(57)【要約】【課題】ガラス基板等の基板を効率的に加熱できる基板の熱処理装置及び熱処理方法を提供する。【解決手段】基板Ｇの上面と下面に沿って，温度調節用ガスを通過させるガス流路３０を備えた。このガス流路３０内に沿って，通電により発熱する発熱体４１を設けた。また，ガス流路３０から温度調節用ガスを吐出させる吐出口３１，３２を，ガス供給路に沿って複数並べて設けた。そして，発熱体４１の発熱により，ガス流路３０内の温度調節用ガスを加熱し，温度調節用ガスによって，ガス流路３０を構成する円管２０，基板Ｇを加熱するようにした。【選択図】図４
2007227773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を熱処理する装置であって，
基板の上面及び／又は下面に沿って，温度調節用ガスを通過させるガス流路が備えられ，
前記ガス流路内に沿って，通電により発熱する発熱体が設けられ，
前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させる吐出口が，前記ガス供給路に沿って複数並べて設けられていることを特徴とする，基板の熱処理装置。
【請求項２】
前記ガス流路は，同じ高さに複数本並べて設けられていることを特徴とする，請求項１に記載の基板の熱処理装置。
【請求項３】
前記ガス流路は，複数の高さに設けられていることを特徴とする，請求項１又は２に記載の基板の熱処理装置。
【請求項４】
前記ガス流路は，円管の内部空間であることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項５】
前記円管の上面に，前記基板の下面を保持する基板保持部材が設けられていることを特徴とする，請求項４のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス流路の両端部に，前記温度調節用ガスを供給するガス供給路がそれぞれ接続されていることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項７】
前記吐出口は，前記基板の上面及び／又は下面に向かって前記温度調節用ガスを吐出することを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項８】
前記基板はガラス基板であることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の基板の熱処理装置。
【請求項９】
基板を熱処理する方法であって，
基板をガス流路に沿って保持し，
前記ガス流路内に温度調節用ガスを通過させ，
前記ガス流路内に沿って備えられた発熱体によって前記温度調節用ガスを加熱し，
前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させ，前記基板を加熱することを特徴とする，基板の熱処理方法。
【請求項１０】
前記基板の上面及び／又は下面に向かって前記温度調節用ガスをシャワー状に吐出することを特徴とする，請求項９に記載の基板の熱処理方法。
【請求項１１】
前記基板はガラス基板であることを特徴とする，請求項９又は１０に記載の基板の熱処理方法。
【請求項１２】
前記基板を加熱することにより，前記基板のアニール処理を行うことを特徴とする，請求項９〜１１のいずれかに記載の基板の熱処理方法。
【請求項１３】
前記基板を加熱する前に，前記基板に不純物をドーピングすることを特徴とする，請求項１２に記載の基板の熱処理方法。
【請求項１４】
前記基板を加熱した後，前記発熱体の発熱を停止させた状態で，前記温度調節用ガスを前記ガス流路内に通過させ，前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させ，前記基板を冷却することを特徴とする，請求項９〜１１のいずれかに記載の基板の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，基板の熱処理装置及び熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）の製造プロセスにおいては，ガラス基板のアニール処理等の熱処理が行われており，かかる熱処理を行う各種の基板加熱装置が用いられている。かような基板加熱装置としては，ガラス基板を載せる載置台の内部に抵抗熱を発熱させる発熱体が埋設され，この発熱体の発熱により載置台を昇温させ，載置台からガラス基板に熱を伝導させるものが知られている。他の例としては，ランプヒータによって光を照射することにより，基板に輻射熱を与えるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０３６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，発熱体を備えた載置台によってガラス基板を加熱する場合，載置台を十分に昇温させるまでに長時間を要する問題があった。そのため，基板の処理を開始する前に行われる載置台の予備加熱に要する待ち時間が長く，１〜２時間程度待たなくてはならない場合もあり，基板の処理効率を向上させることが難しかった。また，ランプヒータを用いてガラス基板を加熱する場合，ガラス基板は透明である（透光性が大きい）ため，輻射熱では加熱効率が悪い問題があった。さらに，ガラス基板は熱伝導率が小さいため，均一に加熱することが難しい問題があった。
