(57)【要約】【課題】  液晶表示装置に使用するガラス等の透明板にポリシリコン又はアモルファスシリコンの薄膜を形成させた液晶基板、又は半導体製造に使用するシリコン等のウェハ（以下、「基板」という）を密閉可能な容器内に収納し、高温ガスによりアニール処理するアニール装置において、後段のウェット処理による問題を回避しながら、アニール処理時に、基板の表面に付着するパーティクル量を容易に減少させることにより、高性能の液晶・半導体素子を製造できるアニール方法を提供する。【解決手段】  容器内側に、セラミックスをコーティングする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶用又は半導体製造用基板を密閉可能な容器内に収納し、高温ガスによりアニール処理するアニール装置において、
容器内面に、セラミックスをコーティングしたことを特徴とする半導体ウェハ又は液晶用基板のアニール装置。
【請求項２】
前記セラミックスのコーティングの材料は、その熱膨張率が前記容器の材料の熱膨張率がほぼ同じか又は近いものであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体ウェハ又は液晶用基板のアニール装置。
【請求項３】
前記セラミックスは、アルミナであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半導体ウェハ又は液晶用基板のアニール装置。
【請求項４】
液晶用又は半導体製造用基板を密閉可能な容器内に収納し、高温ガスによりアニール処理するアニール装置において、
容器全体を、セラミックスで構成することを特徴とする半導体ウェハ又は液晶用基板のアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＬ表示装置を含む液晶表示装置等の液晶用基板及びシリコン等材料から製造される各種半導体用ウェハのアニール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス等の透明板にポリシリコン又はアモルファスシリコンの薄膜を形成させたものを液晶用基板といい、シリコン等の円形バルク結晶をスライスし、その単結晶の片側表面を研磨洗浄したものをウェハ（本明細書においては、上記ウェハと液晶用基板をあわせて「基板」という。）という。
上記の基板を、高温、場合によっては高温かつ高圧（本明細書においては「高温等」という）のガス、例えば水蒸気又は酸素等の雰囲気に一定時間曝す工程（アニール工程）が必要であり、このアニール工程により、液晶基板の結晶構造を緻密化させ電子の移動度をあげたり、或いは、ウェハに絶縁酸化膜を形成させる、などの効果がある。このようなアニールの方法に関して、レーザを用いたいくつかの処理方法が知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−１４４０２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１９８３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、製造される液晶・半導体の性能を向上させるため、製造に際しては、ホコリやゴミの付着量を極端に制限されていることは良く知られており、製造時の雰囲気管理によりアニール前の基板に付着しているホコリやゴミは殆どゼロである。ところがアニール処理を行うことにより相当量のパーティクルが基板の表側の表面に付着してしまい、これはホコリやゴミと同様液晶・半導体の性能を低下させる原因となる。このようなパーティクルは、アニールに水蒸気等の高温等のガスに曝される反応室容器内壁から、解離、溶出して発生するものである。アニールの反応室容器の材料としては、メタルコンタミを防止するため、一般には、石英ガラスなどが使用されているが、それでもある程度のパーティクルの発生は避けられず、特に半導体デバイスの微細化が進んでいる今日、かかるパーティクルによる汚染の問題は極めて重要な課題となりつつある。
【０００４】
