高温加圧気密ガスによる搬送機構を備えた基板処理装置
【課題】大型の重たい基板を大気から遮断して加熱処理またはその上に膜を形成したい製造工程がある。そのためには、大型の真空装置を必要とし、基板の搬送移動は大掛かりになり、デバイス製造のコストを押し上げていた。
【解決手段】加熱した高温の加圧ガスを加熱したプレートから基板に向けて吹き付けて基板を支持しながら加熱する。基板とプレートの隙間を流れる当該ガスは大気進入を阻止する。この構造は１ｍを超える重たい基板であっても、それを１）浮上させて支持し、２）気体断熱し、３）ガスで加熱し、４）大気から遮断して熱処理または成膜処理を真空ではなく常圧で行うことを可能にし、製造コストを押し下げる。
【解決手段】加熱した高温の加圧ガスを加熱したプレートから基板に向けて吹き付けて基板を支持しながら加熱する。基板とプレートの隙間を流れる当該ガスは大気進入を阻止する。この構造は１ｍを超える重たい基板であっても、それを１）浮上させて支持し、２）気体断熱し、３）ガスで加熱し、４）大気から遮断して熱処理または成膜処理を真空ではなく常圧で行うことを可能にし、製造コストを押し下げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、基板に膜を形成して作製するデバイスの中には、その基板が１ｍ級の大型のものがある。例えば、ガラスや樹脂、金属シートの基板を用いるデバイスがある。ガラス基板上に成長させた薄膜を具備したデバイスとしては、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）や有機ＥＬ（エレクトロミネセンス）表示デバイス、太陽電池等のいわゆる大面積電子デバイスである。
【０００２】
薄膜はいずれのデバイスにおいてもアモルファス膜や結晶膜、絶縁膜、導電膜、保護膜として用いられる。これらの膜を形成するには真空チャンバーの中で低温に基板を保持して成膜可能なプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）の膜が用いられる。この膜はプラズマ分解で生成されるガス種を吸着しながら成長するので水素や酸素などの希望しない不純物を含み、吸湿もしやすく緻密性で劣る。
【０００３】
これを改良するために、プラズマのビーム（先行特許文献１参照）やレーザー光でアニールして不純物を除去するする技術がある。また，絶縁膜であるなら減圧を用いる化学気相成長（ＣＶＤ）が確立された方法であるが減圧を用いるので装置が高価になる。このために、別の方法で基板上に形成した膜を加熱する方法が取られる。例えば、目的の膜材料を溶かした溶液状のものを回転塗布(スピンオンと言う)やスリット塗布、スプレー塗布などの方式で基板に成膜して、それを２００〜５００℃で加熱して成膜できる材料がある。
【０００４】
絶縁膜としては、例えば有機ポリマーや無機のポリマー、またはこれらの混合したポリマー塗布膜がある。導電膜としては、例えばＡｌの入ったＺｎＯ膜の塗布膜がある。銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）の微粒子を分散材で囲い、それを溶剤に溶かして塗布する金属塗布膜がある。結晶膜としては、例えば化合物半導体であるカルコパイライト結晶ＣＩＧＳ（Ｃｕ，Ｉｎ、Ｇａ，Ｓｅの化合物）やｋesterite結晶 （Cu―Zn―Sn―S―Seの化合物）の塗布膜がある。これらの塗布膜は１０ｃｍから２ｍくらいの基板の上に塗布して用いたい。
【０００５】
安価に製造するために基板がガラスであったり耐熱樹脂であったりする。これらの膜は基板の温度を上げることによりその上に塗布された膜をアニールして用いる。しかし基板が１ｍないし２ｍ、またはそれ以上に大きい場合、一様に均一に基板温度を上げることは困難である。例えば炉の中でアニールするとき、数時間の時間が許されるならば基板のいたるところで温度の違いが起きない。この対応では、単位時間当たりの生産枚数が低下するという課題が生じる。
【０００６】
基板が耐熱性に劣る樹脂である場合には特にアニールは困難である。プラズマジェットやレーザーを用いて基板を低温に維持したままアニールすることが提案され行われているが、大面積の基板では生産性に劣るという課題がある（特許文献１，２参照）。
【０００７】
本発明は真空やプラズマを用いないで空気を遮断しながら大面積基板の上に電子デバイスを安価に作製する技術に関する。例えばガラス基板の上に塗布した材料のアニールに関する。例えばガラス基板の上に結晶材料を化学気相成長させる技術に関する。特に大型のガラス基板に塗布したシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、導電膜、または多元の化合物膜等を含む塗布膜をアニールして膜を改質する装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−０６１３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子デバイスに用いる良質の材料を形成するには大気を遮断する必要がある。安価に製造するために、重たい大型の基板を用いそれを移動搬送しなくてはならない。安価にするために真空をつかわず、大気圧下で行いたい。
【００１０】
真空を用いると装置が大型になり、搬送を含めた構造が複雑となり設備コストが高い。均一な膜形成のためには大型の基板を均一に加熱する必要あるのだが、それを短時間に行わねばならない。
【００１１】
一般的には基板を加熱するには炉を用いる。炉では雰囲気のガスから熱を伝えるので、一枚いれても多数枚いれても基板の周辺と中心部では温度の上がり方が違う。また、周辺と中心の温度が限界を超えて異なるとガラスならば、割れる。これを回避するために時間をかけてゆっくり温度を上げなくてはならない。これには生産性の低下のほかに、他の工程のタイミングと合わないという課題がある。
【００１２】
安価に膜形成するには基板に塗布した膜をアニールする方法がある。また、純度の高い膜を得るにはガスを加熱分解する化学気相成長がある。どの方法も空気を遮断して行う必要があるが、空気遮断のために真空を用いたくない。以上のように、重たい大型基板の上に膜を形成するには、基板を容易に支え、安価に移動や搬送すること、大気を遮断すること、均一に加熱すること、これらを同時に解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
図１に課題を解決する本発明の基本構造を示す。基板１１がサポートローラー１２の上に置かれてある。基板１１の上下には、上部気密ガス吹き出しプレート１３と下部気密ガス吹き出しプレート１４が置かれている。気密ガス導入口１５から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上１６が導入される。
【００１４】
同じく、下からは高温加圧気密ガス下１７が導入される。上部気密ガス吹き出しプレート１３のガス吹き出し面には吹き出し溝１８が形成されてある。吹き出し溝１８には吹き出し孔１９を通じて高温加圧気密ガスが吹き出される。孔は例えば０．５ｍｍ以下の小さい孔であり溝当たり１個であっても十分である。孔１９からは圧力は伝わるが流量は孔１９のサイズで制限される。
【００１５】
孔サイズで流量が制限されるので、設計した流量しかガスは流れない。下部も同様である。この上下の吹き出しプレート１３，１４の間に基板１１がある。基板１１が上に押されると、上部のプレート１３と基板の隙間が小さくなり、圧力が上がる。圧力が上がると押しもどされる。
【００１６】
下部に対しても同じである。基板１１は、上部と下部の気密ガス吹き出しプレート１３，１４間の空間に保持される。プレート１３，１４と基板は触れないので、これは接触摩擦の無いベアリング機構として作用する。重たい大型の基板であっても２つのガス圧力で支えられる。接触摩擦がないので基板を動かすことが容易に可能である。
【００１７】
加圧であるのでガスはプレートと基板の間の隙間を通して大気圧の雰囲気にむかい漏れていく流れができる。この流れが大気の進入を遮蔽する。導入ガスは加圧であると同時に高温に加熱されているので、気密ガス吹き出しプレート１３，１４と共に基板を加熱する。到達温度は吹き出しプレートと基板の放熱と高温加圧気密ガスによる熱の伝達のバランスできまる。
【００１８】
断熱材などの保温断熱機構を付加することにより、またヒーター加熱を追加することにより、所望の温度に基板を加熱することが可能である。以上のように上下に配置された高温加圧の気密ガス吹き出しプレート１３，１４は１）基板を無接触で支えること、２）容易に基板を移動搬送すること、３）基板表面を空気から遮断すること、４）基板を加熱すること、の４つの機能を持つ。
【００１９】
図２は基板１１を動かさない場合の例である。この場合基板１１を載せる基板支持台２１が固定されてある。基板支持台２１にはヒーター２２が備えられ、基板１１を加熱できる。基板１１の上には気密ガス導入口２５から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上２６が導入される。
【００２０】
気密ガス吹き出しプレート２３のガス吹き出し面には吹き出し溝１８が形成されてある。吹き出し溝１８には吹き出し孔１９を通じて高温加圧気密ガス上２６が吹き出される。基板１１と吹き出しプレート２３の間の隙間を通り大気圧の方向に向かって加圧ガスは漏れて流れていく。内部と外部の圧力差があるのでこの流れは有効に空気を遮断する。この流れは高温であるので空気を遮断しながら基板１１を表面から加熱する。
【００２１】
基板１１はヒーター２２で加熱されているので、基板の表面と裏面は高温に加熱される。相対的に吹き出しプレート２３が移動することで基板１１を空気遮断しながら基板表面を移動できる。以上のように上に配置された移動できる高温加圧の気密ガス吹き出しプレート２３は、１）固定された基板表面を空気から遮断しながら移動すること、２）同時に基板を加熱しながら移動できること、の機能を持つ。
【００２２】
図３には基板１１と気密ガス吹き出しプレート３１の平面の模式図を示す。吹き出しプレート３１は基板１１を覆うように配置され、吹き出し溝１８（図では見えない）は基板の移動方向と直角な方向に基板より大きい。基板はサポートローラー３２の上にありプレートよりはみ出した部分で基板１１を支える。基板１１は高温加圧の気密ガス１６，１７で支えられているので、回転式の基板駆動装置３３で移動できる。駆動装置３３の回転接触部分は高温の基板に接触するので、耐熱性のある材料、例えば金属で構成する。
