(57)【要約】【課題】簡単な装置を用いて、従来困難であった被処理体の加熱処理（アニール処理）を、周囲の部分の温度を上げることなく行うことができるアニール処理方法を提供すること。【解決手段】被処理体２０の処理対象部２１をアニール処理するためのアニール処理方法であり、被処理体２０の処理対象部２１に光吸収体２５を配置して、光照射部３０から短パルスで光強度の高い光を照射することにより、光吸収体２５に光を吸収させて処理対象部２１をアニール処理することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の処理対象部をアニール処理するためのアニール処理方法であり、
前記被処理体の前記処理対象部に光吸収体を配置して、光照射部から短パルスで光強度の高い光を照射することにより、前記光吸収体に前記光を吸収させて前記光吸収体を温度上昇させ、その熱伝導により前記処理対象部をアニール処理することを特徴とするアニール処理方法。
【請求項２】
前記被処理体は、光を全反射する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアニール処理方法。
【請求項３】
前記被処理体は、光を透過する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアニール処理方法。
【請求項４】
前記被処理体は、光を透過する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の第１面とは反対の第２面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアニール処理方法。
【請求項５】
前記光吸収体は、前記被処理体の前記面の一部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアニール処理方法。
【請求項６】
前記光吸収体は、前記被処理体の前記面の一部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のアニール処理方法。
【請求項７】
前記光吸収体は、前記被処理体の前記第２面の一部に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のアニール処理方法。
【請求項８】
前記光のパルス幅と前記光の光強度値を制御することで、前記被処理体の前記処理対象部における加熱深さと温度を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアニール処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体の処理対象部をアニール処理するためのアニール処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板や金属等の被処理体に対してアニール処理を行う方法としては、エキシマレーザーを用いてレーザーアニール処理を行うことが提案されている（たとえば特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１３８７号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにレーザーによりアニール処理をする方法を用いると、次のような問題がある。
エキシマレーザーを用いた場合に、レーザー装置が高価であり、維持管理が難しく、ランニングコストが大きくなってしまうという問題がある。
またアニール処理を行う場合には、加熱炉や通常のランプを用いて処理をすることもあるが、加熱時間が長くスループットが悪いという欠点がある。
【０００５】
従来のアニール方法により、被処理体をアニール処理する際には、加熱処理時間が長いので、確実に装置の周囲の温度も上昇させるために、装置自体の冷却も必要となってしまう。したがって、アニール処理装置を含む冷却水設備、熱排気設備など工場設備が大掛かりになり、コストアップにつながる。
いわゆるフラッシュランプを用いてアニール処理をすることも考えられるが、単にフラッシュランプの光が金属膜や透明膜に照射されても、金属膜や透明膜は光を吸収が小さいため金属膜や透明膜は急激に加熱をすることが困難である。