【０００５】
本発明は，上記の点に鑑みてなされたものであり，ガラス基板等の基板を効率的に加熱できる基板の熱処理装置及び熱処理方法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，本発明によれば，基板を熱処理する装置であって，基板の上面及び／又は下面に沿って，温度調節用ガスを通過させるガス流路が備えられ，前記ガス流路内に沿って，通電により発熱する発熱体が設けられ，前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させる吐出口が備えられ，前記吐出口は，前記ガス供給路に沿って複数並べて設けられていることを特徴とする，基板の熱処理装置が提供される。
【０００７】
前記ガス流路は，同じ高さに複数本並べて設けても良い。前記ガス流路は，複数の高さに設けても良い。前記ガス流路は，円管の内部空間であっても良い。
【０００８】
前記円管の上面に，前記基板の下面を保持する基板保持部材を設けても良い。前記ガス流路の両端部に，前記温度調節用ガスを供給するガス供給路をそれぞれ接続しても良い。前記吐出口は，前記基板の上面及び／又は下面に向かって前記温度調節用ガスを吐出するようにしても良い。前記基板はガラス基板でも良い。
【０００９】
また，本発明によれば，基板を熱処理する方法であって，基板をガス流路に沿って保持し，前記ガス流路内に温度調節用ガスを通過させ，前記ガス流路内に沿って備えられた発熱体によって前記温度調節用ガスを加熱し，前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させ，前記基板を加熱することを特徴とする，基板の熱処理方法が提供される。
【００１０】
前記基板の上面及び／又は下面に向かって前記温度調節用ガスをジャワー状に吐出しても良い。前記基板はガラス基板でも良い。
【００１１】
また，前記基板を加熱することにより，前記基板のアニール処理を行うとしても良い。前記基板を加熱する前に，前記基板に不純物をドーピングしても良い。前記基板を加熱した後，前記発熱体の発熱を停止させた状態で，前記温度調節用ガスを前記ガス流路内に通過させ，前記ガス流路から前記温度調節用ガスを吐出させ，前記基板を冷却するようにしても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，発熱体によって加熱した温度調節用ガスを吐出させることにより，基板を効率的に加熱できる。吐出口から基板に対して温度調節用ガスを均一に吐出させることにより，基板を均一に加熱できる。これにより，基板の熱処理むらを防止できる。特に，熱容量が小さい円管によってガス流路を構成することにより，基板の熱処理を開始する前に行う処理室内の予備加熱を，短時間で行うことができる。従って，基板の処理効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下，本発明にかかる実施形態を，ＬＣＤに用いられるガラス基板に対して熱処理としてのアニール処理を施す基板処理装置５を備えた処理システム１に基づいて説明する。先ず，処理システム１において処理されるガラス基板の一例としての基板Ｇの構造について説明する。基板Ｇは，ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：フラットパネルディスプレイ）として使用される低温ポリシリコンＴＦＴ液晶ディスプレイ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ＬＣＤ）に用いられるガラス基板であり，略長方形状の薄い平板状をなし，その表面には，ポリ（多結晶）シリコン薄膜トランジスタ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＴＦＴ）が形成される。図１に示すように，基板Ｇの表面にはＰ−Ｓｉ（ポリシリコン）層が形成され，Ｐ−Ｓｉ層の上面には，ゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されている。Ｐ−Ｓｉ層は，例えば低温ポリシリコンである。ゲート絶縁膜とゲート電極の両側において露出させられたＰ−Ｓｉ層には，例えばプラズマドーピング法などによって不純物原子がドーピングされたドーピング部が形成されている。
【００１４】
図２に示すように，処理システム１は，複数枚の基板Ｇを収納可能なキャリア（カセット）２を載置する載置ステージ３，載置ステージ３に載置されたキャリア２から基板Ｇを取り出して搬送する基板搬送装置４，基板Ｇのアニール処理を行う熱処理装置としての基板処理装置５を備えている。
【００１５】
キャリア２は，基板Ｇを互いに略平行に，複数枚並べて収納できるようになっている。キャリア２の一側面には，基板Ｇを取り出すための開口２ａが形成されている。
【００１６】
基板搬送装置４は，載置ステージ３と基板処理装置５との間に配設されており，一枚の基板Ｇを略水平に保持可能な搬送アーム４ａと，搬送アーム４ａを移動させる移動機構４ｂとを備えている。移動機構４ｂの駆動により，搬送アーム４ａは，載置ステージ３上のキャリア２側と基板処理装置５側とに移動させられる。基板Ｇは，搬送アーム４ａによって，載置ステージ３上のキャリア２と基板処理装置５とに対してそれぞれ搬入出されるようになっている。