【００２３】
図４に気密ガス吹き出しプレート４１の溝構造の例を示す。図４（Ａ）は気密ガス吹き出しプレート４１の平面図である。気密ガス導入口４２から高温の加圧ガスを導入する。高温のガスは高温に加熱された材料に垂直に衝突を繰り返す流路をガスが通り抜けることで生成させる。図４（Ｂ）は気密ガス導入口４２を含むＸ１Ｘ１断面図である。吹き出し溝４５には導入溝４３と吹き出し孔４４を通じて高温加圧ガスＧ４０が漏れ出る。導入溝４３はここでは一個であるが、枝に分岐していても、平面状に広がっていても良い。
【００２４】
吹き出し孔４４は例えば０．５ｍｍの直径である。小さな孔であるので、孔の大きさで高温加圧ガスＧ４０の単位時間当たりのガス流出量は制限される。即ち、圧力に依存した定流量でガスは漏れる。溝が基板により閉塞される方向に隙間が狭くなると圧力上昇する。従って孔を通して圧力が伝わる。基板と溝の隙間が十分に狭いとき、隙間に依存して漏れ出るガスの流量が決まる。このときの圧力は隙間制限領域にあるということができる。基板が離れて隙間が大きいと孔のサイズが制限する流量の漏れ流量となる。即ち、流量が制限されて加圧ガスが突出しないので、安全である。図４（Ｃ）に当該プレート４１の裏面を示す。
【００２５】
ここには溝形状の例が示されている。リング状の吹き出し溝４６の中にライン状の吹き出し溝４７が孤立して形成されてある。吹き出し孔４４は複数用意されているが、連結された一つの空間を溝が形成するこの場合、１個でも良い。溝はプレートの変形圧力を考慮して、形や大きさ、リング状とライン状の組み合わせなど自由に設計できる。
【００２６】
図４（Ｄ）はＸ２Ｘ２断面図である。当該プレート４１では基板を大気から気密に遮断する使用温度領域により、材質を選択する。４００℃までの温度ならアルミニューム等の金属が好適である。６００℃までならステンレス鋼が使える。６００℃以上では耐熱性の材料、例えばセラミクス、石英、カーボングラファイトなどが好適である。セラミクスとしてはＳｉＣやＡｌＮが好適である。高温ガスは当該プレートを加熱するが放熱により温度が低下するので、必要に応じて断熱材で断熱保温する。
【００２７】
また必要に応じて加熱ヒーターを備えてプレート自身を加熱し所望の温度のガスが吹き出るように設計する。ここでは、吹き出し溝を設計して配置したが、溝を配置せず複数の孔を離散させて吹き出し面に配置して、孔からガスを吹き出させても良い。
【００２８】
図５は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニット５０の断面模式図である。基板の上と下を区別して述べるときは番号のあとにそれぞれＴ，Ｂをつけて区別する。基板１１の上下に気密ガス吹き出しプレート上５１Ｔと気密ガス吹き出しプレート下５１Ｂが配置されて高温加圧気密のプレートのペアＰＰ１を形成する。
【００２９】
左側から当該ペアをプレートペアＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３とする。基板は上下からプレートペアＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３で加熱されながら気密ガスＧ５１Ｔ，Ｇ５１ＢとＧ５２Ｔ，Ｇ５２ＢとＧ５３Ｔ，Ｇ５３Ｂに挟まれてある。プレートペアの温度はそれぞれに備えられた熱電対５３で測定されて、その温度は制御されている。
【００３０】
プレートペアの上に配置されたプレート温度はＴ５１Ｔ，Ｔ５２Ｔ，Ｔ５３Ｔとし、下に配置されたプレート温度はＴ５１Ｂ，Ｔ５２Ｂ，Ｔ５３Ｂと記した。それぞれの温度は独立に制御できる。上のプレートの温度と下のプレート温度は一致させて制御することも、異なる温度で制御することもできる。
【００３１】
プレート５１Ｔ，５３Ｔに挟まれたプレート５２Ｔとプレート５１Ｂ，５３Ｂに挟まれたプレート５２Ｔ、５２Ｂは加熱ヒーター５５Ｔ，５５Ｂを備えている。加熱ヒーター５５により、基板に近い場所で吹き付けるガスの温度を任意に制御する。加熱ヒーター５５により、左右のプレート５１，５３の温度Ｔ５１、Ｔ５３より挟まれてあるプレート５２の温度Ｔ５２を高くすることができる。例えば、上下のプレートが同じ温度に制御された当該基板搬送ユニットに基板が左から挿入されて移動するとき、基板は低い温度のＴ５１を通過し、次に高い温度のＴ５２を通過し、再び低い温度のＴ５３を通過する。即ち、基板を低い温度から加熱し、中間で高い温度で加熱し、再び低い温度で取り出せる。
【００３２】
プレートに入れるガスの圧力は、流量とともにプレートのガス吹き出し面と基板の隙間の間隔を決める。基板の材質や重さなどを考慮して最適に制御する。また圧力差はガスの流れの方向を決める。この場合、中心のプレート５２から左右のプレート５１，５３に向かってガスの流れを作るときは中心にあるプレート５２のガス圧力を左右のプレート５１，５３のガス圧力より高く設定する。上下のガス圧力差は基板を上下に変形または反らせる圧力になる。この変形を防止するには上下のプレートに入れるガスの圧力は同じにすることが望ましい。
【００３３】
プレートに入れる高温加圧気密ガスは不活性ガスである。不活性ガスとしては窒素やアルゴンである。温度によっては空気でも良い。空気のとき、乾燥させた空気でも水分を加えた空気でも良い。当該基板搬送ユニットで搬送したとき、基板１１は加熱される。膜を形成した基板１１を搬送したとき、膜は加熱されて膜からガスが放出することがある。この放出ガスはプレートに入れた高温加圧気密ガスとともにプレートから流れ出る。この放出ガスが有害であることもある。また、高温加圧気密ガスに所望のガスを混入させて基板を加熱処理することも自由にできる。このとき、この混入ガスに燃焼性がある、または人体に有害な場合もある。
【００３４】
プレートから吹き出たガスは当該装置から漏れないようにケースで覆い、ケースの中にあるガスを減圧状態で排気する必要がある。
【００３５】
高温加圧気密ガスに混入させるガスとしては、１）酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素，水などがある。また混入させるガスとしては２）基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばＨＣＬやＮＦ３，ＨＦなどがある。また混入させるガスとしては３）還元する目的で水素がある。また混入させるガスとしては４）不純物を拡散させ半導体をドーピングする目的で５族または３族の元素を含むガスとして例えばＰＯＣｌ３やフォスフィンＰＨ３，ジボランＢ２Ｈ６、トリメチルアルミニュームＴＭＡｌなどがある。また混入させるガスとしては５）反応させて化合物を作る目的で、６族の元素を含むガスとしてセレン化水素Ｈ２Ｓｅや硫化水素Ｈ２Ｓなどがある。ここでは、プレートペアが３つある例を示したが、目的や基板の大きさに合わせてその数は自由に選べる。
【００３６】
図６（Ａ）に基板を高温ガスで熱処理する、またはガスから膜を形成させるガス処理部を内部に備えるガス処理ユニット６０の断面模式図を示す。基板１１の上に気密ガス吹き出しプレート６１、６３と高温加圧気密ガス吹き出しリング６２で囲まれたガス処理部６４が断熱材６５を介してケース６６に収納されてある。当該プレート６１，６３の温度はＴ６１，Ｔ６３である。当該吹き出しリングの温度はＴ６２Ｒである。数字あとのＲはリングの意味である。断熱材６５は空間でも良い。
【００３７】
高温加圧気密ガスＧ６７は高温加圧気密ガス吹き出しリング６２に導入される。各プレートにヒーターを組み込み再度導入したガスを加熱して温度を制御しても良い（図６では当該ヒーターは示してない）。処理ガス６８は排気口６９と通じて排気される。当該ガス処理ユニット６０をガス吹き出し面側から見た平面図を図６（Ｂ）に示す。
【００３８】
リング状の高温加圧ガス吹き出しリング６２から吹き出たガスは外部に漏れてリングの内部を大気から遮蔽する。高温であるので、基板表面は当該ガスで加熱される。ガス処理部６４には処理ガス６８が導入されて基板表面に当たったあと排気口６９から排気される。処理ガス６８は例えば加熱されて熱分解し、膜を形成するガスである。
【００３９】
熱分解するガスとしては、シランやゲルマンガスがある。２種類の互いに化合するガス系を導入して化合物を形成させても良い。それらのガス系としては例えばシランと酸化ガス（酸素やＮ２Ｏなど）の系、シランと窒化ガス（ＮＨ３など）の系、Ｇａ-Ａｌ-In-N化合物半導体を成長させるガスの系、例えばトリメチルガリュームＴＭＧaとトリメチルアルミニュームＴＭＡｌとトリメチルインジュームアミンＴＭＩｎ：ａｍｉｎｅとアンモニアＮＨ３などの系がある。また基板を加熱する目的であれば処理ガス６８は不活性ガス、例えば窒素やアルゴンであっても良い。
【００４０】
処理ガスはこのほか、１）酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素,水であってよい。また処理ガスに混入させるガスとしては２）基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばＨＣＬやＮＦ３，ＨＦなどがある。また３）還元する目的で水素がある。また４）不純物を拡散させる目的で５族または３族の元素を含むガスとして例えばＰＯＣｌ３やフォスフィンＰＨ３，ジボランＢ２Ｈ６トリエチルアルミニュームなどがある。また５）反応させて化合物を作る目的で、６族の元素を含むガスとしてセレン化水素Ｈ２Ｓｅや硫化水素Ｈ２Ｓなどがある。
【００４１】
処理ガス６８の温度は目的に合わせて吹き出しリング６２の温度Ｔ６２Ｒより高い温度にして導入する。また吹き出しプレート６１、６３の温度Ｔ６１，Ｔ６３の温度は吹き出しリング６２の温度Ｔ６２Ｒより低い。当該ガス処理ユニットは基板１１の上を移動するので、基板は吹き出しプレートからのガスで加熱されガス処理されて、また冷える。図示してない基板の下の設置された下部ヒーターで基板１１は加熱される。
【００４２】
下部ヒーターは別の吹き出しプレートで構成し、そのガスで支持して加熱しても良い。また、下部ヒーターは移動方向に分割されたヒーターでも良い。ガス処理部が通過するとき、基板が反らないように下部ヒーターの温度はその通過とともに制御して変化させる。
【００４３】
そして、請求項１に係る発明は、１気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置である。
【００４４】
請求項２に係わる発明は，前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項１記載の装置である。