そこで本発明は上記課題を解消し、簡単な装置を用いて、従来困難であった被処理体の加熱処理（アニール処理）を、周囲の部分の温度を上げることなく行うことができるアニール処理方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアニール処理方法は、被処理体の処理対象部をアニール処理するためのアニール処理方法であり、前記被処理体の前記処理対象部に光吸収体を配置して、光照射部から短パルスで光強度の高い光を照射することにより、前記光吸収体に前記光を吸収させて前記光吸収体を温度上昇させ、その熱伝導により前記処理対象部をアニール処理することを特徴とする。
この発明では、被処理体の処理対象部に光吸収体が配置される。光照射部は短パルスで光強度の高い光を照射して、光吸収体に光を吸収させて処理対象部を加熱処理することができる。
【０００７】
したがって、光吸収体は、光照射部からの光により過熱させて、その光吸収体からの熱の伝導により、被処理体の処理対象部の過熱処理（アニール処理）を行うことができる。
したがって、周囲の温度を上げることなく、被処理体の処理対象部は瞬時にアニール処理することができ、構造も簡単である。
【０００８】
上記構成において、前記被処理体は、光を全反射する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の面側に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、被処理体は光を全反射する材質で形成されている。したがって光吸収体は、光照射部からの光により過熱されて、光を全反射してしまう被処理体であっても光吸収体からの熱伝導により、処理対象部をアニール処理できる。
【０００９】
上記構成において、前記被処理体は、光を透過する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の面側に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、被処理体は光を透過する材質により形成されている。したがって、光吸収体は、光照射部からの光により過熱されて、光を透過する被処理体であっても、光吸収体は光照射部からの光により過熱されて、その光吸収体からの熱伝導により被処理体の処理対象部をアニール処理できる。
【００１０】
上記構成において、前記被処理体は、光を透過する材質により形成されており、前記光吸収体は、前記光照射部に対面する前記被処理体の第１面とは反対の第２面側に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、被処理体は光を透過する材質により形成されている。光吸収体は、光照射部からの光により過熱されて、光吸収体は熱伝導により被処理体の第２面側の処理対象部をアニール処理できる。
【００１１】
上記構成において、前記光吸収体は、前記被処理体の前記面の一部に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、処理対象部は光を全反射する材質で形成されているが、被処理体の面の一部に処理対象部が形成されている。光吸収体は、この処理対象部に配置されていて、光吸収体は光照射部からの光により過熱されて、光吸収体からの熱伝導により処理対象部の一部がアニール処理できる。
【００１２】
上記構成において、前記光吸収体は、前記被処理体の前記面の一部に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、処理対象部は光を透過する材質により形成されているが、処理対象部は面の一部に形成されている。光吸収体はこの処理対象部に配置されていて、光吸収体は光照射部からの光により過熱されて、光吸収体の熱伝導により処理対象部の一部がアニール処理できる。
【００１３】
上記構成において、前記光吸収体は、前記被処理体の前記第２面の一部に配置されていることを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、処理対象部は光を透過する材質により形成されている。処理対象部は被処理体の第２面の一部に形成されている。光吸収体は、光照射部からの光により過熱されて、光吸収体はその熱伝導により第２面側の処理対象部の一部がアニール処理できる。
【００１４】
上記構成において、前記光のパルス幅と前記光の光強度値を制御することで、前記被処理体の前記処理対象部における加熱深さと温度を調整することを特徴とすることが望ましい。