【００１７】
基板処理装置５は，チャンバー１０と，チャンバー１０の内部（処理室１１）に収納された基板Ｇの加熱を行う温度調節器１２とを備えている。
【００１８】
チャンバー１０は，略立方体状をなしており，４つの側壁を立設させるように配置されている。基板搬送装置４側に向けられたチャンバー１０の一側壁（Ｙ−Ｚ平面に沿った正面の側壁）には，基板Ｇを処理室１１に対して搬入出させるための搬入出口１５，搬入出口１５を開閉するシャッター１６が設けられている。チャンバー１０の底面には，処理室１１内を排気する排気口１７が設けられている。
【００１９】
温度調節器１２は，処理室１１の内部に設けられた複数本の略直管状の円管２０と，円管２０を支持する円管支持構造体２１と，基板Ｇの温度，円管２０等の温度を調節するための温度調節用ガスとして，例えば窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスを供給するガス供給機構２２と，ガス供給機構２２内において温度調節用ガスを加熱する加熱機構２３とを備えている。
【００２０】
円管２０は，異なる複数の高さに，図示の例では６段の高さにおいて，それぞれ複数本ずつ並べて設けられている。各段の円管２０は，互いに同じ高さにおいて長さ方向を略水平方向（Ｙ軸方向）に向けて，互いに略平行に設けられており，Ｘ軸方向（Ｙ軸方向に対して略垂直な水平方向）において等間隔の隙間Ｓ１を空けて並列に並べて設けられている。平面視において，各段に設けられた円管２０は，互いに上下に重なるように配置され，また，各円管２０同士の間の隙間Ｓ１が互いに上下に連通するように設けられている。Ｚ軸方向（略鉛直方向）において上下に隣り合う円管２０の間には，それぞれ所定の高さの等間隔の隙間Ｓ２が設けられている。なお，これらの隙間Ｓ２は，搬入出口１５が開口されている高さに配置されており，搬入出口１５を介して各隙間Ｓ２に対してそれぞれ基板Ｇを挿入したり取り出したりすることができるようになっている。
【００２１】
図３，図４及び図５に示すように，各円管２０は，長さ方向において一定の外径，一定の内径及び一定の肉厚を有する中空状をなし，また，互いに同じ外径及び内径を有している。円管２０を構成する材料としては，耐熱性を有するもの，例えば石英（ＳｉＯ２：二酸化ケイ素），あるいは，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスを用いても良い。なお，円管２０の肉厚が薄いほど円管２０の熱容量は小さくなり，円管２０の温度を短時間で調節し易くなるので，円管２０の肉厚はなるべく薄くすることが望ましい。
【００２２】
各円管２０の内部空間，即ち略円形の流路断面形状を有する中央部の空間は，温度調節用ガスが通過させられるガス流路３０となっている。即ち，各ガス流路３０は，異なる複数の高さに，図示の例では６段の高さにおいて，それぞれ複数本ずつ並べて設けられた状態になっている。各段のガス流路３０は，互いに同じ高さにおいて長さ方向を略水平方向に向けて設けられており，また，互いに略平行に，Ｘ軸方向において等間隔の隙間を空けて並列に並べて設けられている。上下に隣り合うガス流路３０の間には，それぞれ所定の高さの等間隔の隙間が設けられている。この上下に隣り合うガス流路３０同士の間の隙間にそれぞれ基板Ｇが挿入されることにより，各ガス流路３０は，基板Ｇの上面又は下面に沿って配置されるようになっている。また，各ガス流路３０は，後に詳細に説明するように，ガス供給機構２２の一部を構成している。
【００２３】
各円管２０の上面には，ガス流路３０の上部から温度調節用ガスを吐出させる吐出口３１が複数個設けられている。吐出口３１は，各円管２０（各ガス流路３０）の長さ方向に沿って一列に，また，各円管２０の全長に渡って，等間隔を空けて並べて設けられている。
【００２４】
図４及び図５に示すように，各円管２０の下面には，ガス流路３０の下部から温度調節用ガスを吐出させる吐出口３２が設けられている。吐出口３２は，各円管２０（各ガス流路３０）の長さ方向に沿って一列に，また，各円管２０の全長に渡って，等間隔を空けて並べて設けられている。
【００２５】
各円管２０内のガス流路３０には，通電により抵抗熱を発熱する発熱体４１がそれぞれ１本ずつ設けられている。発熱体４１は，通電により発生する熱エネルギーが大きい材料によって形成された電熱線であり，例えばカンタル線（鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金）等である。また，発熱体４１は，例えば一定の外径を有する略円形の断面形状をなす，真っ直ぐな線材状に形成されている。そして，各ガス流路３０の長さ方向に沿って，各ガス流路３０の中央部を貫通するように，各ガス流路３０の全長に渡って配置されている。後に詳細に説明するように，この発熱体４１は，加熱機構２３の一部を構成している。
【００２６】