これまでは、例えばアニール後に硫酸洗浄等薬液を用いたのウェット処理を行い、基板の表面に付着したパーティクルを除去しているが、このような方法では、硫酸等の薬液を使用することとなり薬液等の染み込みなどによる電気的劣化や機械的劣化（脆化など）の問題が生じる上に、ウェット処置により工程数が増加し製造プロセスが複雑化するという欠点を有していた。
【０００５】
そこで、本発明においては、ウェット処理による上記問題を回避しながら、アニール処理時に基板の表面に付着するパーティクル量を容易に減少させることにより、高性能の液晶・半導体素子を製造できるアニール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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明によっては、液晶用又は半導体製造用基板を密閉可能な容器内に収納し、高温ガスによりアニール処理するアニール装置において、容器内面に、セラミックスをコーティングしたことを特徴とする半導体ウェハ又は液晶用基板のアニール装置が提供される。
容器としては、石英ガラス、アルミニウム、ステンレス鋼等の材料から構成される従来公知のものでよく、その内面に施すセラミックスのコーティングの材料は、その熱膨張率が前記容器の材料の熱膨張率がほぼ同じか又は近いものが好ましく（請求項２）、アルミナが好適である（請求項３）。コーティング材としては、その他、ＳｉＣ等であってもよい。なお、コーティングされたセラミックスの厚さは５００μｍ以下であることが望ましい。
【０００７】
また、容器内面にセラミックスコーティングを施すかわりに、液晶用又は半導体製造用基板を密閉可能な容器内に収納し、高温ガスによりアニール処理するアニール装置において、容器全体を、セラミックスで構成することとしても良い（請求項４）。
アニール処理にともない反応室容器内のガスの温度は最大１５００℃前後まで上昇する。容器材料と、コーティングされたセラミックスとの間の熱膨張率が大である場合には、アニール処理中に容器材料とコーティングされたセラミックスとの熱膨張の相違によりセラミックスに大きな引っ張り又は圧縮応力が発生し、コーティングされたセラミックスに亀裂又は剥離が発生し、かかる亀裂、或いは剥離部分からパーティクルが発生する可能性がある。
【０００８】
そこで、請求項２の発明では、容器の材料と熱膨張率の近いセラミックスで容器内面をコーティングすることにより、アニール処理時において温度が上昇してもコーティングされたセラミックスの亀裂、剥離が殆ど生じず、従って該亀裂、剥離部分からのパーティクルの発生を殆ど防止することができる。
さらに、反応室容器が、アニール条件下における耐食性、耐熱性に優れた、例えば、石英ガラス又はアルミニウム或いはステンレス鋼で製造されている場合に、熱膨張率がほぼそれらに近いアルミナをコーティング材として採用することにより（請求項３）、パーティクルの発生を大幅に減少できる。
【０００９】
また、請求項４の発明では、高温、高圧耐性に優れ、パーティクルの発生の殆どないセラミックスにより容器全体を構成することとし、前述の熱膨張率の相違による亀裂や剥離部分からのパーティクル発生もありえず、パーティクルの発生を大幅に減少させることとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によっては、石英ガラス等の材料から構成される反応室容器が水蒸気等の高温等のガスに曝されることによりパーティクルが発生するので、高温、高圧耐性に優れ、高温高圧条件下においてもパーティクルの発生の殆どないセラミックスを容器内面にコーティングすることにより、かかるパーティクルの発生を大幅に減少させることができ、従来の技術では必要であった後段のウェット処理に伴う問題を最小限とするか又は完全に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１により本発明を実施するための形態を説明する。