このような構成によれば、光のパルス幅と光の光強度値を制御することで、被処理体の熱伝導に適した光の照射時間と熱容量を制御できる、被処理体の処理対象部における加熱深さと温度を調整することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明のアニール処理方法を実施するためのアニール処理装置の例を示している。
図１に示すアニール処理装置１０は、被処理体２０の処理対象部２１に対してアニール処理（過熱処理、あるいは焼成処理ともいう）を行うための装置である。
【００１６】
被処理体２０は、図１に示す例では基板２３と光吸収体２５を有している。
基板２３の第１面２７の上には、光吸収体２５が皮膜状に形成されている。基板２３は、たとえば、後で説明する照射光Ｌを全反射してしまう金属膜である。この基板２３の金属の材質としては、たとえばＣｕ膜である。
この基板２３の第１面２７側には、光吸収体２５として、たとえばアモルファスＳｉ（シリコン）、ＴｉＮ（チタンナイトライド）がたとえばプラズマＣＶＤやスパッタリングのような方法で成膜されている。この光吸収体２５は、照射光Ｌを吸収するものである。
【００１７】
アニール処理装置１０は、光照射部３０、電源３１および制御部１００を有している。
光照射部３０は、たとえば複数本のランプ３３と、反射材３５を有している。反射材３５は、ランプ３３が発生する照射光Ｌを、被処理体２０側に照射するための部材である。
【００１８】
ランプ３３は、たとえば図１の紙面において垂直方向に長くなっている棒状のランプを使用することができる。図１の例では、ランプ３３はたとえば６本図示されているが、６本に限らず１本乃至５本、あるいは７本以上の複数本であっても勿論構わない。
各ランプ３３は電源３１からの電力供給により点灯される。電源３１は制御部１００の指令により動作が制御される。
【００１９】
ここでランプ３３について説明する。
ランプ３３は、短パルスで光強度の高い光を発生するランプである。ランプ３３の種類としては、たとえばフラッシュランプである。フラッシュランプの種類としては、たとえばキセノンランプであり、その波長域は近紫外線乃至可視光、そして近赤外線領域までを有している。
ランプ３３は、高圧パルスを印加すると、ランプ内部に封入されたキセノン気体が一瞬にして絶縁破壊を起こす。この破壊が、コンデンサに蓄積された電気エネルギーを極めて短い時間の間にランプ内に一挙に放出し、この時、照射光Ｌが生じる。
【００２０】
このランプ３３が発生する光のパルス幅は、たとえば図２に例示するように、ｍｓｅｃ（ミリ秒）オーダのパルス幅Ｗの光を発生する。
フラッシュランプの種類としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、クリプトンランプ、キセノン―水銀ランプ等である。
このランプ３３が、たとえばキセノンフラッシュランプである場合には、その光の照射時間は、たとえば上述したようにｍｓｅｃ（ミリ秒）オーダであり、このランプ３３の照射光Ｌは、必要に応じてフロスト板により散乱されて均一化された後に、図１に示す被処理体２０の光吸収体２５側に照射される。
【００２１】
図２は、ランプ３３がキセノンフラッシュランプである場合の例を示している。図２のグラフの横軸は時間軸であり、縦軸はフラッシュランプの光強度を示している。
図１に示す制御部１００は、電源３１に指令を与えることにより、この照射光Ｌのパルス幅Ｗと光強度Ｐの少なくともいずれか一方の値、好ましくは両方の値を制御することができる。
【００２２】
次に、図１を参照しながら、被処理体２０の処理対象部２１に対してアニール処理を施すアニール処理方法について説明する。
制御部１００からの指令により電源３１がランプ３３に対して電力を供給する。これにより各ランプ３３は照射光Ｌを発生する。照射光Ｌは、反射材３５により反射されて光吸収体２５に供給されるものと、直接光吸収体２５に供給されるものがある。
【００２３】
被処理体２０の第１面２７と光吸収体２５は、光照射部３０のランプ３３に対面している。
したがって、短パルスでかつ光強度の高い光である照射光Ｌは、光吸収体２５に照射される。光吸収体２５は、照射光Ｌを吸収してこの照射光Ｌにより過熱される。この光吸収体２５は光を吸収して過熱されると、光吸収体２５からの熱伝導により被処理体２０の処理対象部２１がアニール処理される。この場合の処理対象部２１は、第１面２７の全面である。
【００２４】
図１に示す第１の実施形態では、被処理体２０の基板２３は、光を通さずに光を全反射する金属材料で作られていて、光吸収体２５は、基板２３の第１面２７の全面にわたって形成されている。光吸収体２５は第２面２９には形成されていない。第１面２７と第２面２９は被処理体２０の互いに反対の面である。
