない点を除いては、第４実施形態の熱処理装置４００の構成は第３実施形態と同一である。
【００７９】
第４実施形態にて基板Ｗを処理する際には、まず予備加熱位置近傍のチャンバー４１０の搬出入口が開放され、基板受渡部から予備加熱位置のステージ２０に対して処理対象となる基板Ｗを渡す。第４実施形態の基板Ｗも、矩形のガラス基板の上面に電極層やシリコン層などの機能層を形成して構成され、その平面サイズは１１００ｍｍ×１３００ｍｍである。
【００８０】
第４実施形態では、予備加熱位置のステージ２０に基板Ｗが渡され、搬出入口が閉鎖されてチャンバー４１０内が密閉空間とされた後、排気機構１３７がチャンバー４１０内から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構１３５がチャンバー４１０内に窒素ガスを供給する。これにより、チャンバー４１０内の空間全体が大気雰囲気から窒素雰囲気に置換される。
【００８１】
また、基板Ｗがステージ２０に渡された後、アライメント処理および予備加熱処理を行う。すなわち、ステージ２０に設けられたθ補正機構によって基板Ｗの水平面内における向きを調整するとともに、ヒータ２３が熱処理プレート２２を加熱することによって熱処理プレート２２に保持された基板Ｗを予備加熱する。アライメント処理および予備加熱処理は、ステージ２０がチャンバー４１０内の予備加熱位置に位置している状態にて行われるものであり、第４実施形態では窒素雰囲気中にて行われる。
【００８２】
予備加熱処理によって基板Ｗが予備加熱温度にまで昇温された後、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が予備加熱位置から処理位置にまで移動する。第４実施形態では、チャンバー４１０内の全体が窒素雰囲気とされているため、リフト壁３０による密閉空間形成は行わない。
【００８３】
続いて、ランプハウス５０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯して基板Ｗに対するフラッシュ加熱処理が行われる。フラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光は放射窓５３およびチャンバー４１０の石英窓４１５を透過してステージ２０に保持された基板Ｗに照射される。フラッシュ加熱処理により、基板Ｗの機能層は瞬間的に目標の処理温度にまで昇温され、その後急速に降温する。フラッシュ加熱処理は、チャンバー４１０内の窒素雰囲気中にて行われる。
【００８４】
フラッシュ加熱処理が終了した後、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が処理位置から冷却位置にまで移動される。また、ヒータ２３による加熱が停止されるとともに、冷却機構２４による熱処理プレート２２の冷却が開始される。冷却機構２４が熱処理プレート２２を冷却することによって、熱処理プレート２２に保持された基板Ｗも冷却される。基板Ｗの冷却処理は、ステージ２０がチャンバー４１０内の冷却位置に位置している状態にて行われるものであり、第４実施形態では窒素雰囲気中にて行われる。
【００８５】
ステージ２０が冷却位置に移動し、基板Ｗが冷却機構２４によって所定温度以下にまで冷却された後、冷却位置近傍のチャンバー４１０の搬出入口が開放され、基板受渡部がステージ２０から処理後の基板Ｗを受け取る。これにより、第４実施形態の熱処理装置４００における一連の熱処理が完了する。なお、チャンバー４１０の搬出入口を開放する前に、チャンバー４１０内を窒素雰囲気から大気雰囲気に置換するようにしても良い。
【００８６】
第４実施形態においても、基板受渡部がステージ２０に基板Ｗを渡した後、基板Ｗがそのステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理（アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理）が実行される。そして、基板受渡部は、全ての処理が完了した後の基板Ｗをステージ２０から受け取る。すなわち、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置４００のフットプリント増大を抑制することができる。
【００８７】