また，図３及び図５に示すように，基板Ｇを上下に隣り合う円管２０同士の間の隙間Ｓ２において保持する基板保持部材４２が設けられている。基板保持部材４２は，各隙間Ｓ２に対して例えば４個ずつ設けられている。基板保持部材４２は，例えば各段の同じ高さに設けられた円管２０のうち，Ｘ軸方向において中央部よりも搬入出口１５側に位置する円管２０の上面と，中央部よりも搬入出口１５側と対向する側（処理室１１の奥部側）に位置する円管２０の上面と，にそれぞれ２個ずつ取り付けられている。これらの円管２０において，２個の基板保持部材４２は，円管２０の長さ方向における上面中央部を挟んで両端部側にそれぞれ１個ずつ取り付けられている。
【００２７】
図２及び図３に示すように，円管支持構造体２１は，４本の縦向きの支持柱５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと，横向きの支持梁５２とを備えている。支持柱５１Ａ〜５１Ｄは，チャンバー１０の底面の四隅にそれぞれ１本ずつ取り付けられている。搬入出口１５側には２本の支持柱５１Ａ，５１Ｂが，処理室１１の奥部側には２本の支持柱５１Ｃ，５１Ｄが設けられている。支持梁５２は，チャンバー１０のＹ軸方向において互いに対向する２つの内側面（Ｘ−Ｚ平面に沿った内側面）側にそれぞれ６本ずつ，合計で１２本設けられている。各内側面側において，各支持梁５２は，２本の支持柱５１Ａ，５１Ｃの間又は支持柱５１Ｂ，５１Ｄの間に渡って，長さ方向をＸ軸方向に向けて，互いに略平行に設けられており，Ｚ軸方向においては，等間隔を空けて上下に並べて設けられている。各支持梁５２の両端部は，支持柱５１Ａと支持柱５１Ｃとに，又は，支持柱５１Ｂと支持柱５１Ｄとに対してそれぞれ固定されている。各円管２０は，互いに同じ高さに設けられた一対の支持梁５２の間に渡ってそれぞれ設けられており，両端部が各支持梁５２の内側の外面にそれぞれ固定されている。なお，各支持柱５１Ａ〜５１Ｄ及び各支持梁５２は，搬入出口１５側からみて搬入出口１５を挟むようにして両側にそれぞれ設けられており，搬入出口１５から隙間Ｓ２に対して基板Ｇを挿入出させる際に，支持柱５１Ａ，５１Ｂや支持梁５２が基板Ｇや基板搬送装置４の搬送アーム４ａに干渉しないようになっている。円管支持構造体２１を構成する材料としては，耐熱性を有するもの，例えば石英，あるいは，アルミナ等のセラミックスを用いても良い。
【００２８】
搬入出口１５側の支持柱５１Ａ，５１Ｂの内部，及び，各支持梁５２の内部には，各ガス流路３０の両端部に温度調節用ガスを供給するガス供給路６０が設けられている。図２及び図３に示すように，支持柱５１Ａ，５１Ｂは，それぞれ中空状（略円筒状）になっており，上端部は閉塞され，下端部はチャンバー１０の底面に取り付けられている。各支持梁５２は，それぞれ中空状の直管（略円管状）になっており，この支持梁５２の内部空間と支持柱５１Ａの内部空間又は支持柱５１Ｂの内部空間とは，支持柱５１Ａの外周壁に形成された開口又は支持柱５１Ｂの外周壁に形成された開口を介して，互いに連通させられている。各円管２０の内部空間であるガス流路３０の両端部と支持梁５２の内部空間とは，支持梁５２の外周壁に形成された開口を介して，互いに連通させられている。また，チャンバー１０の外部には，例えば窒素ガス等の不活性ガスを温度調節用ガスとして供給するガス供給源６１と，ガス供給源６１から供給される温度調節用ガスを支持柱５１Ａ，５１Ｂの内部に導入するガス供給管６２が設けられている。ガス供給管６２には，ガス供給管６２内の温度調節用ガスを送気するための送風機（ブロワ）６３が介設されている。また，送風機６３より下流側において，ガス供給管６２は２本の分岐管６２ａ，６２ｂに分岐させられており，各分岐管６２ａ，６２ｂは，処理室１１の外側下方において，各支持柱５１Ａ，５１Ｂの下端部にそれぞれ接続されている。かかる構造において，ガス供給路６０は，ガス供給管６２の内部流路，支持柱５１Ａの内部空間，支持柱５１Ｂの内部空間，及び，各支持梁５２の内部空間を備えた構成になっている。ガス供給路６０は，各ガス流路３０の両端部にそれぞれ接続されており，各ガス流路３０には，両端部側から同時に温度調節用ガスが供給されるようになっている。また，ガス供給機構２２は，ガス供給源６１，送風機６３，ガス供給路６０，ガス流路３０，吐出口３１，３２を有する構成になっている。
【００２９】
図３に示すように，各支持柱５１Ａ，５１Ｂの内部空間には，通電により抵抗熱を発熱する線材状の発熱体７１がそれぞれ１本ずつ設けられている。各発熱体７１は，それぞれ各支持柱５１Ａ，５１Ｂの長さ方向に沿って配置されている。一方，各支持梁５２の内部空間には，通電により抵抗熱を発熱する線材状の発熱体７２がそれぞれ１本ずつ設けられている。各発熱体７２は，それぞれ各支持梁５２の長さ方向に沿って配置されている。各発熱体７１，７２は，通電により発生する熱エネルギーが大きい材料によって形成された電熱線であり，例えばカンタル線等である。発熱体７１と発熱体７２は，支持柱５１Ａの外周壁に形成された開口，又は，支持柱５１Ｂの外周壁に形成された開口を介して，互いに接続されている。さらに，各円管２０内の発熱体４１と発熱体７２とは，支持梁５２の外周壁に形成された開口を介して，互いに接続されている。
【００３０】
