(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置において、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱する予備加熱手段と、
前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加熱手段と、
を備え、
前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段を、前記光照射領域における垂線に対して同方向に傾斜させて配置したことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】
基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置において、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱する予備加熱手段と、
前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加熱手段と、
を備え、
前記フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上から外れた位置に前記予備加熱手段を配置したことを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２に記載の基板の熱処理装置において、
前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段により生成される光照射領域と、前記光照射領域内に配される前記基板とが相対的に移動することを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の基板の熱処理装置において、さらに、前記予備加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の表面側に光を検出する第一検出器と、前記フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の裏面側に光を検出する第二検出器と、を備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を照射することにより物質の特性改善を行う基板の熱処理装置に関し、半導体基板並びに液晶表示装置用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の製造時、非晶質シリコン膜を多結晶化する際に用いて特に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
高解像度ディスプレイ用として、スイッチング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた小型、高精細のアクティブマトリスク型液晶表示（ＬＣＤ）パネルが開発されている。ＬＣＤのアクティブエレメントに多結晶シリコンＴＦＴを用いると、同一透明絶縁基板上に画素アレイ部と駆動アレイ部とを同一プロセスで作製できるため、ワイヤーボンディングや駆動ＩＣの実装等の工程を削減できる利点がある。
【０００３】
多結晶シリコンＴＦＴは、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数十〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術である。ＴＦＴは特にＬＣＤのスイッチング素子とした場合、駆動回路は数百ｋＨｚ以上の駆動周波数を要するため、駆動回路を構成するためには活性層として多結晶珪素膜（ポリシリコン膜）を利用したＴＦＴが必要とされる。
【０００４】
従来から結晶性の高いポリシリコン膜を作製するためには高温アニールが必要とされていた。この様なポリシリコン膜は高温ポリシリコンと一般的に呼ばれている。高温ポリシリコン膜を形成するためには１０００℃近いプロセス温度に耐えうる高い耐熱性を有する基板が必要であり、そういった理由から現状では石英基板（場合によってはシリコン基板）が用いられている。
【０００５】
しかしながら、石英基板は単価が高く、製造コストの増加、しいては製品コストの増加という問題を抱えている。そのため、最近では安価なガラス基板上に形成される低温ポリシリコン膜が注目されている。この低温化技術は、プロセス温度を６００℃以下まで下げたもので、この温度領域であれば、安価で大面積のハードガラス基板を使えるため、駆動回路一体型の大型ＬＣＤやより低コストの小型ＬＣＤが実現できる。
【０００６】