【００４５】
請求項３に係わる発明は、前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項１、２記載の装置である。
【００４６】
請求項４に係わる発明は、前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項３記載の装置である。
【００４７】
請求項５に係る発明は、前記プレートが少なくとも３個以上並べてあり、端に配置された２つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項２、３、４記載の装置である。
【００４８】
請求項６に係る発明は、前記プレートが金属、石英、ＳｉＣ、ＡｌＮを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の装置である。
【００４９】
請求項７に係る発明は前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５０】
請求項８に係る発明は前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１ないし７記載の装置である。
【００５１】
請求項９に係る発明は前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５２】
請求項１０に係る発明は前記高温加圧ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５３】
請求項１１に係る発明は前記高温加圧ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５４】
請求項１２に係る発明は前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５５】
請求項１３に係る発明は前記溝がリング状であることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５６】
請求項１４に係る発明は前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項１ないし１３記載の装置である。
【００５７】
請求項１５に係る発明は高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置である。
【００５８】
請求項１６に係る発明は前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置である。
【００５９】
請求項１７に係る発明は前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６０】
請求項１８に係る発明は前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６１】
請求項１９に係る発明は前記加熱処理ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６２】
請求項２０に係る発明は前記加熱処理ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【発明の効果】
【００６３】
本発明は特に大型のガラス基板の表面を廉価に熱処理する装置の発明である。
【００６４】
請求項１〜５に係わる発明によれば、室温にあるガラス基板の表面を加熱処理して、また室温に取り出すときの障害を除くことが可能である。大型ガラス基板に偏った歪を発生させない。基板を横断してライン状に加熱するために基板の伸びはあるが割るような歪はでない。
【００６５】
基板に接近して加圧ガスが表面を覆う効果は、大気の進入遮断である。真空装置を使い空気を遮断することは従来から可能であるが、大掛かりな装置となりコストが高い。本発明では常圧に向かい圧力開放するガスの流れで基板表面を大気から遮断できるので装置が簡単で廉価になる。また下のプレートから温度を制御した加圧ガスを吹き出し、また上のプレートからも同ガスを吹き出すことにより、大型ガラス基板を無接触で浮上させる。即ち高温でエアベアリングする。無接触であるので、移動は容易である。
【００６６】
加熱された高温ガスは基板を急速に表裏同じ温度で加熱するので、基板を反らせない。即ち、重たい大型ガラス基板を反らせずに、加熱してまた取り出せる１）高温加熱，２）搬送移動、３）大気遮断の３つを同時に行う装置を本発明は提供する。
【００６７】
請求項６〜８に係わる発明によれば、室温から１０００℃、またはそれ以上の温度まで基板を加熱、搬送移動、大気からの遮断が可能となる。グラファイトを使えば、温度の上限は２０００℃以上までも可能となる。グラファイトであれば加熱は誘導加熱でも良い。
【００６８】
請求項９〜１１に係わる発明によれば、高温加圧気密ガスの中に活性なガスを混入させることで、加熱以外の化学処理を行うことが可能である。ガラス基板の上のアモルファスシリコンであれば、まず８００℃で加熱すると結晶化する。これにリンを拡散させるときはＰＨ３のガスを窒素に混入させて再び加熱する。基板の表面の汚れなども水を含む窒素で６００℃の加熱処理で清浄にできる。
【００６９】
請求項１２〜１４に係わる発明によれば、基板の大きさや温度に依存する強度に合わせて、基板にかかるガスの圧力と大気遮断の効果を設計できる。プレート自身の温度依存の強度も考慮して溝は設計する。毒性の高いガスを用いるときは安全な排気を設計する必要がある。
【００７０】
請求項１５〜２０に係わる発明によれば、ガラス基板の表面にある膜の熱処理をより安全にできる。即ち、熱処理する空間部分を高温加圧気密ガス吹き出しリングで囲い、このガスとは別のガスを当該リングで囲まれた空間に加熱した処理ガスとして導き、基板に衝突させる。排気は別途に設け、排気口から行う。こうすることで、大気遮断はより完全になる。排気口は減圧にすることで、導入した処理ガスはさらに完全にここから排気される。本発明では化学気相成長（ＣＶＤ）も可能となり、酸素に敏感なシランガスの分解によるポリシリコンのガラス上成長が可能となる。毒性の強いガスの使用も可能である。例えば、ＣＩＧＳ半導体のセレン化水素処理も可能となる。
【００７１】
以上、本発明は重量のある大型の基板の加熱、搬送移動、大気遮断、膜形成を容易にさせる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は基板の高温加圧気密搬送ユニットの断面の基本模式図である。基板は上下に配置された気密ガス吹き出しプレートから吹き出す高温加圧気密ガスで支持され、閉じ込められて、また加熱される。
【図２】図２は基板の高温加圧気密ユニットの断面の基本模式図である。基板が固定されていて、基板の上に配置された気密ガス吹き出しプレートが相対的に移動する。基板は加熱されるとともに、表面は大気から遮蔽される。
【図３】図３は基板と気密ガス吹き出しプレートの平面の模式図である。気密ガス吹き出しプレートは基板より大きく横断する。基板は高温のガスで支持されて回転駆動装置で移動する。
【図４】図４（Ａ）は気密ガス吹き出しプレートの平面図である。図４（Ｂ）は吹き出しプレート４１のＸ１Ｘ１断面図である。高温加圧気密ガスが導入されて高温ガスが流れ出る。図４（Ｃ）は図４（Ａ）の気密ガス吹き出しプレートの裏面図である。吹き出し溝の例が示されている。図４（Ｄ）は図４（Ａ）の気密ガス吹き出しプレートのＸ２Ｘ２の断面図である。
【図５】図５は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニットの断面模式図である。基板は上下に配置した気密ガス吹き出しプレートからの高温加圧気密ガスで支持されると同時に加熱されて、大気から遮断されて移動する。
【図６】図６（Ａ）はガス処理ユニットの断面模式図である。高温加圧気密ガス吹き出しリングがあり、それに囲まれてガス処理部がある。ガス処理部では所望の処理ガスが基板に衝突して排気口から排気される。所望のガスを選ぶことで大型基板の表面をガス処理する。図６（Ｂ）はガス処理ユニットのガス吹き出し面側からみた平面模式図である。基板との隙間からガスが漏れでる。基板は吹き出すガスで支えられる。
【図７】図７は高温加圧気密ガスによる大気遮蔽機構を備えたＣＶＤ装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時に化学気相成長(CVD)の処理がされる。
【図８】図８（Ａ）はＣＶＤユニットの断面図である。リングプレートから加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。加熱されたCVDガスが遮蔽された基板表面に衝突する。図８（Ｂ）はＣＶＤユニットのＸ２Ｘ２断面図である。加熱されるCVDガスが、ここでは３箇所から導入されて基板に衝突し膜を形成する。当該ユニット部で膜形成された基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。
【図９】図９は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時にアニールの処理がされる。アニールユニットが２つの高温加圧気密ガス吹き出しプレートに挟まれて備えられている。
【図１０】図１０（Ａ）はアニールユニットの断面模式図である。リングプレートからの加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。ヒートビーム発射器からの加熱されたガスが遮蔽された基板表面に衝突し基板を加熱する。図１０（Ｂ）はアニールユニットのＸ３Ｘ３断面図である。加熱されるアニールガスが、ここでは３箇所から導入されてガス加熱器で加熱される。加熱された当該ガスはヒートビーム発射器より基板に衝突し基板をアニールする。当該ユニットでアニールされた基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。
【図１１】図１１は搬送のためのサセプタ基板である。デバイス基板がサセプタ基板に載せられ、CVD処理またはアニール処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付した。
【００７４】
