(57)【要約】【課題】黒色化したチャンバ内面を簡便に黒色化前の状態に戻して本来の作業を続行可能とするためのアニール装置を提供する。【解決手段】アニール装置１０１は、内部に対象物３を配置するためのチャンバ１と、前記チャンバを通じて対象物３に所望の加熱処理を行なうためのヒータ２と、チャンバ１の内部において対象物３を載せるためのステージ４と、ステージ４をチャンバ１の内部において上下方向に自動的に繰返し往復移動させるためのステージ駆動機構５とを備える。チャンバ１は、チャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入するための酸素・大気導入口６を有する。ステージ駆動機構５は、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入した状態でステージ４を往復運動させることによってチャンバ１の内部の雰囲気を攪拌するためのものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に対象物を配置するためのチャンバと、
前記チャンバを通じて前記対象物に所望の加熱処理を行なうためのヒータと、
前記チャンバの内部において前記対象物を載せるためのステージと、
前記ステージを前記チャンバの内部において上下方向に自動的に繰返し往復移動させるためのステージ駆動機構とを備え、
前記チャンバは、前記チャンバの内部に向けて酸素または大気を導入するための酸素・大気導入口を有し、
前記ステージ駆動機構は、前記酸素・大気導入口から前記チャンバの内部に向けて酸素または大気を導入した状態で前記ステージを往復運動させることによって前記チャンバの内部の雰囲気を攪拌するためのものである、アニール装置。
【請求項２】
前記ヒータは、前記チャンバのうち上部を覆うように配置されており、前記酸素・大気導入口は、前記チャンバのうち前記ヒータによって覆われている部分に向けて開口している、請求項１に記載のアニール装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアニール装置を用いて前記対象物をアニールする通常工程と、
前記通常工程を繰り返した結果として前記チャンバの内部に生じる黒色化状態を解消するために行なうチャンバクリーニング工程とを含み、
前記チャンバクリーニング工程は、前記酸素・大気導入口から前記チャンバの内部に向けて酸素または大気を導入しながら、かつ、前記ステージを往復運動させながら、アニールする酸素アニール工程とを含む、アニール方法。
【請求項４】
前記酸素アニール工程は、前記チャンバの内部を酸素濃度２％以上とした状態で行なわれる、請求項３に記載のアニール方法。
【請求項５】
前記酸素アニール工程は、６７５℃以上で３分間にわたって行なう加熱と４５０℃程度への冷却との組合せを３０回繰り返すことを含む、請求項３または４に記載のアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニール装置およびアニール方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアニール装置では、何度も繰り返し使用しているうちに、チャンバ内面が黒色化してくるという現象があった。チャンバ内面が黒色化してくるにつれて、処理温度もずれてくる。すなわち、アニール装置の初期状態と、何度も繰返し使用して黒色化が起こった状態としては、設定上同じであっても実際に実現される温度に差があった。
【０００３】
たとえばアニール処理の対象物が液晶表示パネルなどに用いられるガラス基板である場合に、上述のように経時変化によって処理温度が不所望に変化してしまうことにより、ガラス基板のシュリンク量すなわち収縮量に不所望な変化が生じ、その結果、フォトリソグラフィを用いてパターン形成を行なう際にずれを生じてしまう。
【０００４】
なお、熱処理装置として表面燃焼バーナの熱効率を向上させるために、燃焼用空気を導入する構成を備えたものが、特開２００２−３９６８５号公報（特許文献１）に記載されている。しかし、これは熱効率を向上させるために燃焼を引き起こそうとするものであって、アニール装置の黒色化現象に対処するためのものではなかった。
【特許文献１】特開２００２−３９６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような処理温度の不所望な変化による不都合を解消するためには、現実の温度が所望の温度になるように温度条件を再調整するという対処法があった。あるいは、チャンバ内面を希釈フッ酸などで洗浄して黒色化の原因である付着物（以下「黒色付着物」というものとする。）を除去するという対処法があった。温度条件を再調整するという対処法では、黒色付着物は引き続き付着し続けるので、根本的な解決にはなっていない。希釈フッ酸などで洗浄するという対処法は、チャンバ内面を黒色化前の状態に戻すことができていたものの、（１）石英チャンバ取外し交換に伴う作業および項看護の温度調整作業のために長期間の装置停止が必要となり、生産能力上問題がある、（２）大型石英部材洗浄の費用が非常に高くつく、（３）石英部材交換作業自体が破損による労災の危険を伴う作業である、という点で好ましくないものであった。
【０００６】