しかし、この温度領域で高性能のポリシリコンＴＦＴを作ることは技術的に容易でなく、非晶質シリコン薄膜或いはポリシリコン薄膜にシリコンをイオン注入して非晶質化したものに光を照射して多結晶化する熱処理法がある。例えば、ガラス基板上に下地膜となる絶縁膜としてＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を形成し、該ＳｉＯ２膜上に非晶質のアモルファスシリコン膜を減圧ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition＝化学蒸着）により形成し、レーザーアニール処理、固相成長処理、ランプアニール処理等の熱処理工程により、アモルファスシリコン膜を結晶化させることにより、ポリシリコン膜を形成する。
【０００７】
そして、このポリシリコン膜に対し、ドナーやアクセプタを所定量ドープすることにより、チャンネル形成用領域、ドレイン領域等を形成する。更に、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、層間絶縁膜等を形成することにより、薄膜トランジスタを形成し、当該薄膜トランジスタを含む半導体装置を製造する。
【０００８】
さらに、結晶化されたポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物がドーピングされた構造の場合、光照射処理がドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化、および膜の界面の改質を目的として施される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
前述した従来の光照射熱処理方式では、液晶ガラスＴＦＴ基板の大型化に対応して光源と大型基板を相対移動させて、光源による光照射領域を大型基板が通過することで基板全面の光照射処理を行うものが特開２００１−１１０７３８号公報として提案されている。この結果、大型基板の処理を連続的に行うことができる利点がある。また、光源により基板を加熱するに先立って、予備加熱手段により基板を予備加熱する熱処理装置が開示されている。そして、上述した熱処理装置に使用される予備熱手段としては、ランプ等の光源が使用される。一方、光源としてはフラッシュランプ等を使用して基板の表面に閃光を照射することにより、シリコン膜のみ短時間に昇温させることが考えられる。
【００１０】
しかしながら、閃光を使用して基板の表面を昇温させる構成を採用した場合、基板を透過した閃光や輻射熱により、結果として予備加熱手段のランプのフィラメントが焼けたり、劣化を生じてしまう結果となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安定して動作可能な基板の熱処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明は、基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置において、前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱する予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加熱手段と、を備え、前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段を、前記光照射領域における垂線に対して同方向に傾斜させて配置したことを特徴とする基板の熱処理装置である。
【００１３】
本発明の作用は次のとおりである。請求項１に係る発明の基板熱処理装置においては、基板が予備加熱工程により昇温されており、閃光照射により処理温度まで加熱される。この閃光は予めガラス基板が加熱されているため、さほど高いエネルギーを必要としない。また、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段は基板上の光照射領域における垂線に対して同方向に傾斜させて配置される。その結果、フラッシュ加熱手段により閃光の大部分が予備加熱手段に至ることが防止される。よって、予備加熱手段が閃光により劣化することがない。
【００１４】
請求項２に係る発明は、基板に光を照射することにより基板を熱処理する熱処理装置において、前記基板の裏面側に配置され、前記基板に対して集光器を介して光照射により生成された光照射領域で予備加熱する予備加熱手段と、前記基板の表面側に配置され、前記基板があらかじめ設定した予備加熱温度まで昇温した後に、前記基板の表面で前記予備加熱手段による光照射領域と同じ位置に対して集光器を介して閃光により照射することで、予備加熱された前記基板を処理温度まで昇温させるフラッシュ加熱手段と、を備え、前記フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上から外れた位置に前記予備加熱手段を配置したことを特徴とする基板の熱処理装置である。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、また、フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上から外れた位置に予備加熱手段を配置される。その結果、フラッシュ加熱手段により閃光の大部分が予備加熱手段に至ることが防止される。