実施例１を図７で説明する。基板１１が支持台７０に置かれてある。支持台７０には断熱材７７で断熱されてゾーンヒーター７５が備えられている。各のゾーンヒーター７５には熱電対ＴＣが備えられ、ｎ番ゾーンヒーター７５ｎの温度Ｔ７５ｎが測定されて、温度が制御される。基板１１は汚染防止のための変形しない板７６の上に置かれる。基板１１の上に化学気相成長（ＣＶＤという）ユニット７２と高温加圧気密ガス吹き出しプレート７１と７３がある。当該ガス吹き出しプレート７１，７３には高温の加圧ガスＧ７１，Ｇ７３が導入されて、当該プレートを加熱する。各プレートにはヒーター７４が備えられて、プレート７１，７３の温度Ｔ７１Ｔ，Ｔ７３Ｔを任意に制御できる。当該プレートの吹き出し溝４５に吹き出し孔４３を通じて当該高温加圧ガスが漏れ出る。
【００７５】
漏れた当該ガスはプレートと基板の空隙を通り外にでる。当該ガスは熱を基板に伝えるので、基板は裏のゾーンヒーター７５と当該ガスで加熱される。空隙を流れ出るガスは大気の侵入を遮断して基板表面を大気から遮断する。即ち当該ガスが基板１１の表面を密閉する。
【００７６】
ガス吹き出しプレート７１，７３は放熱するので、放熱を防止する断熱材７７が備えられ、ユニットケース７８に収納されている。断熱材７７は熱設計によっては空間でも良い。ユニットケース７８には排気ポート７９が備えられユニットケース７８の中を排気できる。吹き出しプレート７１，７３と基板の距離は高さセンサーＳ７０で測定されて制御される。
【００７７】
ＣＶＤユニット７２にはＣＶＤのためのＣＶＤガスＧ７０が導入される。例えばシリコン膜を成長させるとき当該ガスはシラン、ドーピングガスを含むキャリアーガスである。ユニットケース７８は基板の上を移動する。移動するときゾーンヒーター７５の温度はＣＶＤユニットの位置にあわせて変化する。ＣＶＤユニットがｎ番目のゾーンヒーター７５ｎの上を通過するとき、ゾーンヒーター７５ｎの温度Ｔ７５ｎが高い温度になり、遠ざかると低い温度に制御される。
【００７８】
動作を説明するために、ＣＶＤユニット７２の構造を図８に示す。従来のＣＶＤの装置においては、ガスは加熱せず基板を加熱する。本発明では基板を加熱する以外にＣＶＤガスも加熱する。
【００７９】
図８（Ａ）にＣＶＤユニットの断面を示す。ＣＶＤガス導入口８１よりＣＶＤガスが導入される。ＣＶＤガスシャワープレート８２はシャワーヒーター８３で加熱されて、熱電対８４で測定されるその温度Ｔ８０は制御されてある。断熱材８５で放熱を抑制してシャワープレート８２の温度を制御する。
【００８０】
シリコンを成長させるときシランガスをＣＶＤガス導入口８１から導入する。シランとしてモノシランを使用するときはその温度はキャリアーガスの流量に依存するが、例えば５００〜５８０℃が適切である。ターシャルブチルシランを用いるときは５４０℃以下に制御できる。基板８０に衝突しシランは基板８０からも加熱されて、熱分解しシリコン膜を基板の上に成長させる。
【００８１】
基板８０はガラスである。ガラス基板８０はゾーンヒーター７５で加熱されていて、表と裏の温度を近付けて反らせないように制御する。基板８０とシャワープレー８２との間を通りぬけて、反応したあとのガスは２つの排気ポ−ト８６，８７から排気される。シャワープレート８２の周囲にはリング状の吹き出し溝８８を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート８９が備えられてある。
【００８２】
リングプレートに導入する高温加圧気密ガスＧ８０Ｒは不活性ガス、ここでは、窒素である。吹き出し孔４４を通じてリング状吹き出し溝８８から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該気密ガスは基板の表面と当該リングプレートの空隙を通り、シャワープレート８２の側にもリングプレート８９の外にも流れ出る。リングプレート８９の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。シャワープレート側に向かう内向きの流れはＣＶＤガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。流線は互いに横切らないので、薄める流れはシャワープレート直下のＣＶＤの反応空間を囲うので、器壁にシリコン膜が付くのを阻止するように作用する。
【００８３】
リングプレート８９の温度Ｔ８０Ｒはリングプレートヒーター８３Ｒで制御する。図８（Ａ）のＸ２Ｘ２断面を図８（Ｂ）に示す。リングプレート８９の温度Ｔ８０Ｒはシャワープレートの温度Ｔ８０１、Ｔ８０２，Ｔ８０３より高く設定する。高く設定することで、流路を形成する器壁には膜状に膜が形成されて、粉を生成しない。
【００８４】
シャワープレート８２には、この場合３つのＣＶＤガス導入口８１が備えられ、対応する３つの熱電対８４で測定されるシャワープレートの温度Ｔ８０１，Ｔ８０２，Ｔ８０３は３つの異なるシャワープレートヒーター８３で制御される。導入するＣＶＤガスＧ８０１，Ｇ８０２，Ｇ８０３は同じ組成であっても異なる組成に制御しても良い。
【００８５】
排気ポート８６．８７はリングプレート８９に接続されて加熱されている。排気ポート８６，８７は加熱されているので、排気ポートには粉の生成が起きにくい。流路に沿って温度が高くなるよいに、温度を制御することは、粉の生成を抑制するように作用する。ここでは、ＣＶＤガスとしてシランの例を示したが、化合物を生成するガスを選ぶことができる。ＧａとＩｎとＡｌとＮとＭｇの元素で構成する化合物を成長させるときは、キャリアーガスとしての窒素または水素のほかに、ＴＭＧａ，ＴＥＧａ，ＴＭＡｌ，ＴMＩｎ，ＴMＩn:amine,
Cp2Mg,ＮＨ３のガスの中から選ぶ。
【００８６】
実施例の２を図９に示す。図９は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板はガラス基板９１である。ガラス基板９１の表には高温加圧気密ガス吹き出しプレート９２Ｔ１，９２Ｔ３があり、その裏面には高温加圧気密ガス吹き出しプレート９２Ｂ１，９２Ｂ２，９２Ｂ３がある。
【００８７】
吹き出しプレート９２Ｔ１と９２Ｔ３に挟まれてアニールユニット９３がある。高温加圧気密ガス吹き出しプレートの温度はプレート別に備えられた熱電対９４で測定されて、その温度はＴ９１Ｔ、Ｔ９３Ｔ，Ｔ９１Ｂ、Ｔ９２Ｂ，Ｔ９３Ｂである。それぞれのプレートには高温加圧気密ガスＧ９１Ｔ，Ｇ９３Ｔ、Ｇ９１Ｂ、Ｇ９２Ｂ、Ｇ９３Ｂが導入されて、各プレートの溝から漏れ出て基板に当たる。
【００８８】
当該気密ガスは窒素である。当該気密ガスはその他の不活性ガス、アルゴンなどでも良い。また当該気密ガスは還元性のある水素や酸化作用のある酸素発生ガスを含んでいても良い。また当該気密ガスは水分やニ酸化炭素を含んでいても良い。また当該ガスは空気でも良い。
【００８９】
アニールユニット９３とプレート９２は断熱材９６を介してステンレス製のケース９７に収納されている。当該ケースには排気ポート９８が設けられ、排気ができる。当該高温加圧気密ガスと接する材料は使用するガスや化学作用、到達させる温度などによって、選択する。当該材料はアルミニュームやステンレスの金属、石英、セラミクス、あるいはこれらの複合材料から選べる。ここでは、プレート９２Ｔ１、９２Ｔ３，９２Ｂ１、９２Ｂ３はアルミニュームで構成される。プレート９２Ｂ２はステンレス製である。
【００９０】
プレート９２Ｂ２にはヒーター線によるヒーター９９が備えられ、加熱できる。各プレートから吹き出た高温加圧気密の窒素ガスはガラス基板９１の温度を上げるとともに、基板をプレートから離して浮上させて支える。
【００９１】
当該窒素ガスはプレートと基板の隙間を通じて流れ出て、大気の進入を防止する。即ち、当該プレートはガラス基板を１）ガスで加熱し、２）ガスで基板を支持し、３）基板表面を大気から遮蔽する。
【００９２】
各プレートの温度Ｔ９１Ｔ，Ｔ９１Ｂ，Ｔ９３Ｔ、Ｔ９３Ｂを、例えば２００℃、Ｔ９２Ｂを３５０℃とする。ガラス基板を、それに接触して回転する回転基板送り機９５で移動させる。特定の場所に注目すると、基板は次第に温度が上がり、中心部で３５０℃に到達して、再び低下する。
【００９３】
アニールユニット９３の断面模式図を図１０（Ａ）に示す。アニールガス導入口１０１からガスが導入されてガス加熱器１００で加熱される。ガス加熱器１００で加熱されたガスはパイプで導かれてヒートビーム発射器１０２に入る。放熱による温度低下を防止するために断熱材１０３が備えられてある。
【００９４】
ヒートビーム発射器１０２にはヒートビーム発射スリット１０４があり，当該スリット１０４から加熱されたガスがビーム状に発射される。これをヒートビーム呼ぶ。発射されたヒートビーム１０９は基板１０５に衝突して、熱を基板１０５に与える。淀み層がないので、この熱伝達の効率は高い。ヒートビーム発射器１０２にはヒーター線１０６が備えられて、当該発射器の温度を制御できる。
【００９５】
ヒートビーム発射器１０２は熱変形の少ないＳｉＣをコートしたカーボングラファイトである。当該発射器１０２の材質はセラミクスや石英、金属であっても良い。当該ヒートビーム発射器が金属やカーボングラファイトのとき当該ヒーター線のかわりに誘導加熱のコイルが備えられていて、誘導加熱で加熱しても良い。当該発射器１０２の温度は熱電対で測定されてＴ１００Ｔである。高温加圧気密ガス導入口１０７Rから高温加圧の窒素ガスが導入される。
【００９６】
当該高温加圧気密ガスは目的や温度範囲に応じて選ぶ。当該ガスはその他の不活性ガスのＡｒやＨｅであっても良い。また当該ガスは空気、水、二酸化炭素、水素を含むガスであっても良い。
【００９７】
ヒートビーム発射器１０２の周囲にはリング状の吹き出し溝を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート８９が備えられてある。当該ガスは不活性ガス、例えば窒素である。吹き出し孔４４を通じてリング状吹き出し溝８８から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該ガスは基板１０５の表面と当該リングプレートの空隙を通り、ヒートビーム発射器側にもリングプレートの外にも流れ出る。
【００９８】
リングプレート８９の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。ヒートビーム発射器１０２の側に向かう内向きの流れはヒートビームのガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。ここのリングプレート８９にヒーターを備えても良い。
【００９９】