このように、照射光Ｌを全反射する材質で作られている被処理体２０の基板２３であっても、光吸収体２５を第１面２７に形成することにより、基板２３の処理対象部２１が、その全面にわたって短時間で確実にアニール処理をすることができる。
【００２５】
第２の実施形態
図３は、本発明のアニール処理方法の第２の実施形態を示している。
以下に示す各実施形態において使用しているアニール処理装置１０は、図１に示すアニール処理装置１０と同じものであるので、その同じ箇所には同じ符号を記してその説明を用いることにする。
【００２６】
図３に示す第２の実施形態では、被処理体１２０が、図１に示す被処理体２０と異なる。
被処理体１２０は、基板１２３と光吸収体１２５を有している。基板１２３は、たとえば照射光Ｌを全透過する材質、たとえばＳｉＯ２の膜である。基板１２３の第１面１２７は、ランプ３３に対面している。この例では、基板１２３の反対の第２面１２９が処理対象部１２１である。
【００２７】
この処理対象部１２１の全面にわたって、光吸収体１２５が成膜されている。なお、処理対象部１２１は、第２面１２９の全面に相当する。この光吸収体１２５は、たとえばＳｉ３Ｎ４やアモルファスＳｉ（シリコン）などである。この基板１２３と光吸収体１２５の成膜の順序は、基板１２３を成膜した後に光吸収体１２５を成膜してもよいし、光吸収体１２５を成膜した後にこの光吸収体１２５に対して基板１２３を成膜しても勿論構わない。
【００２８】
被処理体１２０に対するアニール処理方法について説明する。
図１に示す第１の実施形態の場合と同様に、図３のランプ３３が照射光Ｌを基板１２３の第１面１２７側に照射する。これによって照射光Ｌは、基板１２３の中を透過して光吸収体１２５に達する。光吸収体１２５は、照射光Ｌにより過熱される。したがって、光吸収体１２５は熱伝導により基板１２３の処理対象部１２１の全面にわたって確実にアニール処理することができる。
このように、光を通す透明の基板１２３であっても、基板１２３の処理対象部１２１の全面にわたって短時間にアニール処理をすることができる。
【００２９】
第３の実施形態
図４は、本発明のアニール処理方法の第３の実施形態を示している。
図４に示す被処理体２２０は、基板２２３と光吸収体２２５を有している。基板２２３の第１面２２７の全面にわたって、光吸収体２２５が成膜されている。基板２２３の第２面２２９には光吸収体は成膜されていない。
図４の基板２２３は、図３の第２の実施形態と同様に光を全透過する材質、たとえばＳｉＯ２の膜である。この基板２２３の第１面２２７には、たとえばＳｉ３Ｎ４やアモルファスＳｉ（シリコン）などの光吸収体２２５が成膜されている。光吸収体２２５と基板２２３の成膜順序は、光吸収体２２５に対して基板２２３を成膜したり、逆に基板２２３に対して光吸収体２２５を成膜するようにしても勿論構わない。
【００３０】
第３の実施形態においては、図４のランプ３３の照射光Ｌが光吸収体２２５に照射されると、光吸収体２２５は過熱される。光吸収体２２５は熱伝導により基板２２３の第１面２２７に相当する処理対象部２２１をアニール処理することができる。
図３に示す第２の実施形態では、基板１２３の第２面１２９側に光吸収体２５が成膜されている。これに対して図４に示す第３の実施形態では、基板２２３の第１面２２７側に光吸収体２２５が形成されている。
【００３１】
第４の実施形態
図５は、アニール処理方法の第４の実施形態を示している。
第４の実施形態では、被処理体３２０の基板３２３の第１面３２７には、光吸収体は成膜されていない。基板３２３の第２面３２９には、その一部分においてのみ光吸収体３２５が成膜されている。つまり、この光吸収体３２５は、第２面３２９側の一部分の領域である処理対象部３２１に対して成膜されている。第１面３２７はランプ３３に対面する面である。
【００３２】
基板３２３はたとえば図３で使用した基板１２３と同様に照射光Ｌを全透過する材質により作られている。光吸収体３２５は、すでに述べた各実施形態で使われている材質のものを用いることができる。
このような光吸収体３２５の配置にすることにより、ランプ３３が照射光Ｌを第１面３２７側に照射すると、処理対象部３２１の部分に対応する光吸収体３２５が照射光Ｌにより過熱される。光吸収体３２５の熱伝導により部分的な処理対象部３２１が確実にアニール処理できる。
このように基板３２３が透明膜であっても、第２面３２９の局所的な領域の処理対象部３２１に対して短時間でアニール処理を施すことができる。