よって、予備加熱手段が閃光により劣化することがない。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１および請求項２に記載の基板の熱処理装置において、前記予備加熱手段と前記フラッシュ加熱手段により生成される光照射領域と、前記光照射領域内に配される前記基板とが相対的に移動することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、基板が連続的に全面が処理され、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段とを基板全面を覆うように配置しなくともよい。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３に記載の基板の熱処理装置において、さらに、前記予備加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の表面側に光を検出する第一検出器と、前記フラッシュ加熱手段と光照射領域を結ぶ仮想線上で前記基板の裏面側に光を検出する第二検出器と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、基板を透過する光を第一と第二の検出器が検出する。その結果、例えば、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段から光が照射されていない等の不良を検出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１はこの発明の実施形態に係わる熱処理装置の断面図であり、図２はその平面概要図である。そして、図３は熱処理装置の内部の要部拡大図である。
【００２１】
この熱処理装置は、上板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に処理される基板として非晶質シリコン膜が形成されたガラス基板Ｗを収納して熱処理するための熱処理室６５を備える。熱処理室６５を構成する各板６１、６２、６３、６４は、例えば、ステンレス等の材料から構成され、後述する閃光による熱処理工程中に輻射熱により変形を防止するように表面を研磨している。また、熱処理室６５を構成する空間には、後述するガラス基板Ｗをその下面から支持し搬送するための搬送手段７０が配置されている。
【００２２】
熱処理室６５内の搬送手段７０は、複数の搬送ローラ７１が開口部６６の近傍から内部に向かって配設されている。搬送ローラ７１は熱処理室６５を形成する側板の外部に配置された図示しない駆動源より駆動を受けて正逆回転し、その上方でガラス基板Ｗを搬送するものである。
【００２３】
また、熱処理室６５を構成する側板６４には、ガラス基板Ｗの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。ガラス基板Ｗは、開口部６６が解放された状態で、図示しない搬送ロボットにより熱処理室６５内に搬入される。
【００２４】
熱処理室６５の搬送手段７０の上方には、フラッシュ加熱手段８０が配置される。フラッシュ加熱手段８０は、図３に拡大して示すように棒状のキセノンフラッシュランプ８１が搬送手段７０と平行に１個列設されている。また、キセノンフラッシュランプ８１の上方にはリフレクタ８２が、下方には集光器としてのレンズ８３が配設されている。
【００２５】
このキセノンフラッシュランプ８１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ガラス管と、このガラス管の外周部に巻回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絶縁体であることから、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加え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ガラス管内に流れ、その時のジュール熱でキセノンガスが加熱されて光が放出される。このキセノンフラッシュランプ８１においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯に光源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】
レンズ８３は、図４にその側面図を示すように、石英製の周辺露光均一化用の偏光レンズ８３１と、偏光レンズ８３１のガラス基板W側に石英ガラス又は拡散ガラスよりなるガラス板８３２が配設されている。
【００２７】
キセノンフラッシュランプ８１からの閃光及びリフレクタ８２からの反射光はレンズ８３により集光され、搬送手段７０上に位置するガラス基板Ｗの表面上に帯状の光照射領域Ｍ１を生成する。この光照射領域Ｍ１は、キセノンフラッシュランプ８１とレンズ８３を結ぶ仮想線Ｌ１がガラス基板Ｗ表面で交わる点Ｐ１を中心にガラス基板Ｗの搬送方向Ｆに広がりを有すると共に、ガラス基板Ｗの幅方向（搬送方向に垂直な方向）と同じ長さの帯び状を有する。また、ガラス基板Ｗの搬送方向Ｆに沿った端部は偏光レンズ８３１より光を集光することで、ガラス基板Ｗの端部における熱勾配を補正するようにしている。