また，チャンバー１０の外部には，例えば交流電源等の電源７５と，支持柱５１Ａ内の発熱体７１を電源７５の陽極に対して電気的に接続する配線７６と，支持柱５１Ｂ内の発熱体７１を電源７５の陰極に対して電気的に接続する配線７７とが設けられている。配線７６，７７は，処理室１１の外側下方において，各支持柱５１Ａ，５１Ｂに設けられている発熱体７１の下端部にそれぞれ接続されている。配線７６には，電源７５と発熱体７１とを電気的に接続した状態（ＯＮ状態）と接続しない状態（ＯＦＦ状態）とを切り換えるスイッチ７８が介設されている。本実施形態において，加熱機構２３は，電源７５，配線７６，７７，スイッチ７８，発熱体４１，７１，７２を備えた構成になっている。
【００３１】
次に，以上のように構成された処理システム１を用いて基板Ｇをアニール処理する方法について説明する。先ず，処理システム１において基板Ｇの処理を開始する前に，基板処理装置５において，予め処理室１１内の予備加熱を行う。加熱は，ガス供給機構２２と加熱機構２３の作動によって行われる。即ち，加熱機構２３のスイッチ７８をＯＮ状態にし，電源７５から配線７６，７７，発熱体７２，７１，４１に対して電圧を印可させ，配線７６，支持柱５１Ａ内の発熱体７１，支持柱５１Ａによって支持された各支持梁５３内の発熱体７２，発熱体４１，支持柱５１Ｂによって支持された各支持梁５３内の発熱体７２，支持柱５１Ｂ内の発熱体７１，配線７７の順に電流を通電させることにより，各発熱体７２，７１，４１を発熱させる。このように発熱体７２，７１，４１を発熱させる一方で，送風機６３を駆動させ，ガス供給源６１からガス供給路６０，ガス流路３０に温度調節用ガスを送気させる。
【００３２】
温度調節用ガスは，ガス供給管６２から支持柱５１Ａの内部空間及び支持柱５１Ｂの内部空間に対して分岐して導入され，発熱体７１の発熱によって昇温されながら，支持柱５１Ａの内部空間又は支持柱５１Ｂの内部空間を通過し，さらに，支持柱５１Ａの内部空間から６本の支持梁５２の各内部空間に対して，また，支持柱５１Ｂの内部空間から６本の支持梁５２の各内部空間に対して，それぞれ分岐して流入する。各支持梁５２の内部空間に導入された温度調節用ガスは，発熱体７２の発熱によって昇温されながら，各支持梁５２の内部空間を通過し，各円管２０内のガス流路３０に分岐して流入する。こうして，温度調節用ガスは，各ガス流路３０に対して一斉に，各ガス流路３０の両端部から導入され，発熱体４１の発熱によって昇温されながら，各ガス流路３０の両端部側から中央部側に向かって，各ガス流路３０内を流れ，吐出口３１又は吐出口３２を介して円管２０の外側に吐出される。吐出口３１からは，温度調節用ガスが上向きに吐出される。吐出口３２からは，温度調節用ガスが下向きに吐出される。こうして各隙間Ｓ２には，温度調節用ガスが上下の吐出口３１，３２からそれぞれシャワー状に吐出され，隙間Ｓ２全体に供給される。各隙間Ｓ２に供給された温度調節用ガスは，円管２０の間の隙間Ｓ１等を通過して，排気口１７に向かって下降し，排気口１７によって処理室１１から排出される。このようにして，処理室１１全体に，また各円管２０の外周囲全体に，加熱された温度調節用ガスの流れが形成され，加熱された温度調節用ガスによって，処理室１１内の雰囲気，各円管２０，円管支持構造体２１等が加熱され，常温より高温状態にされる。また，処理室１１が温度調節用ガスによってパージされる。
【００３３】
このように，発熱させた発熱体７２，７１，４１に温度調節用ガスを接触させながら連続的に供給することにより，発熱体７２，７１，４１の熱が温度調節用ガスに伝導して，温度調節用ガスを媒体として効率的に運ばれる。従って，処理室１１内の雰囲気，各円管２０，円管支持構造体２１等を迅速に昇温させることができる。温度調節用ガスを供給せずに発熱体７２，７１，４１の発熱のみによって加熱を行う場合よりも，処理室１１内の雰囲気，各円管２０，円管支持構造体２１等を効率良く短時間で昇温させることができる。また，各隙間Ｓ２や処理室１１全体に温度調節用ガスが供給されることにより，各隙間Ｓ２や処理室１１をむらなく加熱することができる。
【００３４】
特に，円管２０においては，加熱された温度調節用ガスが円管２０の内面に沿って接触しながら連続的に供給されることにより，円管２０を内面側から効率的に昇温させることができる。また，円管２０の外面においても，吐出口３１又は吐出口３２から吐出された加熱された温度調節用ガスが接触するので，円管２０を外面側からも効率的に昇温させることができる。また，円管２０の内面側と外面側に温度調節用ガスを満遍なく接触させることができるので，円管２０をむらなく加熱することができる。円管２０の材質として，比較的熱容量が大きく昇温させにくいものが用いられている場合であっても，円管２０を効率的かつ均一に加熱することができる。同様に，円管支持構造体２１においても，支持柱５１Ａ，５１Ｂ，各支持梁５２の内面側と外面側に温度調節用ガスを満遍なく接触させ，むらなく効率的に加熱することができる。
【００３５】
なお，処理室１１内の雰囲気の温度や昇温速度，各円管２０の温度や昇温速度，円管支持構造体２１の温度や昇温速度などは，電源７５から供給される電力，又は，温度調節用ガスの供給流量を調節することにより，所望の目標値に制御することができる。例えば，処理室１１，円管２０，円管支持構造体２１等の温度をより高温にしたい場合は，電源７５から供給される電力を大きくすることにより，発熱体７２，７１，４１の発熱量を増加させ，これにより，温度調節用ガスの温度を上げれば良い。また，例えば処理室１１，円管２０，円管支持構造体２１の温度を昇温させすぎた場合などに，処理室１１，円管２０，円管支持構造体２１の温度を低下させたいときは，電源７５から供給される電力を小さくすることにより，発熱体７２，７１，４１の発熱量を減少させ，これにより，温度調節用ガスの温度を下げれば良い。