アニールユニットのＸ３Ｘ３断面図を図１０（Ｂ）に示す。ヒートビーム発射器１０２には、この場合３つのガス加熱器がＨ１０１，Ｈ１０２、Ｈ１０３が備えられ、対応する３つの熱電対１０８で測定されるヒートビーム発射器の温度はＴ１０１T，Ｔ１０２T，Ｔ１０３Tである。導入するアニールガスＡ１０１，Ａ１０２，Ａ１０３は同じ組成であっても異なる組成のガスであっても良い。排気ポート８６,８７はリングプレート８９に接続されている。
【０１００】
図１１には搬送のためのサセプタ基板１１１を示す。ガラス基板でなく小型のウエハ基板をデバイス基板１１２とするとき、石英のサセプタ基板を用いる。デバイス基板１１２をサセプタ基板１１１の上におき、当該サセプタ基板を上記記述の基板として用いることにより、小型のウエハ基板の加熱処理、または膜形成処理が可能である。この場合小型のデバイス基板は円形シリコンである。小型のデバイス基板は矩形であっても良い。また小型のデバイス基板はガラスであってもサファイアー、ＳｉＣであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は１ｍを超える大型基板であっても、その表面を大気から遮蔽し、均一に加熱し、搬送し、膜形成する製造装置の構造を提供する。大型の基板を用いる太陽電池やフラットパネル表示装置の製造を容易にさせる。
【符号の説明】
【０１０２】
１１ 基板
１２ サポートローラー
１３ 上部気密ガス吹き出しプレート
１４ 下部気密ガス吹き出しプレート
１５ 気密ガス導入口
１６ 高温加圧気密ガス上
１７ 高温加圧気密ガス下
１８ 吹き出し溝
１９ 吹き出し孔
２１ 基板支持台
２２ ヒーター
２３ 気密ガス吹き出しプレート
２５ 気密ガス導入口
２６ 高温加圧気密ガス
３１ 気密ガス吹き出しプレート
３２ サポートローラー
３３ 回転式基板駆動装置
４１ 吹き出しプレート
４２ 気密ガス導入口
４３ 導入溝
４４ 吹き出し孔
４５ 吹き出し溝
４６ リング状の吹き出し溝
４７ ライン状吹き出し溝
Ｇ４０ 高温加圧気密ガス
５０ 高温加圧気密基板搬送ユニット
５１Ｔ，５２Ｔ、５３Ｔ 気密ガス吹き出しプレート上
５１Ｂ，５２Ｂ、５３， 気密ガス吹き出しプレート下
５４ 熱電対
５５Ｔ，５５Ｂ 加熱ヒーター
Ｇ５１Ｔ、Ｇ５２Ｔ、Ｇ５３Ｔ 高温加圧気密ガス
Ｇ５１Ｂ、Ｇ５２Ｂ、Ｇ５３Ｂ 高温加圧気密ガス
Ｔ５１Ｔ、Ｔ５２Ｔ、Ｔ５３Ｔ 上に配置されたプレート温度
Ｔ５１Ｂ、Ｔ５２Ｂ、Ｔ５３Ｂ 下に配置されたプレート温度
ＰＰ１，ＰＰ２、ＰＰ３ プレートペア１、２，３
６０ ガス処理ユニット
６１ 気密ガス吹き出しプレート
６２ 高温加圧気密ガス吹き出しリング
６３ 気密ガス吹き出しプレート
６４ ガス処理部
６５ 断熱材
６６ ケース
６７ 吹き出しリング
６８ 処理ガス
６９ 排気口
Ｔ６１，Ｔ６３ プレートの温度
Ｔ６２Ｒ リングプレートの温度
Ｇ６７ 高温加圧気密ガス
７０ 支持台
７１、７３ 気密ガス吹き出しプレート
７２ ＣＶＤユニット
７４ ヒーター
７５ ゾーンヒーター
７５ｎ ｎ番目のゾーンヒーター
７６ 変形しない基板
７７ 断熱材
７８ ユニットケース
７９ 排気ポート
Ｇ７０ ＣＶＤガス
Ｇ７１，Ｇ７２，Ｇ７３ 高温加圧気密ガス
Ｓ７０ 高さセンサー
Ｔ７１Ｔ、Ｔ７３Ｔ 上に配置されたプレート温度
Ｔ７０Ｒ リングプレートの温度
Ｔ７０Ｔ シャワープレートの温度
Ｔ７５ｎ ｎ番目のゾーンヒーターの温度
ＴＣ 熱電対
８０ 基板
８１ ＣＶＤガス導入口
８２ ＣＶＤガスシャワープレート
８３ シャワーヒーター
８３Ｒ リングプレートヒーター
８４ 熱電対
８５ 断熱材
８６、８７ 排気ポート
８８ リング状吹き出し溝
８９ 高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート
Ｔ８０ シャワープレート温度
Ｔ８０１，Ｔ８０２，Ｔ８０３ シャワープレート温度
Ｔ８０Ｒ リングプレート温度
Ｇ８０１、Ｇ８０２，Ｇ８０３ ＣＶＤガス
Ｇ８０Ｒ 高温加圧気密ガスの窒素
９１ ガラス基板
９２Ｔ１、９２Ｔ３ 気密ガス吹き出しプレート
９２Ｂ１、９２Ｂ２、９２Ｂ３ 気密ガス吹き出しプレート
９３ アニールユニット
９４ 熱電対
９５ 回転式基板送り機
９６ 断熱材
９７ ケース
９８ 排気ポート
９９ ヒーター
Ａ９０ アニールガス
Ｈ９０ ガス加熱器
Ｇ９１Ｔ，Ｇ９３Ｔ 高温加圧気密ガス
Ｇ９１Ｂ、Ｇ９２Ｂ，Ｇ９３Ｂ 高温加圧気密ガス
Ｔ９１Ｔ，Ｔ９３Ｔ プレートの温度
Ｔ９１ｂ、Ｔ９２Ｂ、Ｔ９３Ｂ プレートの温度
１００
１０１ アニールガス導入口
１０２ ヒートビーム発射器
１０３ 断熱材
１０４ ヒートビーム発射スリット
１０５ ガラス基板
１０６ ヒーター線
１０７Ｒ 高温加圧ガス導入口
１０８ 熱電対
１０９ ヒートビーム
Ａ１０１，Ａ１０２、Ａ１０３ アニ−ルガス
Ｈ１０１，Ｈ１０２，Ｈ１０３ ガス加熱器
Ｔ１０１Ｔ、Ｔ１０２Ｔ、Ｔ１０３Ｔ ヒートビーム発射器の各部温度
１１２ デバイス基板
１１１ 搬送のためのサセプタ基板
【技術分野】
【０００１】
一般に、基板に膜を形成して作製するデバイスの中には、その基板が１ｍ級の大型のものがある。例えば、ガラスや樹脂、金属シートの基板を用いるデバイスがある。ガラス基板上に成長させた薄膜を具備したデバイスとしては、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）や有機ＥＬ（エレクトロミネセンス）表示デバイス、太陽電池等のいわゆる大面積電子デバイスである。
【０００２】
薄膜はいずれのデバイスにおいてもアモルファス膜や結晶膜、絶縁膜、導電膜、保護膜として用いられる。これらの膜を形成するには真空チャンバーの中で低温に基板を保持して成膜可能なプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）の膜が用いられる。この膜はプラズマ分解で生成されるガス種を吸着しながら成長するので水素や酸素などの希望しない不純物を含み、吸湿もしやすく緻密性で劣る。
【０００３】
これを改良するために、プラズマのビーム（先行特許文献１参照）やレーザー光でアニールして不純物を除去するする技術がある。また，絶縁膜であるなら減圧を用いる化学気相成長（ＣＶＤ）が確立された方法であるが減圧を用いるので装置が高価になる。このために、別の方法で基板上に形成した膜を加熱する方法が取られる。例えば、目的の膜材料を溶かした溶液状のものを回転塗布(スピンオンと言う)やスリット塗布、スプレー塗布などの方式で基板に成膜して、それを２００〜５００℃で加熱して成膜できる材料がある。
【０００４】
絶縁膜としては、例えば有機ポリマーや無機のポリマー、またはこれらの混合したポリマー塗布膜がある。導電膜としては、例えばＡｌの入ったＺｎＯ膜の塗布膜がある。銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）の微粒子を分散材で囲い、それを溶剤に溶かして塗布する金属塗布膜がある。結晶膜としては、例えば化合物半導体であるカルコパイライト結晶ＣＩＧＳ（Ｃｕ，Ｉｎ、Ｇａ，Ｓｅの化合物）やｋesterite結晶 （Cu―Zn―Sn―S―Seの化合物）の塗布膜がある。これらの塗布膜は１０ｃｍから２ｍくらいの基板の上に塗布して用いたい。
【０００５】
安価に製造するために基板がガラスであったり耐熱樹脂であったりする。これらの膜は基板の温度を上げることによりその上に塗布された膜をアニールして用いる。しかし基板が１ｍないし２ｍ、またはそれ以上に大きい場合、一様に均一に基板温度を上げることは困難である。例えば炉の中でアニールするとき、数時間の時間が許されるならば基板のいたるところで温度の違いが起きない。この対応では、単位時間当たりの生産枚数が低下するという課題が生じる。
【０００６】
基板が耐熱性に劣る樹脂である場合には特にアニールは困難である。プラズマジェットやレーザーを用いて基板を低温に維持したままアニールすることが提案され行われているが、大面積の基板では生産性に劣るという課題がある（特許文献１，２参照）。
【０００７】
本発明は真空やプラズマを用いないで空気を遮断しながら大面積基板の上に電子デバイスを安価に作製する技術に関する。例えばガラス基板の上に塗布した材料のアニールに関する。例えばガラス基板の上に結晶材料を化学気相成長させる技術に関する。特に大型のガラス基板に塗布したシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、導電膜、または多元の化合物膜等を含む塗布膜をアニールして膜を改質する装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−０６１３０号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子デバイスに用いる良質の材料を形成するには大気を遮断する必要がある。安価に製造するために、重たい大型の基板を用いそれを移動搬送しなくてはならない。安価にするために真空をつかわず、大気圧下で行いたい。
【００１０】
真空を用いると装置が大型になり、搬送を含めた構造が複雑となり設備コストが高い。均一な膜形成のためには大型の基板を均一に加熱する必要あるのだが、それを短時間に行わねばならない。
【００１１】
一般的には基板を加熱するには炉を用いる。炉では雰囲気のガスから熱を伝えるので、一枚いれても多数枚いれても基板の周辺と中心部では温度の上がり方が違う。また、周辺と中心の温度が限界を超えて異なるとガラスならば、割れる。これを回避するために時間をかけてゆっくり温度を上げなくてはならない。これには生産性の低下のほかに、他の工程のタイミングと合わないという課題がある。
【００１２】
安価に膜形成するには基板に塗布した膜をアニールする方法がある。また、純度の高い膜を得るにはガスを加熱分解する化学気相成長がある。どの方法も空気を遮断して行う必要があるが、空気遮断のために真空を用いたくない。以上のように、重たい大型基板の上に膜を形成するには、基板を容易に支え、安価に移動や搬送すること、大気を遮断すること、均一に加熱すること、これらを同時に解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
図１に課題を解決する本発明の基本構造を示す。基板１１がサポートローラー１２の上に置かれてある。基板１１の上下には、上部気密ガス吹き出しプレート１３と下部気密ガス吹き出しプレート１４が置かれている。気密ガス導入口１５から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上１６が導入される。
【００１４】