【００２８】
そして、キセノンフラッシュランプ８１と光照射領域Ｍ１の点Ｐ１を結ぶ仮想線Ｌ１はガラス基板Ｗ表面の垂線Ｌ２に対してガラス基板Ｗの搬送方向Ｆとは逆に角度αを有してキセノンフラッシュランプ８１が傾斜させて配置される。この角度αは、０＜α＜９０度の範囲で好ましくは４５度に設定される。
【００２９】
熱処理室６５の搬送手段７０の下方には、ガラス基板Ｗを予備加熱するための予備加熱手段９０が配置される。予備加熱手段９０は、棒状のハロゲンランプ９１が搬送手段７０と平行に１個列設されている。また、ハロゲンランプ９１の近傍にはリフレクタ９２が、上方には集光器としてのレンズ８３と同様の構成でレンズ９３が配設されている。
【００３０】
このハロゲンランプ８１は、その点灯及びリフレクタ８２からの反射光がレンズ９３により集光され、搬送手段７０上に位置するガラス基板Ｗの裏面上に帯状の光照射領域Ｍ２を生成する。この光照射領域Ｍ２は、ハロゲンランプ９１とレンズ９３を結ぶ仮想線Ｌ３がガラス基板Ｗ表面で交わる点、即ち、前述の点Ｐ１を中心にガラス基板Ｗの表面側の光照射領域Ｍ１と同等の大きさを有するように設定される。その結果、ガラス基板Ｗは同じ領域部位が表裏面から光照射加熱される。
【００３１】
そして、ハロゲンランプ９１と光照射領域Ｍ２の点Ｐ１を結ぶ仮想線Ｌ３はガラス基板Ｗ表面の垂線Ｌ２に対してガラス基板Ｗの搬送方向Ｆとは逆に角度αを有してハロゲンランプ８１が傾斜させて配置される。この角度αは、０＜α＜９０度の範囲で好ましくは４５度に設定される。すなわち、キセノンフラッシュランプ８０と同方向に同じ傾斜角度で傾斜される。
【００３２】
さらに、ガラス基板Ｗの搬送方向Ｆ下流側には、ガラス基板Ｗの表面上方に第一検出器９５が、ガラス基板Ｗの裏面下方に第二検出器８５が配置される。第一検出９５は、ハロゲンランプ９１と光照射領域Ｍ２を結ぶ仮想線Ｌ３上でガラス基板Ｗの表面側に透過する光を集光するレンズ９６と受光器９７より構成される。第二検出器８５は、キセノンフラッシュランプ８１と光照射領域Ｍ１を結ぶ仮想線Ｌ１上でガラス基板Ｗの裏面側に透過する光を集光するレンズ８６と受光器８７より構成される。これらの受光器８７、９７より光が検出されると、その信号が後述する制御部１００に入力される。
【００３３】
図１に示すガラス基板Ｗの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入したガラス基板Ｗを搬送ローラ７１上に載置し、あるいは、搬送ローラ７１上に載置されたガラス基板Ｗを開口部６６から搬出するための状態である。
【００３４】
図１に示す状態からガラス基板Ｗの熱処理状態は、ガラス基板Ｗに対して熱処理を行うため、搬送ローラ７１の回転によりガラス基板Ｗが熱処理室６５内に搬送される。この搬送過程で、ガラス基板Ｗは搬送ローラ７１間に設定される光照射領域Ｍ１、Ｍ２によりその表裏面を加熱され、順次移動しながら全面が光照射加熱される。ガラス基板Ｗの全面が搬送方向Ｆ下流側に到達すると、搬送ローラ７１が逆転しガラス基板Ｗを搬入・搬出位置へ戻す。
【００３５】
熱処理室６５における開口部６６と逆側の側板６３には、導入路７５が形成されている。この導入路７５は、後述する大気解放時に空気を導入するためのものである。なお、空気を導入する代わりに、窒素ガス等を導入するようにしてもよい。
【００３６】
一方、熱処理室６５における底板６２には、排出路７６が形成されている。この排出路７６は、開閉弁７７を介して真空ポンプ等の減圧機構と接続されている。この排出路７６、開閉弁７７および図示しない減圧機構は、この発明に係る減圧手段を構成する。
【００３７】
制御部１００は、フラッシュ加熱手段８０と予備加熱手段９０による熱処理工程、第一検出器９５と第二検出器８５によるランプの状態の検出、搬送手段７０とゲートバルブ６８を制御するガラス基板Ｗの搬送動作、熱処理室６５内の雰囲気を減圧手段により制御する。
【００３８】
次に、この発明に係る熱処理装置によるガラス基板Ｗの熱処理動作について説明する。図５はこの発明に係る熱処理装置によるガラス基板Ｗの熱処理動作を示すフローチャートであり、図６はそのときのガラス基板Ｗの温度の推移を示すグラフとガラス基板の搬送タイミングを示すものである。
【００３９】
まず、基板として 図７に示すように０．５〜１．１mm厚（代表的には０．７ｍｍ厚）のガラス板Ｗ１を用意する。ガラス板Ｗ１はＬＣＤ表示装置に一般的に使用されるものである。以上の様なガラス板Ｗ１を用意したら、ガラス板Ｗ１に対して非晶質シリコン膜Ｗ２を成膜し、ガラス基板Ｗを構成する。
【００４０】
この熱処理装置においては、ゲートバルブ６８が開いた状態で、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介してガラス基板Ｗが搬入され、搬送ローラ７１上で搬入・搬出位置に載置される。ガラス基板Ｗの搬入が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される（ステップＳ１）。しかる後、搬送ローラ７１が図６のタイミングＴ１１で回動を開始しガラス基板Ｗを搬送方向Ｆに移動させる。