そこで、本発明は、黒色化したチャンバ内面を簡便に黒色化前の状態に戻して本来の作業を続行可能とするためのアニール装置およびアニール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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に基づくアニール装置は、内部に対象物を配置するためのチャンバと、前記チャンバを通じて前記対象物に所望の加熱処理を行なうためのヒータと、前記チャンバの内部において前記対象物を載せるためのステージと、前記ステージを前記チャンバの内部において上下方向に自動的に繰返し往復移動させるためのステージ駆動機構とを備える。前記チャンバは、前記チャンバの内部に向けて酸素または大気を導入するための酸素・大気導入口を有する。前記ステージ駆動機構は、前記酸素・大気導入口から前記チャンバの内部に向けて酸素または大気を導入した状態で前記ステージを往復運動させることによって前記チャンバの内部の雰囲気を攪拌するためのものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、チャンバ内面が黒色化してきたときには、通常の対象物処理のためのアニールとは別の作業として、クリーニングのためのアニールを行なうことができる。すなわち、クリーニングのためのアニールとして、酸素・大気導入口からチャンバの内部に向けて酸素または大気を導入した状態で、ステージ駆動機構によってステージを往復運動させることによってチャンバの内部の雰囲気を攪拌し、その状態で、ヒータを稼動させてアニールすることによって黒色付着物を除去することが可能である。これによって、黒色化したチャンバ内面を簡便に黒色化前の状態に戻して本来の作業を続行可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるアニール装置について説明する。本実施の形態におけるアニール装置１０１は、内部に対象物３を配置するためのチャンバ１と、前記チャンバを通じて対象物３に所望の加熱処理を行なうためのヒータ２と、チャンバ１の内部において対象物３を載せるためのステージ４と、ステージ４をチャンバ１の内部において上下方向に自動的に繰返し往復移動させるためのステージ駆動機構５とを備える。チャンバ１は、チャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入するための酸素・大気導入口６を有する。ステージ駆動機構５は、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入した状態でステージ４を往復運動させることによってチャンバ１の内部の雰囲気を攪拌するためのものである。
【００１０】
酸素・大気導入口６の外側には配管７がつながっており、配管７の先には酸素・大気供給源８が接続されている。酸素・大気供給源８とは、酸素または大気の供給源である。配管７の途中には開閉可能なバルブ９が設けられており、酸素または大気の供給の有無を任意に設定することができる。
【００１１】
（作用・効果）
本実施の形態におけるアニール装置では、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入した状態で、ステージ駆動機構５によってステージ４を往復運動させることが可能である。しかも、ヒータ２を備えているので、チャンバ１の内部を高温にすることが可能である。すなわち、アニールを行なうことができる。したがって、このアニール装置においては、チャンバ内面が黒色化してきたときには、通常の対象物処理のためのアニールとは別の作業として、クリーニングのためのアニールを行なうことが可能である。クリーニングのためのアニールとしては、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入した状態で、ステージ駆動機構５によってステージ４を往復運動させることによってチャンバ１の内部の雰囲気を攪拌し、その状態で、ヒータ２を作動させてアニールすることが可能である。そのようにチャンバ１の内部に酸素または大気が導入されている状態にアニールすることによって、黒色化したチャンバ内面からは、黒色化の原因である黒色付着物が除去される。
【００１２】
黒色付着物の正体は、通常、炭化物であると考えられている。酸素がある程度以上含まれている雰囲気中でアニールが行なわれることによって、この黒色付着物が昇華し、その結果、チャンバ内面から黒色付着物が除去されているものと考えられる。
【００１３】
特に、本実施の形態におけるアニール装置では、ステージ駆動機構５によってステージ４を往復運動させることによってチャンバ１の内部の雰囲気を攪拌しつつある状態でクリーニングのためのアニールを行なうことができるので、チャンバ内面の全体に酸素をまんべんなくいきわたらせることができ、チャンバ内面の黒色付着物を全体にわたってより確実に除去することができる。
【００１４】
なお、図１に示すように、ヒータ２は、チャンバ１のうち上部を覆うように配置されており、酸素・大気導入口６は、チャンバ１のうちヒータ２によって覆われている部分に向けて開口していることが好ましい。対象物はステージの上側に設置されるので、対象物に対して行なう処理の際のヒータの配置としては、チャンバの上部を覆っていることが好ましく、対象物に対して行なう処理によって生じる黒色付着物は、チャンバ１の上部に多く付着する傾向がある。酸素・大気導入口がチャンバのうちヒータによって覆われている部分すなわち上部に向けて開口している構成であれば、黒色付着物が多く付着している部分に向けて直接、酸素または大気が吹き込むこととなるので、より効率良く黒色付着物を除去することができる。
【００１５】
（実施の形態２）
（方法）