また、第４実施形態においては、ステージ２０およびステージ駆動機構２４０をチャンバー４１０内に収容し、チャンバー４１０の内部空間全体を窒素雰囲気としている。このため、フラッシュ加熱処理前後の予備加熱処理および冷却処理も窒素雰囲気中に行われることとなる。基板Ｗの上面に形成された機能層によっては、予備加熱温度でも大気中の酸素の影響を受けるものがあり、そのような場合に第４実施形態の熱処理装置４００は好適である。また、第４実施形態では、チャンバー４１０の内部空間全体を窒素雰囲気としているため、ステージ２０の酸化を防止して劣化を防ぐことができる。
【００８８】
＜５．第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態の熱処理装置５００の全体概略構成を示す図である。図７において、第３実施形態（図５）と同一の要素については同一の符号を付している。第５実施形態の熱処理装置５００は、主たる要素として、基板Ｗを載置して保持するステージ２０と、フラッシュ光を出射するフラッシュランプＦＬを内蔵するランプハウス５０と、ランプハウス５０に対してステージ２０を移動させるステージ駆動機構２４０と、を備える。第５実施形態においては、ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置のそれぞれの上方に雰囲気隔離板５１０を設けている。また、熱処理装置５００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。
【００８９】
複数のフラッシュランプＦＬおよびリフレクタ５２を内蔵するランプハウス５０は第３実施形態と同様である。また、ステージ２０およびステージ駆動機構２４０も、第３実施形態と同様のものである。すなわち、ステージ駆動機構２４０は、ステージ２０を予備加熱位置と処理位置と冷却位置との間で水平方向に沿って移動させる。ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置の近傍には、第１実施形態と同様の基板受渡部が設けられている。また、ステージ２０には、保持する基板Ｗを鉛直方向に沿った軸を中心として回動させて水平面内における角度を調整するためのθ補正機構が設けられている。
【００９０】
第５実施形態においては、図７に示すように、ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置のそれぞれの上方に雰囲気隔離板５１０が設けられている。雰囲気隔離板５１０は、例えばステンレススチールなどにて形成された矩形の板状部材である。雰囲気隔離板５１０の設置高さ位置は、ランプハウス５０の放射窓５３と同じである。また、雰囲気隔離板５１０の平面サイズも放射窓５３と同程度であることが好ましい。
【００９１】
第３実施形態と同様に、ステージ２０が処理位置に移動した状態においては、ステージ２０のリフト壁３０が上昇することによって絶縁部３１が放射窓５３の下面に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１と放射窓５３との間の空間がリフト壁３０によって閉塞されて密閉空間となる（図３参照）。この密閉空間に対しては、排気機構３７によって排気を行いつつ、窒素供給機構３５から窒素ガスを供給することによって、窒素雰囲気に置換することができる。
【００９２】
また、第５実施形態においては、ステージ２０が予備加熱位置および冷却位置に移動したときにも、ステージ２０のリフト壁３０が上昇することによって絶縁部３１が雰囲気隔離板５１０の下面に当接する。これにより、処理位置におけるのと同様に、ステージ２０の断熱プレート２１と雰囲気隔離板５１０との間の空間がリフト壁３０によって閉塞されて密閉空間となる。この密閉空間に対しても、排気機構３７によって排気を行いつつ、窒素供給機構３５から窒素ガスを供給することによって、窒素雰囲気に置換することができる。
【００９３】
ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置に雰囲気隔離板５１０を設けている点を除いては、第５実施形態の熱処理装置５００の構成は第３実施形態と同一である。
【００９４】
第５実施形態にて基板Ｗを処理する際には、まず予備加熱位置近傍の基板受渡部から予備加熱位置のステージ２０に対して処理対象となる基板Ｗを渡す。第５実施形態の基板Ｗも、矩形のガラス基板の上面に電極層やシリコン層などの機能層を形成して構成され、その平面サイズは１１００ｍｍ×１３００ｍｍである。
【００９５】