【００４１】
予備加熱手段は９０は、ハロゲンランプ９１が搬送ローラ７１の動作と同時、または、光照射領域Ｍ２にガラス基板Ｗの第一の被処理部位が達したことを図示しない検出手段により検出した時点より点灯を開始される。このため、ガラス基板Ｗの裏面から予備加熱され、図６に示すように、ガラス基板Ｗの温度が順次上昇する（ステップＳ２）。
【００４２】
この予備加熱手段９０の点灯と並行して、熱処理室６５内を減圧する（ステップＳ３）。すなわち、開閉弁７７を解放して導入路７５を図示しない減圧機構と接続することにより、熱処理室６５内を排気して減圧する。このときには、後述する諸効果を効果的に奏せしめるため、熱処理室６５内を１／１０気圧乃至１／１０００気圧まで減圧することが好ましい。
【００４３】
ガラス基板Ｗが搬送され、表面上の第一の被処理部位が光照射領域Ｍ２と重なったときに制御部１００は搬送ローラ７１の駆動を停止する。
【００４４】
この状態において、ガラス基板Ｗは予備加熱手段９０で継続して加熱される。そして、ガラス基板Ｗの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、ガラス基板Ｗの表面温度、即ち、非晶質シリコン膜Ｗ１が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する（ステップＳ４）。
【００４５】
なお、この予備加熱温度Ｔ１は、摂氏２００度乃至摂氏４００度程度の温度である。ガラス基板Ｗをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、非晶質シリコン膜Ｗ１が多結晶化してしまうことはない。また、ガラス板Ｗ１がそりや歪みを生じることもない。
【００４６】
そして、ガラス基板Ｗの表面温度が図６に示す予備加熱温度Ｔ１となった直後に、キセノンフラッシュランプ８１を点灯してフラッシュ加熱を行う（ステップＳ５）。このフラッシュ加熱工程におけるキセノンフラッシュランプ８１の点灯時間は、０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンド程度の時間で、可視光から赤外に渡る波長で１０乃至３０Ｊ／ｃｍ２のエネルギー範囲で光照射領域Ｍ１を照射する。このように、キセノンフラッシュランプ８１においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。
【００４７】
この状態において、ガラス基板Ｗの表面温度は、図６に示す温度Ｔ２となる。この温度Ｔ２は、摂氏５００度乃至摂氏６００度程度のガラス基板Ｗの処理に必要な温度である。ガラス基板Ｗの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温された場合においては、非晶質シリコン膜Ｗ２を結晶化し、ポリシリコン膜とする。この状態において、ガラス基板W上の光照射された光照射領域Ｍ１の非晶質シリコン膜W２は、光エネルギーにより溶融し、再結晶化してポリシリコン膜に変わる。
【００４８】
この時の光照射エネルギーは、被照射される非晶質シリコン膜Ｗ２の膜厚により適宜調整されるものであるが、予備加熱工程により予め昇温されるため、上述の範囲で調整される。
【００４９】
このとき、ガラス基板Ｗの表面温度が０．１ミリセカンド乃至１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、ガラス基板Ｗ上の非晶質シリコン膜W２の再結晶は短時間で完了する。従って、処理時間が短縮されるとともにガラス板Ｗ１が昇温されることを防止することが可能となる。
【００５０】
また、キセノンフラッシュランプ８１を点灯してガラス基板Ｗを加熱する前に、予備加熱手段９０を使用してガラス基板Ｗの表面温度を摂氏２００度乃至摂氏４００度程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、キセノンフラッシュランプ８１によりガラス基板Ｗを摂氏５００度乃至摂氏６００度程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。
【００５１】
このフラッシュ加熱工程において、熱処理室６５を構成する各板６１、６２、６３、６４は非晶質シリコン膜W２に吸収されなかった光線をうける。しかしながら、各板６１、６２、６３、６４は表面研磨されたアルミニウムから構成されていることから、各板６１、６２、６３、６４に熱による変形が生ずることはない。
【００５２】
また、上述したフラッシュ加熱工程は、減圧下で実行される。このため、従来のように熱処理室６５内で気体が反応してパーティクルを拡散させたりガラス基板Ｗを移動させたりすることはない。
【００５３】
同様に、熱処理室６５を減圧することにより、熱処理室６５内で対流が発生することなく、予備加熱工程およびフラッシュ加熱工程において、ガラス基板Ｗの全面を均一に加熱することが可能となる。