本発明の実施形態に係るアニール装置１は、高温等のガスによるアニールを行うことのできる装置であり、高圧ガスを扱うこともありうることから、最外側に両端を鏡板で閉塞することのできるする筒状の圧力容器４１の中に配置される構造となっている。図１中、圧力容器４１は、上部容器（以下、「金属ベルジャ」という）４１ａ、と下部の容器（以下「鏡板」という）４１ｂとからなり、鏡板４１ｂが、図示しないガスケットを介して、金属ベルジャ４１ａとボルト締め等により装着される。なお、圧力容器４１の材料は、特に限定しないが、後述のベルジャ１１が破損した場合の高圧に耐えることのできる材料であって水蒸気等による腐食にも耐えられる材料が望ましくステンレス鋼が好適に使用できる。
【００１２】
圧力容器４１の内部には、後述の反応室容器（容器）１０と圧力容器４１との間の空間が存在し、該空間の反応室容器１０の側面外側周囲にヒータ２１が、下側にヒータ２２が配設されている。反応室容器１０は、ベルジャ１１と、底部１２から構成される。ベルジャ１１は、例えば、釣鐘状形状をなし、その内面全面にわたりセラミックスがコーティングされ、コーティング面１１ａが形成されている（図２参照）。ベルジャ１１は、その内部を水蒸気、酸素等高温高圧のガスを流すことが可能な強度等を有する材料であれば特に限定しないが（すなわち、ここでベルジャとはガラス製のもののみを指すのではない。勿論例えば石英ガラスで製造する場合もありうる）、例えば、石英ガラス（膨張係数５〜６×１０-7／℃）や金属材料であるアルミニウム（線膨張率：２．３１３×１０-5／℃）やステンレス鋼が好適に使用できる。コーティング面１１ａの材料もベルジャ１１の熱膨張率に近い材料で、高温、高圧に対する耐性が高く、ベルジャ１１内側表面へのコーティングが容易であるセラミックスであれば、特に限定しないが、ベルジャ１１の材料が石英ガラスやアルミニウムである場合には、例えば、石英ガラスやアルミニウムに熱膨張率の比較的近いアルミナ（線膨張率：６．４×１０-6／℃）が好適に使用できる。石英ガラスやアルミナのベルジャ１１内面へのコーティングは、例えば、溶射や焼結により実施される。
【００１３】
ベルジャ１１の底を塞ぐ底部１２は、Ｏリング１４を挟んでベルジャ１１の底を密閉するように塞ぐハット状形状を呈する。底部１２も、反応室容器１０内側に面した側には全面にわたりセラミックスのコーティングにより、これをコーティング面１２ａが形成されている（図３参照）。
底部１２の材料は、その上面に水蒸気、酸素等高温高圧のガスが接触することが可能な強度等を有する材料であれば特に限定しないが、例えば、ベルジャ１１同様、石英ガラスや金属材料であるアルミニウムやステンレス鋼が好適に使用できる。コーティング面１２ａの材料もベルジャ１１に熱膨張率が近い材料で、高温、高圧に対する耐性が高く、底部１２内側表面へのコーティングが容易であるセラミックスであれば、特に限定しないが、ベルジャ１１の材料が石英ガラスやアルミニウムである場合には、例えば、石英ガラスやアルミニウムに熱膨張率の近いアルミナ（線膨張率：６．４×１０-6／℃）が好適に使用できる。アルミナの底部１２へのコーティングは、例えば、溶射により実施される。
【００１４】
底部１２に基板支持カセット１３が配設されている。基板支持カセット１３は、複数枚（図示例では１６枚）の基板３１を支持することができ、基板３１の左右両端部又は周縁部のみを支持して、基板３１を水平に載置することができる。
底部１２には基板支持カセット１３の外周部近傍の適宜位置に、それぞれガス導入管１５とガス排出管１６とが底部１２の下側から反応室容器１０の内部に臨んで接続されている。ガス導入管１５はベルジャ１１に水蒸気等を注入し、ガス排出管１６は、かかる水蒸気等を排出するためのものである。ガス導入管１５及びガス排出管１６はともに鏡板４１ｂを貫いて図示しない高温高圧の水蒸気等の供給装置、及び排出装置に接続している。
【００１５】
基板支持カセット１３の材料は特に限定しないが、メタルコンタミを生じることがなく、高温高圧に耐えることのできる石英ガラスが好適に使用できる。石英ガラスからのパーティクルの発生はあるものの、基板支持カセット１３の表面積はベルジャ１１や底部１２の表面積に比較して少でありパーティクルの発生量は小さいためあまり問題とはならない。勿論、ベルジャ１１や底部１２と同様に石英ガラスやアルミニウムの表面をアルミナでコーティングしたものを使用することも可能である。
【００１６】
次に本アニール装置１の使用方法について説明する。