【００３６】
こうして，基板処理装置５において，各円管２０及び処理室１１内の雰囲気を常温より高温の所定温度に調節する一方で，基板Ｇを処理システム１に搬入する。基板Ｇは，ゲート電極の両側のＰ−Ｓｉ層に不純物原子がドーピングされた状態で，キャリア２に収納され，プラズマドーピング装置等から処理システム１に搬送され，載置ステージ３上に載置される。載置ステージ３の上面において，キャリア２は，開口２ａを基板搬送装置４側に向け，基板Ｇを略水平に並べて保持するように載置される。載置ステージ３上にキャリア２が載置されたら，基板搬送装置４の搬送アーム４ａを開口２ａに進入させ，一枚の基板Ｇを保持してキャリア２から取り出す。基板Ｇは，下面を搬送アーム４ａに載せた状態で保持される。こうしてキャリア２から取り出した基板Ｇを，各円管２０及び処理室１１内の雰囲気が所定温度に調節された状態の基板処理装置５に対して，搬送アーム４ａによって搬入させる。
【００３７】
基板処理装置５においては，搬入出口１５を開口させ，搬入出口１５を介して隙間Ｓ２のいずれかに，基板Ｇを保持した搬送アーム４ａを横方向から進入させる。そして，基板保持部材４２の上方の所定位置に基板Ｇが配置されたら，搬送アーム４ａを僅かに下降させる（図５参照）。搬送アーム４ａは，搬入出口１５側に並べられた２個の基板保持部材４２の間，及び，奥部側に並べられた２個の基板保持部材４２の間にそれぞれ下降させられる。搬送アーム４ａを下降させる途中，搬送アーム４ａ上の基板Ｇの下面が各基板保持部材４２の上端部に当接することにより，基板Ｇは搬送アーム４ａから離れ，４個の基板保持部材４２に受け渡される。各基板保持部材４２には，基板Ｇの下面における４つの角部のうちいずれかがそれぞれ載せられる。これら４個の基板保持部材４２によって，基板Ｇは，下方に位置する各円管２０から隙間Ｓ３を空けて持ち上げられた状態で，所定の高さにおいて略水平な姿勢で保持される。一方，基板保持部材４２に基板Ｇを受け渡した後の搬送アーム４ａは，基板Ｇの下方の隙間Ｓ３において，基板保持部材４２の間から後退させ，搬入出口１５を介して処理室１１から退出させる。
【００３８】
各隙間Ｓ２において，基板保持部材４２に保持された基板Ｇの下方には，複数本の円管２０（ガス流路３０）が，基板Ｇの下面全体に沿って均等に配置された状態になる。吐出口３１は，基板Ｇの下方全体に渡って均等に分散するように配置され，基板Ｇの下面全体に対して複数個の吐出口３１が対向させられた状態になる。また，基板Ｇの上方にも，複数本の円管２０（ガス流路３０）が，基板Ｇの上面全体に沿って均等に配置された状態になる。吐出口３２は，基板Ｇの上方全体に渡って均等に分散するように配置され，基板Ｇの上面全体に対して複数個の吐出口３２が対向させられた状態になる。
【００３９】
こうして，基板搬送装置４によって基板Ｇをキャリア２から取り出して搬送し，基板処理装置５内の隙間Ｓ２にそれぞれ一枚ずつ挿入させていく。基板Ｇは，異なる５段の高さに，互いに略平行な姿勢で保持された状態となる。５枚の基板Ｇを処理室１１に収納したら，搬入出口１５を閉じ，処理室１１を密閉状態にする。
【００４０】
このように，各隙間Ｓ２に基板Ｇを収納した状態において，発熱体７２，７１，４１を発熱させながら，ガス供給路６０，ガス流路３０に温度調節用ガスを供給させる。基板Ｇの下面に対向する吐出口３１から吐出された温度調節用ガスは，基板Ｇの下面に対して略垂直な方向に，上向きにシャワー状に吐出される。基板Ｇの上面に対向する吐出口３２から吐出された温度調節用ガスは，基板Ｇの上面に対して略垂直な方向に，下向きにシャワー状に吐出される。こうして，基板Ｇの上面全体及び下面全体に対して，発熱体７２，７１，４１の発熱により加熱された温度調節用ガスが均等に吹き付けられることにより，基板Ｇは，上下両面側からむらなく加熱される。
【００４１】
こうして基板Ｇが常温よりも高温に加熱されることにより，基板ＧのＰ−Ｓｉ層に添加された不純物原子に熱エネルギーが与えられ，不純物原子が電気的に活性化される。即ち，基板Ｇのアニール処理が行われ，ドーピング部がｎ型半導体になる。
【００４２】
基板Ｇのアニール処理が終了したら，搬入出口１５を開口させ，搬入出口１５を介して搬送アーム４ａを処理室１１内に移動させ，基板Ｇと円管２０との間の隙間Ｓ３のいずれかに，搬入出口１５側に並べられた２個の基板保持部材４２の間から進入させる。そして，隙間Ｓ３内において搬送アーム４ａを上昇させることにより，基板Ｇを基板保持部材４２から持ち上げ，搬送アーム４ａの上面に基板Ｇを載せる。こうして，基板保持部材４２から基板Ｇを受け取った搬送アーム４ａを，基板Ｇと共に隙間Ｓ２から後退させ，搬入出口１５を介して基板Ｇを基板処理装置５から搬出させる。そして，搬送アーム４ａによって基板Ｇをキャリア２内に戻す。以上のようにして，処理システム１における基板Ｇの処理工程が終了する。
【００４３】