【００３３】
第５の実施形態
図６は、本発明のアニール処理方法の第５の実施形態を示している。
被処理体４２０の基板４２３は、図５と同様に照射光Ｌを全透過する材質により作られている。基板４２３の第１面４２７はランプ３３に対面している。第２面４２９には光吸収体は成膜されていない。
第１面４２７の一部分の領域である処理対象部４２１に対応して、光吸収体４２５が成膜されている。
【００３４】
これにより、ランプ３３から照射光Ｌを光吸収体４２５に照射すると、光吸収体４２５は照射光Ｌにより過熱される。光吸収体４２５から熱伝導により部分的な処理対象部４２１が確実にアニール処理できる。
このように、基板４２３の第１面４２７の局所的な領域である処理対象部４２１に対して短時間でアニール処理できる。
【００３５】
第６の実施形態
図７は、本発明のアニール処理方法の第６の実施形態を示している。
図７における被処理体５２０の基板５２３は光を全反射する金属、たとえばＣｕ膜である。この基板５２３の第１面５２７の一部の領域には、光吸収体５２５が成膜されている。この光吸収体５２５は、第１面５２７の一部の領域である処理対象部５２１に対応して成膜されている。
基板５２３の第２面５２９には光吸収体は成膜されていない。
このようにしても、ランプ３３の照射光Ｌが光吸収体５２５に照射されることにより、光吸収体５２５が過熱される。光吸収体５２５からの熱伝導により、第１面５２７の一部分の領域（局所的な領域ともいう）が選択的に短時間でアニール処理することができる。
【００３６】
なお、上述した制御部１００が図２に示す照射光Ｌのパルス幅Ｗと、照射光Ｌの光強度Ｐの出力値のいずれか少なくとも一方を制御することにより、被処理体の処理対象部における加熱処理の深さと温度を調整することができる。
たとえば光強度Ｐの出力値が一定であり、パルス幅Ｗが大きくなれば加熱深さは大きくなり、パルス幅Ｗが狭くなれば加熱深さは小さくなる。パルス幅Ｗが一定の場合に、光強度Ｐの出力値が大きくなればピーク温度が高くなり、光強度Ｐの出力値が小さくなればピーク温度が低くなる。
このように、照射光（光の一例）のパルス幅および光強度値をそれぞれ制御することで、被処理体の熱伝導に適した光の照射時間と熱容量を制御でき、処理対象部における加熱したい深さと温度を制御することができる。
【００３７】
既に述べたように、光吸収体は被処理体の処理対象部に対応して配置することにより、予め加熱したいところだけにパターニングした状態で、照射光Ｌを照射すれば、局所的なパターン加熱ができる。
このように、アニール処理装置１０は簡単な構造でありながら、周囲の温度を上げてしまうことなく、瞬時に被処理体２０の処理対象部のみに光吸収体からの熱を与えてアニール処理をすることが、確実かつ簡単にできる。
【００３８】
被処理体２０の基板の材質は、光を透過する材質であってもよいし光を全反射する材質であっても特に限定されることなく、必要な領域の処理対象部をアニール処理できる。
また、被処理体２０に照射する短パルスは、その照射波形が、尖頭波形や、矩形波形であっても同様な効果を有する。
被処理体が適用できる例としては、たとえば液晶表示体の基板、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）表示装置の基板、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置の基板、その他の電子機器に用いられる回路基板等である。
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアニール処理方法の第１の実施形態を示す図。
【図２】短パルスで光強度の高い照射光の例を示す図。
【図３】本発明のアニール処理方法の第２の実施形態を示す図。
【図４】本発明のアニール処理方法の第３の実施形態を示す図。
【図５】本発明のアニール処理方法の第４の実施形態を示す図。
【図６】本発明のアニール処理方法の第５の実施形態を示す図。
【図７】本発明のアニール処理方法の第６の実施形態を示す図。
【符号の説明】
１０・・・アニール処理装置、２０・・・被処理体、２１・・・処理対象部、２３・・・基板、２５・・・光吸収体、２７・・・第１面、２９・・・第２面、３０・・・光照射部、３３・・・ランプ
【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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