図２を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるアニール方法について説明する。本実施の形態におけるアニール方法は、実施の形態１で説明したアニール装置を用いて前記対象物をアニールする通常工程Ｓ１と、通常工程Ｓ１を繰り返した結果として前記チャンバの内部に生じる黒色化状態を解消するために行なうチャンバクリーニング工程Ｓ２とを含む。チャンバクリーニング工程Ｓ２は、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入しながら、かつ、ステージ４を往復運動させながら、アニールする酸素アニール工程とを含む。
【００１６】
このように、本実施の形態におけるアニール装置において、通常工程Ｓ１を一定回数以上繰り返すごとにチャンバクリーニング工程Ｓ２を行なうこととすればよい。チャンバクリーニング工程Ｓ２は定期的に行なわれる。たとえば１〜２ヶ月に１回といった頻度で行なわれることとしてよい。チャンバクリーニング工程Ｓ２を行なう際にはチャンバ内に対象物３を入れずにアニールを行なう。チャンバクリーニング工程Ｓ２の後には、再び通常工程Ｓ１が繰り返される。
【００１７】
（作用・効果）
本実施の形態におけるアニール方法では、チャンバクリーニング工程として、酸素または大気を導入しながら、かつ、ステージを往復運動させながら、アニールを行なうこととなるので、チャンバ内に送り込まれる酸素が攪拌されて、チャンバ全体に酸素をいきわたらせることができ、チャンバ内面の黒色付着物をより確実に除去することができる。
【００１８】
チャンバクリーニング工程Ｓ２の中に含まれる酸素アニール工程において酸素濃度を「２％以上」としているのは、この酸素濃度であれば、チャンバのクリーニングが最も効率良く短時間でできるからである。したがって、前記酸素アニール工程は、前記チャンバの内部を酸素濃度２％以上とした状態で行なわれることが好ましい。
【００１９】
なお、チャンバクリーニング工程Ｓ２は、酸素・大気導入口６からチャンバ１の内部に向けて酸素または大気を導入することによってチャンバ１の内部を酸素濃度２％以上とした雰囲気中で行なわれるアニールであるが、通常工程Ｓ１は、生産活動として対象物に何らかの処理を行なうためのアニールであるので、通常は、Ｎ2雰囲気中で行なわれる。通常工程Ｓ１は、酸素が含有されていない雰囲気で行われてもよい。むしろ、酸素が含まれていない雰囲気中で行なわれることが通常であると考えられる。
【００２０】
なお、チャンバクリーニング工程Ｓ２の中に含まれている酸素アニール工程は、６７５℃以上で３分間にわたって行なう加熱と４５０℃程度への冷却との組合せを３０回繰り返すことを含むことが好ましい。酸素アニール工程がこのような条件となっていれば、チャンバ内面の黒色付着物を効率良く除去することができるからである。
【００２１】
（実験例）
対象物として多数のサンプルを用意し、これらについて通常工程のアニールを行ない、シュリンク量を測定した。サンプルの数をＮ個とする。シュリンク量がどの程度であるかを横軸とし、全Ｎ個のサンプルのうち何％のサンプルがそのシュリンク量に該当する収縮を示したかを縦軸とし、グラフにまとめたものを図３に示す。これによると、通常工程Ｓ１を繰り返した結果としてシュリンク量が全体的に大きくなる傾向が生じていたところに、チャンバクリーニング工程Ｓ２を行なうことによって、シュリンク量が全体的に小さくなる状態に戻されたことがうかがえる。チャンバクリーニング工程Ｓ２を行なった後のシュリンク量のグラフは、前回のチャンバクリーニング工程Ｓ２を行なった後のシュリンク量のグラフと同様の値となっている。このことから、装置使用による経時変化によってシュリンク量の分布がずれていっても、チャンバクリーニング工程を行なうことによって、同じ分布状態に戻すことができることが確認できる。チャンバクリーニング工程を行なった直後にはシュリンク量の分布傾向に関しては毎回同じ状態が再現されるといえるので、シュリンク量の見積もりが容易となり好都合である。
【００２２】
また、アライメントのずれ量に関しても同様のサンプルにおいて測定を行なった。ずれ量がどの程度であるかを横軸とし、全Ｎ個のサンプルのうち何％のサンプルがそのずれ量を示したかを縦軸とし、グラフにまとめたものを図４に示す。このグラフによると、アライメントのずれ量が大きく、しかもばらついていた状態から、チャンバクリーニング工程を行なうことによって、ずれ量が０％に近いところにより集中する分布状態に変化することがわかる。すなわち、チャンバクリーニング工程を行なう前に比べて行なった後では、アライメントのずれ量に関しても改善されているといえる。
【００２３】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるアニール装置の概念図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態２におけるアニール方法のフローチャートである。
【図３】本発明に基づく実験例におけるシュリンク量に関する測定結果を示すグラフである。
【図４】本発明に基づく実験例におけるアライメントのずれ量に関する測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１  チャンバ、２  ヒータ、３  対象物、４  ステージ、５  ステージ駆動機構、６  酸素・大気導入口、７  配管、８  酸素・大気供給源、９  バルブ、１０１  アニール装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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