かかる基板処理装置５によれば，発熱体７２，７１，４１の発熱と温度調節用ガスの供給により，円管２０，処理室１１の雰囲気，基板Ｇ等を効率的に加熱することができる。透明な基板Ｇであっても効率的に加熱できる。約２００℃〜６００℃程度の中高温領域，即ち，輻射熱による加熱が支配的な温度よりも低い温度において基板Ｇを加熱する場合も，基板Ｇを効率的に加熱できる。熱伝導率が小さい基板Ｇであっても，温度分布の均一性を向上させることができ，これによりアニール処理の処理むらを防止できる。また，円管２０及び処理室１１の雰囲気を短時間で効率的に昇温させることができるので，基板Ｇを基板処理装置５に搬入する前の予備加熱に要する待ち時間を短くすることができ，従って，基板Ｇの処理効率の向上を図ることができる。
【００４４】
以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４５】
例えば円管２０に代えて，断面形状が略方形の角管を備え，この角管の内部空間をガス流路３０としても良い。温度調節用ガスは，ガス流路３０の両端部側から供給されるとしたが，いずれか一方の端部から供給するようにしても良い。吐出口３１，３２の配置も以上の実施形態に示したものに限定されない。例えば基板Ｇの上面に対向する吐出口３２を設けず，基板Ｇの下面側からのみ温度調節用ガスを吐出させるようにしたり，基板Ｇの下面に対向する吐出口３１を設けず，基板Ｇの上面側からのみ温度調節用ガスを吐出させるようにしたりしても良い。
【００４６】
円管支持構造体２１の構造も，以上の実施の形態に示したものには限定されない。また，円管支持構造体２１内には発熱体７１，７２が備えられているとしたが，かかる形態には限定されない。例えば，支持柱５１Ａ，５１Ｂ内には発熱体７１を設けず，単なる導線を設けた構成とし，各支持梁５２の内部と各円管２０の内部でのみ，発熱体７２，４１による温度調節用ガスの加熱が行われるようにしても良い。また，円管２０の段数は６段に限定されず，処理室１１に収容可能な基板Ｇの枚数も５枚には限定されず，それぞれ任意の数にすることができる。
【００４７】
以上の実施形態では，基板処理装置５で処理される基板ＧはＬＣＤ用のガラス基板としたが，基板の種類はかかるものに限定されない。また，基板の表面の構造も，実施の形態に示したものには限定されない。基板は，例えばＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ：プラズマディスプレイパネル）用のガラス基板，あるいは，ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ：表面伝導型電子放出素子ディスプレイ）用のガラス基板などであっても良い。また，基板はガラス基板に限定されず，例えば半導体ウェハ，ＣＤ基板，プリント基板，セラミック基板などであっても良い。基板の形状も，略長方形には限定されず，例えば略円形であっても良い。
【００４８】
処理システム１においてアニール処理される基板Ｇは，プラズマドーピング法によって不純物がドーピングされた状態のものとしたが，アニール処理前に行われる不純物のドーピング工程は，プラズマドーピング法によるものに限定されず，例えばレーザドーピング法，あるいは，イオン注入法（インプラ）によるものであっても良い。
【００４９】
以上の実施形態では，基板処理装置５で行われる熱処理はアニール処理としたが，熱処理の種類はかかるものに限定されず，基板の温度を調節して行われる様々な処理に適用できる。例えば，ポリシリコンＴＦＴの製造工程において行われる水素化処理工程などであっても良い。また，温度調節用ガスの種類は，不活性ガスに限定されず，基板の種類や熱処理の種類に応じて，様々なガスを用いることができる。例えば窒素ガスやアルゴンガス（Ａｒ）等の不活性ガスに酸素ガス（Ｏ２）が添加された混合ガス，あるいは，空気等を温度調節用ガスとして用いても良い。また，基板の処理に用いられる処理ガスを含むガスを，温度調節用ガスとして供給しても良い。例えば水素化処理工程（水素アニール処理）などでは，処理ガスである水素ガス（Ｈ２），あるいは，水素ガスと窒素ガスの混合ガス等を，温度調節用ガスとして供給しても良い。
【００５０】
例えばＳＥＤ用のガラス基板の製造工程においては，基板の表面に存在するレジストを加熱して溶かすことにより，基板からレジストを除去する熱処理に対して，本発明を適用することもできる。その場合は，例えば空気等を温度調節用ガスとして用いても良い。
【００５１】
また，基板処理装置５においては，処理室１１や基板Ｇ等を常温より高温に加熱して行う処理だけでなく，加熱された処理室１１や基板Ｇ等を冷却する処理，処理室１１や基板Ｇ等を常温にする処理等を行うこともできる。処理室１１や基板Ｇ等を冷却する際は，スイッチ７８をＯＦＦ状態に切り換えて，発熱体４１，７１，７２に電流を通電させないようにすれば良い。そうすれば，ガス供給路６０，ガス流路３０において温度調節用ガスが加熱されることなく，常温のままで加熱室１１に導入される。従って，スイッチ７８の切り換え操作により，温度調節用ガス，処理室１１の雰囲気，円管２０，円管支持構造体２１，基板Ｇ等を加熱する状態と，温度調節用ガス，処理室１１の雰囲気，円管２０，円管支持構造体２１，基板Ｇ等を加熱しない状態とを切り換えることができる。
【００５２】