第５実施形態では、予備加熱位置のステージ２０に基板Ｗが渡された後、ステージ２０のリフト壁３０が上昇して絶縁部３１が雰囲気隔離板５１０に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、雰囲気隔離板５１０、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。そして、ステージ２０に保持された基板Ｗの周辺が窒素雰囲気とされた状態にてアライメント処理および予備加熱処理が行われる。すなわち、ステージ２０に設けられたθ補正機構によって基板Ｗの水平面内における向きを調整するとともに、ヒータ２３が熱処理プレート２２を加熱することによって熱処理プレート２２に保持された基板Ｗを予備加熱する。
【００９６】
予備加熱終了後、一旦リフト壁３０が下降し、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が予備加熱位置から処理位置にまで移動する。そして、ステージ２０が処理位置に到達した後、リフト壁３０が再び上昇して絶縁部３１がランプハウス５０の放射窓５３に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、ランプハウス５０の放射窓５３、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。
【００９７】
続いて、ランプハウス５０の複数のフラッシュランプＦＬが一斉に点灯して基板Ｗに対するフラッシュ加熱処理が行われる。フラッシュ加熱処理により、基板Ｗの機能層は瞬間的に目標の処理温度にまで昇温され、その後急速に降温する。フラッシュ加熱処理はリフト壁３０によって外部雰囲気から隔離された窒素雰囲気中にて行われる。
【００９８】
フラッシュ加熱処理が終了した後、リフト壁３０が再び下降し、ステージ駆動機構２４０によってステージ２０が処理位置から冷却位置にまで移動する。また、ヒータ２３による加熱が停止されるとともに、冷却機構２４による熱処理プレート２２の冷却が開始される。冷却機構２４が熱処理プレート２２を冷却することによって、熱処理プレート２２に保持された基板Ｗも冷却される。ステージ２０が処理位置に到達した後、リフト壁３０が再び上昇して絶縁部３１が冷却位置の雰囲気隔離板５１０に当接する。これにより、ステージ２０の断熱プレート２１、雰囲気隔離板５１０、および、リフト壁３０で囲まれた密閉空間が形成される。排気機構３７がこの密閉空間から雰囲気を排出するとともに、窒素供給機構３５が当該密閉空間に窒素ガスを供給することにより、当該密閉空間は窒素雰囲気に置換される。そして、ステージ２０に保持された基板Ｗの周辺が窒素雰囲気とされた状態にて冷却処理が行われる。
【００９９】
ステージ２０が冷却位置に移動し、基板Ｗが冷却機構２４によって所定温度以下にまで冷却された後、リフト壁３０が下降し、冷却位置近傍の基板受渡部がステージ２０から処理後の基板Ｗを受け取る。これにより、第５実施形態の熱処理装置５００における一連の熱処理が完了する。
【０１００】
第５実施形態においても、基板受渡部がステージ２０に基板Ｗを渡した後、基板Ｗがそのステージ２０に保持されたままフラッシュ加熱処理に関連する全ての処理（アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理）が実行される。そして、基板受渡部は、全ての処理が完了した後の基板Ｗをステージ２０から受け取る。すなわち、アライメント処理、予備加熱処理、フラッシュ加熱処理、および、冷却処理の各処理間での基板Ｗの受け渡しは生じない。よって、各処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットが不要となり、熱処理装置５００のフットプリント増大を抑制することができる。
【０１０１】
また、第５実施形態においては、ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置のそれぞれの上方に雰囲気隔離板５１０を設けることにより、フラッシュ加熱処理前後の予備加熱処理および冷却処理も窒素雰囲気中にて行うことができる。第５実施形態では、第４実施形態と比較して、リフト壁３０によって形成される限られた密閉空間を窒素雰囲気に置換するため、窒素ガスの消費量増加を抑制することができる。
【０１０２】
＜６．変形例＞
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、上記各実施形態においては、フラッシュ加熱処理は窒素雰囲気中にて行うようにしていたが、これに限定されるものではなく、基板Ｗの上面に形成された機能層によっては、大気雰囲気中にて行うようにしても良い。フラッシュ加熱処理を大気雰囲気中にて行うことが可能であれば、リフト壁３０およびチャンバー４１０は必ずしも必須の要素では無い。