同じく、下からは高温加圧気密ガス下１７が導入される。上部気密ガス吹き出しプレート１３のガス吹き出し面には吹き出し溝１８が形成されてある。吹き出し溝１８には吹き出し孔１９を通じて高温加圧気密ガスが吹き出される。孔は例えば０．５ｍｍ以下の小さい孔であり溝当たり１個であっても十分である。孔１９からは圧力は伝わるが流量は孔１９のサイズで制限される。
【００１５】
孔サイズで流量が制限されるので、設計した流量しかガスは流れない。下部も同様である。この上下の吹き出しプレート１３，１４の間に基板１１がある。基板１１が上に押されると、上部のプレート１３と基板の隙間が小さくなり、圧力が上がる。圧力が上がると押しもどされる。
【００１６】
下部に対しても同じである。基板１１は、上部と下部の気密ガス吹き出しプレート１３，１４間の空間に保持される。プレート１３，１４と基板は触れないので、これは接触摩擦の無いベアリング機構として作用する。重たい大型の基板であっても２つのガス圧力で支えられる。接触摩擦がないので基板を動かすことが容易に可能である。
【００１７】
加圧であるのでガスはプレートと基板の間の隙間を通して大気圧の雰囲気にむかい漏れていく流れができる。この流れが大気の進入を遮蔽する。導入ガスは加圧であると同時に高温に加熱されているので、気密ガス吹き出しプレート１３，１４と共に基板を加熱する。到達温度は吹き出しプレートと基板の放熱と高温加圧気密ガスによる熱の伝達のバランスできまる。
【００１８】
断熱材などの保温断熱機構を付加することにより、またヒーター加熱を追加することにより、所望の温度に基板を加熱することが可能である。以上のように上下に配置された高温加圧の気密ガス吹き出しプレート１３，１４は１）基板を無接触で支えること、２）容易に基板を移動搬送すること、３）基板表面を空気から遮断すること、４）基板を加熱すること、の４つの機能を持つ。
【００１９】
図２は基板１１を動かさない場合の例である。この場合基板１１を載せる基板支持台２１が固定されてある。基板支持台２１にはヒーター２２が備えられ、基板１１を加熱できる。基板１１の上には気密ガス導入口２５から高温に加熱された加圧のガス、即ち高温加圧気密ガス上２６が導入される。
【００２０】
気密ガス吹き出しプレート２３のガス吹き出し面には吹き出し溝１８が形成されてある。吹き出し溝１８には吹き出し孔１９を通じて高温加圧気密ガス上２６が吹き出される。基板１１と吹き出しプレート２３の間の隙間を通り大気圧の方向に向かって加圧ガスは漏れて流れていく。内部と外部の圧力差があるのでこの流れは有効に空気を遮断する。この流れは高温であるので空気を遮断しながら基板１１を表面から加熱する。
【００２１】
基板１１はヒーター２２で加熱されているので、基板の表面と裏面は高温に加熱される。相対的に吹き出しプレート２３が移動することで基板１１を空気遮断しながら基板表面を移動できる。以上のように上に配置された移動できる高温加圧の気密ガス吹き出しプレート２３は、１）固定された基板表面を空気から遮断しながら移動すること、２）同時に基板を加熱しながら移動できること、の機能を持つ。
【００２２】
図３には基板１１と気密ガス吹き出しプレート３１の平面の模式図を示す。吹き出しプレート３１は基板１１を覆うように配置され、吹き出し溝１８（図では見えない）は基板の移動方向と直角な方向に基板より大きい。基板はサポートローラー３２の上にありプレートよりはみ出した部分で基板１１を支える。基板１１は高温加圧の気密ガス１６，１７で支えられているので、回転式の基板駆動装置３３で移動できる。駆動装置３３の回転接触部分は高温の基板に接触するので、耐熱性のある材料、例えば金属で構成する。
【００２３】
図４に気密ガス吹き出しプレート４１の溝構造の例を示す。図４（Ａ）は気密ガス吹き出しプレート４１の平面図である。気密ガス導入口４２から高温の加圧ガスを導入する。高温のガスは高温に加熱された材料に垂直に衝突を繰り返す流路をガスが通り抜けることで生成させる。図４（Ｂ）は気密ガス導入口４２を含むＸ１Ｘ１断面図である。吹き出し溝４５には導入溝４３と吹き出し孔４４を通じて高温加圧ガスＧ４０が漏れ出る。導入溝４３はここでは一個であるが、枝に分岐していても、平面状に広がっていても良い。
【００２４】
吹き出し孔４４は例えば０．５ｍｍの直径である。小さな孔であるので、孔の大きさで高温加圧ガスＧ４０の単位時間当たりのガス流出量は制限される。即ち、圧力に依存した定流量でガスは漏れる。溝が基板により閉塞される方向に隙間が狭くなると圧力上昇する。従って孔を通して圧力が伝わる。基板と溝の隙間が十分に狭いとき、隙間に依存して漏れ出るガスの流量が決まる。このときの圧力は隙間制限領域にあるということができる。基板が離れて隙間が大きいと孔のサイズが制限する流量の漏れ流量となる。即ち、流量が制限されて加圧ガスが突出しないので、安全である。図４（Ｃ）に当該プレート４１の裏面を示す。
【００２５】
ここには溝形状の例が示されている。リング状の吹き出し溝４６の中にライン状の吹き出し溝４７が孤立して形成されてある。吹き出し孔４４は複数用意されているが、連結された一つの空間を溝が形成するこの場合、１個でも良い。溝はプレートの変形圧力を考慮して、形や大きさ、リング状とライン状の組み合わせなど自由に設計できる。
【００２６】
図４（Ｄ）はＸ２Ｘ２断面図である。当該プレート４１では基板を大気から気密に遮断する使用温度領域により、材質を選択する。４００℃までの温度ならアルミニューム等の金属が好適である。６００℃までならステンレス鋼が使える。６００℃以上では耐熱性の材料、例えばセラミクス、石英、カーボングラファイトなどが好適である。セラミクスとしてはＳｉＣやＡｌＮが好適である。高温ガスは当該プレートを加熱するが放熱により温度が低下するので、必要に応じて断熱材で断熱保温する。
【００２７】
また必要に応じて加熱ヒーターを備えてプレート自身を加熱し所望の温度のガスが吹き出るように設計する。ここでは、吹き出し溝を設計して配置したが、溝を配置せず複数の孔を離散させて吹き出し面に配置して、孔からガスを吹き出させても良い。
【００２８】
図５は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニット５０の断面模式図である。基板の上と下を区別して述べるときは番号のあとにそれぞれＴ，Ｂをつけて区別する。基板１１の上下に気密ガス吹き出しプレート上５１Ｔと気密ガス吹き出しプレート下５１Ｂが配置されて高温加圧気密のプレートのペアＰＰ１を形成する。
【００２９】
左側から当該ペアをプレートペアＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３とする。基板は上下からプレートペアＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３で加熱されながら気密ガスＧ５１Ｔ，Ｇ５１ＢとＧ５２Ｔ，Ｇ５２ＢとＧ５３Ｔ，Ｇ５３Ｂに挟まれてある。プレートペアの温度はそれぞれに備えられた熱電対５３で測定されて、その温度は制御されている。
【００３０】
プレートペアの上に配置されたプレート温度はＴ５１Ｔ，Ｔ５２Ｔ，Ｔ５３Ｔとし、下に配置されたプレート温度はＴ５１Ｂ，Ｔ５２Ｂ，Ｔ５３Ｂと記した。それぞれの温度は独立に制御できる。上のプレートの温度と下のプレート温度は一致させて制御することも、異なる温度で制御することもできる。
【００３１】
プレート５１Ｔ，５３Ｔに挟まれたプレート５２Ｔとプレート５１Ｂ，５３Ｂに挟まれたプレート５２Ｔ、５２Ｂは加熱ヒーター５５Ｔ，５５Ｂを備えている。加熱ヒーター５５により、基板に近い場所で吹き付けるガスの温度を任意に制御する。加熱ヒーター５５により、左右のプレート５１，５３の温度Ｔ５１、Ｔ５３より挟まれてあるプレート５２の温度Ｔ５２を高くすることができる。例えば、上下のプレートが同じ温度に制御された当該基板搬送ユニットに基板が左から挿入されて移動するとき、基板は低い温度のＴ５１を通過し、次に高い温度のＴ５２を通過し、再び低い温度のＴ５３を通過する。即ち、基板を低い温度から加熱し、中間で高い温度で加熱し、再び低い温度で取り出せる。
【００３２】
プレートに入れるガスの圧力は、流量とともにプレートのガス吹き出し面と基板の隙間の間隔を決める。基板の材質や重さなどを考慮して最適に制御する。また圧力差はガスの流れの方向を決める。この場合、中心のプレート５２から左右のプレート５１，５３に向かってガスの流れを作るときは中心にあるプレート５２のガス圧力を左右のプレート５１，５３のガス圧力より高く設定する。上下のガス圧力差は基板を上下に変形または反らせる圧力になる。この変形を防止するには上下のプレートに入れるガスの圧力は同じにすることが望ましい。
【００３３】
プレートに入れる高温加圧気密ガスは不活性ガスである。不活性ガスとしては窒素やアルゴンである。温度によっては空気でも良い。空気のとき、乾燥させた空気でも水分を加えた空気でも良い。当該基板搬送ユニットで搬送したとき、基板１１は加熱される。膜を形成した基板１１を搬送したとき、膜は加熱されて膜からガスが放出することがある。この放出ガスはプレートに入れた高温加圧気密ガスとともにプレートから流れ出る。この放出ガスが有害であることもある。また、高温加圧気密ガスに所望のガスを混入させて基板を加熱処理することも自由にできる。このとき、この混入ガスに燃焼性がある、または人体に有害な場合もある。
【００３４】
プレートから吹き出たガスは当該装置から漏れないようにケースで覆い、ケースの中にあるガスを減圧状態で排気する必要がある。
【００３５】
高温加圧気密ガスに混入させるガスとしては、１）酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素，水などがある。また混入させるガスとしては２）基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばＨＣＬやＮＦ３，ＨＦなどがある。また混入させるガスとしては３）還元する目的で水素がある。また混入させるガスとしては４）不純物を拡散させ半導体をドーピングする目的で５族または３族の元素を含むガスとして例えばＰＯＣｌ３やフォスフィンＰＨ３，ジボランＢ２Ｈ６、トリメチルアルミニュームＴＭＡｌなどがある。また混入させるガスとしては５）反応させて化合物を作る目的で、６族の元素を含むガスとしてセレン化水素Ｈ２Ｓｅや硫化水素Ｈ２Ｓなどがある。ここでは、プレートペアが３つある例を示したが、目的や基板の大きさに合わせてその数は自由に選べる。
【００３６】