例えばＳＥＤ用のガラス基板の製造工程において，基板の表面に存在するレジストを加熱して除去する加熱処理を行った後，基板を冷却させる冷却処理を行っても良い。即ち，スイッチ７８をＯＮ状態にして，発熱体４１，７１，７２を発熱させて温度調節用ガス，処理室１１の雰囲気，円管２０，円管支持構造体２１，基板等を加熱し，基板の加熱処理を行った後，スイッチ７８をＯＦＦ状態にして，常温の温度調節用ガスを供給し，処理室１１の雰囲気，円管２０，円管支持構造体２１，基板等を冷却すれば良い。この場合，低温の温度調節用ガスを連続的に供給することにより，発熱体７２，７１，４１，円管２０，円管支持構造体２１，基板等に残っている熱を温度調節用ガスによって迅速に奪うことができる。また，処理室１１に残留している高温の温度調節用ガスを，低温の温度調節用ガスによって押し出し，加熱室１１の雰囲気を低温の温度調節用ガスに迅速に置換させることができる。従って，発熱体７２，７１，４１，処理室１１の雰囲気，円管２０，円管支持構造体２１，基板等を，短時間で効率的に冷却させることができる。そのため，基板の冷却処理の処理時間を短縮することができ，スループットの向上を図ることができる。このように基板の冷却を行う場合も，基板の上面全体及び下面全体に対して温度調節用ガスを均等に吹き付けることにより，基板を上下両面側からむらなく冷却することができる。
【実施例】
【００５３】
以下に示す設定条件に基づき，シミュレーションによる熱動特性の解析を行った。基板Ｇは，略長方形状をなす厚さ７ｍｍのガラス基板とした。各円管２０の外径は１０ｍｍ，内径は８ｍｍ，Ｙ軸方向における長さは１３００ｍｍとし，Ｘ軸方向において１５００ｍｍの範囲内に複数本等間隔で並べて設置されているとした。隙間Ｓ２の高さは３０ｍｍとした。円管２０を構成する材料は石英とした。各吐出口３１，３２は内径３ｍｍの円孔とし，隣り合う吐出口３１（吐出口３１の中心）の間の間隔，及び，隣り合う吐出口３２（吐出口３２の中心）の間の間隔は，それぞれ１２ｍｍとした。円管２０の内部に設置される発熱体４１の外径は３ｍｍとした。ガス流路３０における温度調節用ガス（窒素ガス）の流量は，１ｓｌｍ（約１．６７×１０−５ｍ３／ｓ）とした。かかる条件において，発熱体４１を加熱しながら温度調節用ガスを供給したときの解析結果を図６に示す。図６より，基板Ｇの温度は，約１５０℃以下から約４５０℃程度まで，約５００秒程度で昇温させることが可能であると予測できる。即ち，加熱速度は約３６℃／ｍｉｎ程度になると計算できる。また，図７は，円管２０を加熱した後，発熱体４１を加熱せずに温度調節用ガスを供給したときの解析結果である。図７より，基板Ｇの温度は，約４７０℃程度から約７０℃程度まで，約４００秒程度で冷却させることが可能であると予測できる。即ち，冷却速度は約６０℃／ｍｉｎ程度になると計算できる。以上の結果より，従来用いられていたような，抵抗発熱体を備えた載置台に基板を載せて加熱する方法や，ランプヒータを用いた加熱方法と比較して，基板Ｇを短時間で加熱できると期待される。また，従来の縦型熱処理炉，あるいは高速昇降温炉（ＦＴＰＳ；Ｆａｓｔ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などと比較しても，基板Ｇの加熱及び冷却を効率的に行えると考えられる。
【００５４】
なお，シリコンウェハを従来の縦型熱処理炉で加熱する場合，加熱速度は約１０℃／ｍｉｎ程度であり，従来の高速昇降温炉（ＦＴＰＳ）で加熱する場合，約５０℃／ｍｉｎ程度である。ここで，シリコンウェハと比較してガラス基板の熱伝導率が非常に低い（シリコンウェハ：約１６８（Ｗ／ｍＫ），ガラス基板：約１（Ｗ／ｍＫ））ことに着目すれば，本実施例において，ガラス基板を処理対象物とした解析結果で得られた加熱速度（約３６℃／ｍｉｎ）が，非常に速いものであることが理解できる。即ち，本実施例の加熱方法によって，加熱効率が大幅に向上することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は，例えばガラス基板などの熱処理装置及び熱処理方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】基板の表面の構造を説明する断面図である。
【図２】処理システムの構成を説明する概略側面図である。
【図３】温度調節器の構成を説明する説明図である。
【図４】円管の縦断面図である。
【図５】鉛管及び基板保持部材の構成を説明する説明図である。
【図６】基板の加熱に関するシミュレーションの結果を示したグラフである。
【図７】基板の冷却に関するシミュレーションの結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
Ｓ１，Ｓ２  隙間
Ｇ      基板
１      処理システム
５      基板処理装置
１２    温度調節器
２０    円管
２１    円管支持構造体
２２    ガス供給機構
２３    加熱機構
３０    ガス流路
３１，３２  吐出口
４１    発熱体
６０    ガス供給路
７１，７２  発熱体
【図１】
2007227773.tif 000003
【図２】
2007227773.tif 000004
【図３】
2007227773.tif 000005
【図４】
2007227773.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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