【０１０３】
また、フラッシュ加熱処理を窒素雰囲気中で行うのに代えて、他の処理ガス（例えば、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、塩素（Ｃｌ２）などの反応性ガスやアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス）を密閉空間に供給し、その処理ガスの雰囲気中にて処理を行うようにしても良い。
【０１０４】
第１実施形態において、ステージ２０を昇降させるのに代えて、或いは加えて、ランプハウス５０をステージ２０に対して昇降させるようにしても良い。第３実施形態において、ステージ２０のポジションを２つとし、フラッシュ加熱処理後にステージ２０を予備加熱位置に戻して基板Ｗの冷却処理を行うようにしても良い。すなわち、ステージ２０の予備加熱位置と冷却位置とを共通のポジションとするようにしても良い。要するに、ランプハウス５０に対してステージ２０を相対的に移動させ、ステージ２０に保持された基板ＷをフラッシュランプＦＬに対向させることができる構成であれば良い。
【０１０５】
また、第４実施形態において、ステージ２０にリフト壁３０を設け、チャンバー４１０内を窒素雰囲気にするのに加えて、リフト壁３０によってステージ２０の断熱プレート２１と石英窓４１５との間の空間を閉塞して密閉空間とし、当該密閉空間を窒素雰囲気とするようにしても良い。この場合、リフト壁３０によって形成される密閉空間内をチャンバー４１０内よりも酸素濃度の低い窒素雰囲気とするのが好ましい。
【０１０６】
第４実施形態では、さらに、ステージ２０の予備加熱位置および冷却位置においてもリフト壁３０によってステージ２０の断熱プレート２１とチャンバー４１０の天井部との間の空間を閉塞して密閉空間とし、当該密閉空間を窒素雰囲気とするようにしても良い。
【０１０７】
また、上記各実施形態においては、処理対象となる基板Ｗの平面サイズを１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（Ｇ５）としていたが、これに限定されるものではなく、基板Ｗのサイズは適宜のものとすることができる。例えば、基板Ｗの平面サイズはさらに大型の２２００ｍｍ×２５００ｍｍ（Ｇ８）であっても良いし、より小型の３６０ｍｍ×４６０ｍｍ（Ｇ２）であっても良い。もっとも、処理間で基板Ｗを受け渡すための搬送ロボットを不要とすることによるフットプリント削減効果は、基板Ｗの平面サイズが大きい程顕著であるため、主面の面積が１ｍ２以上の基板Ｗの処理に対して本発明に係る熱処理装置を好適に用いることができる。
【０１０８】
また、処理対象となる基板Ｗはガラス基板に限定されるものではなく、金属の基板や樹脂基板であっても良い。基板Ｗの形状は、矩形に限定されるものではなく、円形などであっても良い。
【０１０９】
また、上記各実施形態では、ランプハウス５０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】
【０１１０】
本発明に係る熱処理装置は、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、半導体デバイス用途など種々の基板のフラッシュ加熱に適用することができるが、特にＦＰＤ用途に用いられる大型の基板の熱処理に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
９  制御部
１０  基板受渡部
２０  ステージ
２１  断熱プレート
２２  熱処理プレート
２３  ヒータ
２４  冷却機構
３０  リフト壁
３１  絶縁部
３５，１３５  窒素供給機構
３７，１３７  排気機構
４０，２４０  ステージ駆動機構
５０  ランプハウス
５２  リフレクタ
５３  放射窓
１００，２００，３００，４００，５００  熱処理装置
１４０  ランプハウス駆動機構
４１０  チャンバー
４１５  石英窓
５１０  雰囲気隔離板
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｗ  基板
【図１】
2014072352.tif 000003
【図２】
2014072352.tif 000004
【図３】
2014072352.tif 000005
【図４】
2014072352.tif 000006
【図５】
2014072352.tif 000007
【図６】
2014072352.tif 000008
【図７】
2014072352.tif 000009