【００５４】
同様に、キセノンフラッシュランプ８１とハロゲンランプ９１は角度αで傾斜して配置されているので、それぞれの照射光は仮想線Ｌ１、Ｌ３に沿って進行するとガラス基板Ｗを透過しても互いに照射光に直接晒されない。その結果、夫々のランプを構成するフィラメント等の構成部品が照射光や輻射熱により劣化することが防止される。特に、ハロゲンランプ９１は、キセノンフラッシュランプ８１の強い閃光に直接的に晒されないので、より長い寿命で使用することができる。
【００５５】
さらには、熱処理室６４内を減圧することにより、熱処理室６５内から酸素や有機物を排除することが可能となる。このため、熱処理室６５を構成する材料の酸化や有機物の黒化に起因する熱処理装置の寿命の低下を防止することが可能となる。
【００５６】
第一の熱処理部位の熱処理が完了すると、再度、搬送ローラ７１がタイミングＴ１２から駆動され第二の熱処理部位が搬送されてくるステップ搬送Ｓ６が行われる。このステップ搬送Ｓ６の搬送距離は、光照射領域Ｍ１と同等の搬送方向Ｆ長さか、僅かに短い距離に設定される。そうすることで、隙間無くガラス基板W全面を光照射領域Ｍ１と同等の範囲の熱処理部位を順次移動して処理を行うことができる。
【００５７】
そして、ガラス基板Wの後端が光照射領域Ｍ１を通過しない限り、ステップＳ７でステップＳ４に戻って、第一の熱処理部位と同様に光照射加熱による予備加熱からフラッシュ加熱に至る熱処理が行われる。ステップ搬送Ｓ６中も予備加熱手段９０による予備加熱は継続され、予備加熱温度Ｔ１に到達するとフラッシュ加熱Ｓ５を行う。この動作の繰り返しで、ガラス基板Ｗの表面全てが熱処理される。
【００５８】
ガラス基板ＷのステップＳ４からステップＳ７の熱処理工程中、第一検出器９５と第二検出器８５は常時、照射光を検出している。そして、夫々が受光器９７と受光器８７からの検出信号を制御部１００に送信している。そうすることで、制御部１００は予め設定されたプログラムに従ったタイミングでキセノンフラッシュランプ８１と、ハロゲンランプ９１が点灯を行っているかを監視する。制御部１００は、それぞれのランプが点灯するタイミングで受光器８７、９７からの信号を受信しない場合、ガラス基板Ｗの処理不良を防止するために、例えば熱処理装置を停止したり、異常を操作パネルに表示する等、構成することができる。この構成によれば、光照射熱処理中にランプの異常が確認されるので、より迅速に異常時の対応が可能となる。
【００５９】
なお、第一検出器９５と第二検出器８５による光の検出は、光加熱処理工程中に行っている場合、ガラス基板Ｗを透過する光を検出するので、受光器８７、９７による信号をレベルが小さくなるので、制御部１００による判断フロー中の設定レベルを予め実験等で求めておいた値にする必要がある。
【００６０】
ガラス基板Ｗの後端が光照射領域Ｍ１を通過してことを検出したことで熱処理工程が終了すれば、開閉弁７７を閉止するとともに導入路７６から空気を導入することにより、熱処理室６５を大気解放する（ステップＳ８）。そして、予備加熱手段９０のハロゲンランプ９１を消灯する（ステップＳ９）。また、制御部１００はタイミングＴ１１０で搬送ローラ７１を逆転させガラス基板Ｗの搬出位置まで搬送し停止する。
【００６１】
なお、ガラス基板Ｗの表面温度が予備加熱温度Ｔ１となった直後にフラッシュ加熱を行うのは、次のような理由による。この発明に係る熱処理装置においては、ガラス基板Ｗの表面温度が予備加熱温度Ｔ１となった直後にフラッシュ加熱を行うことにより、フラッシュ加熱が、ガラス基板Ｗが予備加熱温度Ｔ１より高い温度となった時点で実行されることを防止する。
【００６２】
それとともに、ガラス基板Ｗの全面の加熱工程完了後に熱処理室６５内を大気解放することにより熱処理室６５内を降温している。
【００６３】
熱処理室６５の大気解放が完了すれば、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が解放される。そして、搬送ローラ７１上に載置されたガラス基板Ｗが図示しない搬送ロボットにより搬出される（ステップＳ８）。
【００６４】
以上に説明したように、本発明による熱処理により良質な多結晶シリコン膜が得られ、その結果、特性の優れたＴＦＴが得られる。また装置が小型化でき、部品寿命が向上し、その結果、例えば、ＴＦＴを用いた液晶表示（ＬＣＤ）パネルを低コストで製造することができる。
【００６５】
次に、この熱処理装置におけるメンテナンス工程に関して説明する。
フラッシュ加熱手段８０と予備加熱手段９０は、それぞれの光照射の方向に第一検出器９５と第二検出器８５が配置される。ガラス基板Ｗが搬入されていない状態で、キセノンフラッシュランプ８１とハロゲンランプ９１の個別点灯を図示しない操作部より設定し、制御部１００により点灯制御する。この点灯による光照射を受光器８７、９７で検出した信号を制御部１００に入力する。そして、この信号のＯＮ／ＯＦＦもしくは強弱で、点灯状態を判断する。
【００６６】