図６（Ａ）に基板を高温ガスで熱処理する、またはガスから膜を形成させるガス処理部を内部に備えるガス処理ユニット６０の断面模式図を示す。基板１１の上に気密ガス吹き出しプレート６１、６３と高温加圧気密ガス吹き出しリング６２で囲まれたガス処理部６４が断熱材６５を介してケース６６に収納されてある。当該プレート６１，６３の温度はＴ６１，Ｔ６３である。当該吹き出しリングの温度はＴ６２Ｒである。数字あとのＲはリングの意味である。断熱材６５は空間でも良い。
【００３７】
高温加圧気密ガスＧ６７は高温加圧気密ガス吹き出しリング６２に導入される。各プレートにヒーターを組み込み再度導入したガスを加熱して温度を制御しても良い（図６では当該ヒーターは示してない）。処理ガス６８は排気口６９と通じて排気される。当該ガス処理ユニット６０をガス吹き出し面側から見た平面図を図６（Ｂ）に示す。
【００３８】
リング状の高温加圧ガス吹き出しリング６２から吹き出たガスは外部に漏れてリングの内部を大気から遮蔽する。高温であるので、基板表面は当該ガスで加熱される。ガス処理部６４には処理ガス６８が導入されて基板表面に当たったあと排気口６９から排気される。処理ガス６８は例えば加熱されて熱分解し、膜を形成するガスである。
【００３９】
熱分解するガスとしては、シランやゲルマンガスがある。２種類の互いに化合するガス系を導入して化合物を形成させても良い。それらのガス系としては例えばシランと酸化ガス（酸素やＮ２Ｏなど）の系、シランと窒化ガス（ＮＨ３など）の系、Ｇａ-Ａｌ-In-N化合物半導体を成長させるガスの系、例えばトリメチルガリュームＴＭＧaとトリメチルアルミニュームＴＭＡｌとトリメチルインジュームアミンＴＭＩｎ：ａｍｉｎｅとアンモニアＮＨ３などの系がある。また基板を加熱する目的であれば処理ガス６８は不活性ガス、例えば窒素やアルゴンであっても良い。
【００４０】
処理ガスはこのほか、１）酸化させる目的で酸素や亜酸化窒素,水であってよい。また処理ガスに混入させるガスとしては２）基板表面をクリーニングする目的で塩素やフッ素を含むガス、例えばＨＣＬやＮＦ３，ＨＦなどがある。また３）還元する目的で水素がある。また４）不純物を拡散させる目的で５族または３族の元素を含むガスとして例えばＰＯＣｌ３やフォスフィンＰＨ３，ジボランＢ２Ｈ６トリエチルアルミニュームなどがある。また５）反応させて化合物を作る目的で、６族の元素を含むガスとしてセレン化水素Ｈ２Ｓｅや硫化水素Ｈ２Ｓなどがある。
【００４１】
処理ガス６８の温度は目的に合わせて吹き出しリング６２の温度Ｔ６２Ｒより高い温度にして導入する。また吹き出しプレート６１、６３の温度Ｔ６１，Ｔ６３の温度は吹き出しリング６２の温度Ｔ６２Ｒより低い。当該ガス処理ユニットは基板１１の上を移動するので、基板は吹き出しプレートからのガスで加熱されガス処理されて、また冷える。図示してない基板の下の設置された下部ヒーターで基板１１は加熱される。
【００４２】
下部ヒーターは別の吹き出しプレートで構成し、そのガスで支持して加熱しても良い。また、下部ヒーターは移動方向に分割されたヒーターでも良い。ガス処理部が通過するとき、基板が反らないように下部ヒーターの温度はその通過とともに制御して変化させる。
【００４３】
そして、請求項１に係る発明は、１気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置である。
【００４４】
請求項２に係わる発明は，前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項１記載の装置である。
【００４５】
請求項３に係わる発明は、前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項１、２記載の装置である。
【００４６】
請求項４に係わる発明は、前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項３記載の装置である。
【００４７】
請求項５に係る発明は、前記プレートが少なくとも３個以上並べてあり、端に配置された２つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項２、３、４記載の装置である。
【００４８】
請求項６に係る発明は、前記プレートが金属、石英、ＳｉＣ、ＡｌＮを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の装置である。
【００４９】
請求項７に係る発明は前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５０】
請求項８に係る発明は前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１ないし７記載の装置である。
【００５１】
請求項９に係る発明は前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５２】
請求項１０に係る発明は前記高温加圧ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５３】
請求項１１に係る発明は前記高温加圧ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置である。
【００５４】
請求項１２に係る発明は前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５５】
請求項１３に係る発明は前記溝がリング状であることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置である。
【００５６】
請求項１４に係る発明は前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項１ないし１３記載の装置である。
【００５７】
請求項１５に係る発明は高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置である。
【００５８】
請求項１６に係る発明は前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置である。
【００５９】
請求項１７に係る発明は前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６０】
請求項１８に係る発明は前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６１】
請求項１９に係る発明は前記加熱処理ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【００６２】
請求項２０に係る発明は前記加熱処理ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置である。
【発明の効果】
【００６３】
本発明は特に大型のガラス基板の表面を廉価に熱処理する装置の発明である。
【００６４】
請求項１〜５に係わる発明によれば、室温にあるガラス基板の表面を加熱処理して、また室温に取り出すときの障害を除くことが可能である。大型ガラス基板に偏った歪を発生させない。基板を横断してライン状に加熱するために基板の伸びはあるが割るような歪はでない。
【００６５】
基板に接近して加圧ガスが表面を覆う効果は、大気の進入遮断である。真空装置を使い空気を遮断することは従来から可能であるが、大掛かりな装置となりコストが高い。本発明では常圧に向かい圧力開放するガスの流れで基板表面を大気から遮断できるので装置が簡単で廉価になる。また下のプレートから温度を制御した加圧ガスを吹き出し、また上のプレートからも同ガスを吹き出すことにより、大型ガラス基板を無接触で浮上させる。即ち高温でエアベアリングする。無接触であるので、移動は容易である。
【００６６】
加熱された高温ガスは基板を急速に表裏同じ温度で加熱するので、基板を反らせない。即ち、重たい大型ガラス基板を反らせずに、加熱してまた取り出せる１）高温加熱，２）搬送移動、３）大気遮断の３つを同時に行う装置を本発明は提供する。
【００６７】
請求項６〜８に係わる発明によれば、室温から１０００℃、またはそれ以上の温度まで基板を加熱、搬送移動、大気からの遮断が可能となる。グラファイトを使えば、温度の上限は２０００℃以上までも可能となる。グラファイトであれば加熱は誘導加熱でも良い。
【００６８】
請求項９〜１１に係わる発明によれば、高温加圧気密ガスの中に活性なガスを混入させることで、加熱以外の化学処理を行うことが可能である。ガラス基板の上のアモルファスシリコンであれば、まず８００℃で加熱すると結晶化する。これにリンを拡散させるときはＰＨ３のガスを窒素に混入させて再び加熱する。基板の表面の汚れなども水を含む窒素で６００℃の加熱処理で清浄にできる。
【００６９】
請求項１２〜１４に係わる発明によれば、基板の大きさや温度に依存する強度に合わせて、基板にかかるガスの圧力と大気遮断の効果を設計できる。プレート自身の温度依存の強度も考慮して溝は設計する。毒性の高いガスを用いるときは安全な排気を設計する必要がある。
【００７０】
請求項１５〜２０に係わる発明によれば、ガラス基板の表面にある膜の熱処理をより安全にできる。即ち、熱処理する空間部分を高温加圧気密ガス吹き出しリングで囲い、このガスとは別のガスを当該リングで囲まれた空間に加熱した処理ガスとして導き、基板に衝突させる。排気は別途に設け、排気口から行う。こうすることで、大気遮断はより完全になる。排気口は減圧にすることで、導入した処理ガスはさらに完全にここから排気される。本発明では化学気相成長（ＣＶＤ）も可能となり、酸素に敏感なシランガスの分解によるポリシリコンのガラス上成長が可能となる。毒性の強いガスの使用も可能である。例えば、ＣＩＧＳ半導体のセレン化水素処理も可能となる。
【００７１】
以上、本発明は重量のある大型の基板の加熱、搬送移動、大気遮断、膜形成を容易にさせる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は基板の高温加圧気密搬送ユニットの断面の基本模式図である。基板は上下に配置された気密ガス吹き出しプレートから吹き出す高温加圧気密ガスで支持され、閉じ込められて、また加熱される。
【図２】図２は基板の高温加圧気密ユニットの断面の基本模式図である。基板が固定されていて、基板の上に配置された気密ガス吹き出しプレートが相対的に移動する。基板は加熱されるとともに、表面は大気から遮蔽される。
【図３】図３は基板と気密ガス吹き出しプレートの平面の模式図である。気密ガス吹き出しプレートは基板より大きく横断する。基板は高温のガスで支持されて回転駆動装置で移動する。