まず、圧力容器４１の金属ベルジャ４１ａ、ヒータ２１、及び、ベルジャ１１をはずし、基板３１を、その両端又は周縁部を基板支持カセット１３に載置する。
基板支持カセット１３に基板３１を載置し終えた状態で、ベルジャ１１を、Ｏリング１４を嵌めた底部１２にのせ、図示しない、締付具（ボルト等）によりベルジャ１１と底部１２とが密着するように装着する。
【００１７】
その上で、さらにヒータ２１をセットし、金属ベルジャ４１ａを鏡板４１ｂにボルト締め等で取り付けた上で、ヒータに電流を流し高温にするとともにガス導入管１５から、高温（常温〜１５００℃）で大気圧以上の圧力の水蒸気又は酸素等を流す。かかる水蒸気又は酸素などはベルジャ内１１を充満、循環してガス排出管１６より排出される。このとき基板３１はその両端部又は周縁部のみが載置、支持されているので、基板３１の表面３１ａの殆どの部分もかかる高温高圧のガスに接触し、十分なアニール効果をうる。
【００１８】
また、ベルジャ１１、底部１２などは、かかる高温高圧の水蒸気又は酸素などに曝されるが、セラミックスによりコーティングされているため、パーティクルなどの発生が殆どない。
なお、本実施形態では、底部１２に予め固定された基板支持カセット１３に基板３１をセットしたが、基板支持カセット１３を着脱可能な一体構造とし、かかる基板支持カセットに予め基板３１をセットした上で、底部１２に該基板支持カセットを固定するようにしても良い。
【００１９】
また、基板支持カセットは基板３１の片端のみをカセットの支柱に設けられた溝に差しこんで支持するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、高温高圧のガスによるアニールを考慮したため圧力容器４１を最外側に配置しているが、圧力をさほど高くしない場合には圧力容器４１はなくともよい。
【００２０】
さらに、ベルジャ１１と底部１２については、アルミニウム等の金属や石英ガラス等の表面にアルミナ等のセラミックスをコーティングするのではなく、ベルジャと底部全体を例えばＳｉＣのようなセラミックスで製造してもよい。
【実施例１】
【００２１】
反応室容器１０の内面へのセラミックスのコーティング効果を確認するため以下の試験を実施した。
すなわち、石英ガラス製の反応室容器１０について、その内側にアルミナコーティングを行わない場合とアルミナコーティングを行った場合について、実施形態に示した同じ装置において、同じ手順によりシリコンウェハのアニール処理を行い（但し、ウェハ枚数は１枚とした）、アニール処理後に、レーザ光を照射してその散乱光および反射光を光学的に検出し、解析することで表面のパーティクルをカウントした（レーザ表面検査装置）。
【００２２】
使用したシリコンウェハ（結晶方位：１．０．０）の直径は６インチ１５０ｍｍであるが、周縁部１０ｍｍずつを切り取って測定しているため、実際には直径１３０ｍｍのウェハに付着したパーティクルの総数を測定した。
それ以外の試験条件は下記のとおりである。
処理雰囲気  水蒸気
処理温度    ５００℃
処理圧力    ２ＭＰａ
処理時間    １時間
反応室容器  石英ガラス
試験の結果としてアルミナコーティング無しの場合には０．１５ミクロン以上のパーティクル総個数が８，５２４個、アルミナコーティングを施した場合には、３５８個と、１／２０以下に減少しており本発明の効果が実証された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るアニール方法を実施するアニール装置の実施の１形態を示す概念図である。
【図２】図１のベルジャ１１のコーティング面１１ａを示す断面図である。
【図３】図１の底部１２のコーティング面１２ａを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      アニール装置
１０    反応室容器（容器）
１１    ベルジャ
１１ａ  コーティング面
１２    底部
１２ａ  コーティング面
１４    Ｏリング
３１    基板
【図１】
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【図２】
2005064370.tif 000004
【図３】
2005064370.tif 000005