すなわち、キセノンフラッシュランプ８１が異常で点灯しなかった場合、レンズ８６を介して受光器８７に受光された光が無いので第二検出器８５からは信号を出力されない。その結果、キセノンフラッシュランプ８１の異常を操作部に表示することでメンテナンスを操作者に促す。
【００６７】
こうすることで、キセノンフラッシュランプ８１の点灯不良を密閉された熱処理室６５内で確認できる。また、点灯状態が微弱な場合でも、最も光照射強度が強い部位にて集光してすることで検出することができる。また、熱処理室６５内での反射光があったとしても、集光される検出光に対して影響が少なく、より正確に検出することができる。
【００６８】
また、予備加熱手段９０のはハロゲンランプ９１に対応した第一検出器９５の場合も同様に、ハロゲンランプ９１の点灯状態を正確に検出することが可能となる。
【００６９】
次に、図８を参照して、本発明の第二実施例に関して説明する。図８は熱処理装置の内部の要部拡大図である。
すなわち、フラッシュ加熱手段８０と予備加熱手段９０を光照射領域Ｍ１における垂線Ｌ２に対して同方向に傾斜させて配置するのではなく、フラッシュ加熱手段９０の仮想線Ｌ１から外れた位置に予備加熱手段９０を配置することで、互いの照射光に直接晒されないように構成しても良い。この構成の場合、ガラス基板Ｗの表面側ではフラッシュ加熱手段８０に近接して第二検出器９５を配置できるので、その配置位置はフラッシュ加熱手段８０からの照射光が進む方向とは逆になり、第二検出器９５へのフラッシュ加熱手段８０からの光の影響を小さくすることができる。同様にガラス基板Ｗの裏面側では第一検出器８５を予備加熱手段９０からの影響が小さい部位に配置することができる。
【００７０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように他の形態でも実施することができる。
【００７１】
（１）上記の実施例において非晶質シリコン膜を多結晶化する例で説明したが、表面上にシリコン膜が形成されたガラス基板として、前述の非晶質シリコン膜が形成されたガラス基板の他に、窒化シリコン膜が形成されたガラス基板上や、多結晶シリコン膜が形成されたガラス基板上のように種々のシリコン膜が形成されたガラス基板に対して、本発明の熱処理方法は実施できる。例えば、ＣＶＤ法により形成した多結晶シリコン膜にシリコンをイオン注入して非晶質化した非晶質シリコン膜を形成し、更に、その上に反射防止膜となる酸化シリコン膜を形成する。この状態で、非晶質シリコン膜の全面に光照射し、本発明による熱処理を施し非晶質シリコン膜が多結晶化した多結晶シリコン膜を形成する場合にも適用できる。
【００７２】
（２）また、ガラス基板上に下地ＳｉＯ２膜、アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコン膜を有し、ポリシリコン膜にリンやボロン等の不純物をドーピングされた構造のＴＦＴ基板を、本発明により熱処理してもよい。このような光照射処理が施される目的は、主にドーピング工程で打ち込まれた不純物の活性化、および膜の改質にある。この処理においては均一な処理を施すことが可能となる。
【００７３】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、大型基板を光照射により予備加熱した後、フラッシュ加熱することで、膜の光照射による熱処理を均一に行うことが可能となる。その際、予備加熱手段とフラッシュ加熱手段が互いに照射光に晒されないので、部品の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る熱処理装置の側断面図である。
【図２】この発明に係る熱処理装置の平面図である。
【図３】この発明に係る熱処理装置の要部拡大図である。
【図４】フラッシュ加熱手段８０の構成を示す説明図である。
【図５】この発明に係る熱処理装置によるガラス基板Ｗの熱処理動作を示すフローチャートである。
【図６】ガラス基板Ｗの処理温度の推移と搬送タイミングを示すグラフである。
【図７】ガラス基板Ｗを示す断面図である。
【図８】この発明に係る熱処理装置の第二実施例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
６１  上板
６２  底板
６３、６４  側板
６５  熱処理室
６６  開口部
６８  ゲートバルブ
８０  フラッシュ加熱手段
８１  キセノンフラッシュランプ
８５  第二検出器
９０  予備加熱手段
９１  ハロゲンランプ
９５  第一検出器
１００  制御部
７０  搬送手段
７１  搬送ローラー
Ｍ１、Ｍ２  光照射領域
Ｌ１、Ｌ３  仮想線
Ｌ２  垂線
Ｈ  オーバーシュート
Ｔ１  予備加熱温度
Ｔ２  処理温度
Ｗ  ガラス基板
Ｗ１  ガラス板
Ｗ２  非晶質シリコン膜
【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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【図８】
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