【図４】図４（Ａ）は気密ガス吹き出しプレートの平面図である。図４（Ｂ）は吹き出しプレート４１のＸ１Ｘ１断面図である。高温加圧気密ガスが導入されて高温ガスが流れ出る。図４（Ｃ）は図４（Ａ）の気密ガス吹き出しプレートの裏面図である。吹き出し溝の例が示されている。図４（Ｄ）は図４（Ａ）の気密ガス吹き出しプレートのＸ２Ｘ２の断面図である。
【図５】図５は複数の気密ガス吹き出しプレートを備えた高温加圧気密基板搬送ユニットの断面模式図である。基板は上下に配置した気密ガス吹き出しプレートからの高温加圧気密ガスで支持されると同時に加熱されて、大気から遮断されて移動する。
【図６】図６（Ａ）はガス処理ユニットの断面模式図である。高温加圧気密ガス吹き出しリングがあり、それに囲まれてガス処理部がある。ガス処理部では所望の処理ガスが基板に衝突して排気口から排気される。所望のガスを選ぶことで大型基板の表面をガス処理する。図６（Ｂ）はガス処理ユニットのガス吹き出し面側からみた平面模式図である。基板との隙間からガスが漏れでる。基板は吹き出すガスで支えられる。
【図７】図７は高温加圧気密ガスによる大気遮蔽機構を備えたＣＶＤ装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時に化学気相成長(CVD)の処理がされる。
【図８】図８（Ａ）はＣＶＤユニットの断面図である。リングプレートから加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。加熱されたCVDガスが遮蔽された基板表面に衝突する。図８（Ｂ）はＣＶＤユニットのＸ２Ｘ２断面図である。加熱されるCVDガスが、ここでは３箇所から導入されて基板に衝突し膜を形成する。当該ユニット部で膜形成された基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。
【図９】図９は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板は大気から遮蔽されて搬送され同時にアニールの処理がされる。アニールユニットが２つの高温加圧気密ガス吹き出しプレートに挟まれて備えられている。
【図１０】図１０（Ａ）はアニールユニットの断面模式図である。リングプレートからの加熱されたガスが基板を大気から遮蔽し、同時に加熱する。ヒートビーム発射器からの加熱されたガスが遮蔽された基板表面に衝突し基板を加熱する。図１０（Ｂ）はアニールユニットのＸ３Ｘ３断面図である。加熱されるアニールガスが、ここでは３箇所から導入されてガス加熱器で加熱される。加熱された当該ガスはヒートビーム発射器より基板に衝突し基板をアニールする。当該ユニットでアニールされた基板は移動し搬送される。当該ガスは基板表面側から排気ポートを通じて排気される。
【図１１】図１１は搬送のためのサセプタ基板である。デバイス基板がサセプタ基板に載せられ、CVD処理またはアニール処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付した。
【００７４】
実施例１を図７で説明する。基板１１が支持台７０に置かれてある。支持台７０には断熱材７７で断熱されてゾーンヒーター７５が備えられている。各のゾーンヒーター７５には熱電対ＴＣが備えられ、ｎ番ゾーンヒーター７５ｎの温度Ｔ７５ｎが測定されて、温度が制御される。基板１１は汚染防止のための変形しない板７６の上に置かれる。基板１１の上に化学気相成長（ＣＶＤという）ユニット７２と高温加圧気密ガス吹き出しプレート７１と７３がある。当該ガス吹き出しプレート７１，７３には高温の加圧ガスＧ７１，Ｇ７３が導入されて、当該プレートを加熱する。各プレートにはヒーター７４が備えられて、プレート７１，７３の温度Ｔ７１Ｔ，Ｔ７３Ｔを任意に制御できる。当該プレートの吹き出し溝４５に吹き出し孔４３を通じて当該高温加圧ガスが漏れ出る。
【００７５】
漏れた当該ガスはプレートと基板の空隙を通り外にでる。当該ガスは熱を基板に伝えるので、基板は裏のゾーンヒーター７５と当該ガスで加熱される。空隙を流れ出るガスは大気の侵入を遮断して基板表面を大気から遮断する。即ち当該ガスが基板１１の表面を密閉する。
【００７６】
ガス吹き出しプレート７１，７３は放熱するので、放熱を防止する断熱材７７が備えられ、ユニットケース７８に収納されている。断熱材７７は熱設計によっては空間でも良い。ユニットケース７８には排気ポート７９が備えられユニットケース７８の中を排気できる。吹き出しプレート７１，７３と基板の距離は高さセンサーＳ７０で測定されて制御される。
【００７７】
ＣＶＤユニット７２にはＣＶＤのためのＣＶＤガスＧ７０が導入される。例えばシリコン膜を成長させるとき当該ガスはシラン、ドーピングガスを含むキャリアーガスである。ユニットケース７８は基板の上を移動する。移動するときゾーンヒーター７５の温度はＣＶＤユニットの位置にあわせて変化する。ＣＶＤユニットがｎ番目のゾーンヒーター７５ｎの上を通過するとき、ゾーンヒーター７５ｎの温度Ｔ７５ｎが高い温度になり、遠ざかると低い温度に制御される。
【００７８】
動作を説明するために、ＣＶＤユニット７２の構造を図８に示す。従来のＣＶＤの装置においては、ガスは加熱せず基板を加熱する。本発明では基板を加熱する以外にＣＶＤガスも加熱する。
【００７９】
図８（Ａ）にＣＶＤユニットの断面を示す。ＣＶＤガス導入口８１よりＣＶＤガスが導入される。ＣＶＤガスシャワープレート８２はシャワーヒーター８３で加熱されて、熱電対８４で測定されるその温度Ｔ８０は制御されてある。断熱材８５で放熱を抑制してシャワープレート８２の温度を制御する。
【００８０】
シリコンを成長させるときシランガスをＣＶＤガス導入口８１から導入する。シランとしてモノシランを使用するときはその温度はキャリアーガスの流量に依存するが、例えば５００〜５８０℃が適切である。ターシャルブチルシランを用いるときは５４０℃以下に制御できる。基板８０に衝突しシランは基板８０からも加熱されて、熱分解しシリコン膜を基板の上に成長させる。
【００８１】
基板８０はガラスである。ガラス基板８０はゾーンヒーター７５で加熱されていて、表と裏の温度を近付けて反らせないように制御する。基板８０とシャワープレー８２との間を通りぬけて、反応したあとのガスは２つの排気ポ−ト８６，８７から排気される。シャワープレート８２の周囲にはリング状の吹き出し溝８８を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート８９が備えられてある。
【００８２】
リングプレートに導入する高温加圧気密ガスＧ８０Ｒは不活性ガス、ここでは、窒素である。吹き出し孔４４を通じてリング状吹き出し溝８８から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該気密ガスは基板の表面と当該リングプレートの空隙を通り、シャワープレート８２の側にもリングプレート８９の外にも流れ出る。リングプレート８９の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。シャワープレート側に向かう内向きの流れはＣＶＤガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。流線は互いに横切らないので、薄める流れはシャワープレート直下のＣＶＤの反応空間を囲うので、器壁にシリコン膜が付くのを阻止するように作用する。
【００８３】
リングプレート８９の温度Ｔ８０Ｒはリングプレートヒーター８３Ｒで制御する。図８（Ａ）のＸ２Ｘ２断面を図８（Ｂ）に示す。リングプレート８９の温度Ｔ８０Ｒはシャワープレートの温度Ｔ８０１、Ｔ８０２，Ｔ８０３より高く設定する。高く設定することで、流路を形成する器壁には膜状に膜が形成されて、粉を生成しない。
【００８４】
シャワープレート８２には、この場合３つのＣＶＤガス導入口８１が備えられ、対応する３つの熱電対８４で測定されるシャワープレートの温度Ｔ８０１，Ｔ８０２，Ｔ８０３は３つの異なるシャワープレートヒーター８３で制御される。導入するＣＶＤガスＧ８０１，Ｇ８０２，Ｇ８０３は同じ組成であっても異なる組成に制御しても良い。
【００８５】
排気ポート８６．８７はリングプレート８９に接続されて加熱されている。排気ポート８６，８７は加熱されているので、排気ポートには粉の生成が起きにくい。流路に沿って温度が高くなるよいに、温度を制御することは、粉の生成を抑制するように作用する。ここでは、ＣＶＤガスとしてシランの例を示したが、化合物を生成するガスを選ぶことができる。ＧａとＩｎとＡｌとＮとＭｇの元素で構成する化合物を成長させるときは、キャリアーガスとしての窒素または水素のほかに、ＴＭＧａ，ＴＥＧａ，ＴＭＡｌ，ＴMＩｎ，ＴMＩn:amine,
Cp2Mg,ＮＨ３のガスの中から選ぶ。
【００８６】
実施例の２を図９に示す。図９は高温加圧気密の基板遮蔽機構を備えたアニール装置の断面模式図である。基板はガラス基板９１である。ガラス基板９１の表には高温加圧気密ガス吹き出しプレート９２Ｔ１，９２Ｔ３があり、その裏面には高温加圧気密ガス吹き出しプレート９２Ｂ１，９２Ｂ２，９２Ｂ３がある。
【００８７】
吹き出しプレート９２Ｔ１と９２Ｔ３に挟まれてアニールユニット９３がある。高温加圧気密ガス吹き出しプレートの温度はプレート別に備えられた熱電対９４で測定されて、その温度はＴ９１Ｔ、Ｔ９３Ｔ，Ｔ９１Ｂ、Ｔ９２Ｂ，Ｔ９３Ｂである。それぞれのプレートには高温加圧気密ガスＧ９１Ｔ，Ｇ９３Ｔ、Ｇ９１Ｂ、Ｇ９２Ｂ、Ｇ９３Ｂが導入されて、各プレートの溝から漏れ出て基板に当たる。
【００８８】
当該気密ガスは窒素である。当該気密ガスはその他の不活性ガス、アルゴンなどでも良い。また当該気密ガスは還元性のある水素や酸化作用のある酸素発生ガスを含んでいても良い。また当該気密ガスは水分やニ酸化炭素を含んでいても良い。また当該ガスは空気でも良い。
【００８９】
アニールユニット９３とプレート９２は断熱材９６を介してステンレス製のケース９７に収納されている。当該ケースには排気ポート９８が設けられ、排気ができる。当該高温加圧気密ガスと接する材料は使用するガスや化学作用、到達させる温度などによって、選択する。当該材料はアルミニュームやステンレスの金属、石英、セラミクス、あるいはこれらの複合材料から選べる。ここでは、プレート９２Ｔ１、９２Ｔ３，９２Ｂ１、９２Ｂ３はアルミニュームで構成される。プレート９２Ｂ２はステンレス製である。
【００９０】
プレート９２Ｂ２にはヒーター線によるヒーター９９が備えられ、加熱できる。各プレートから吹き出た高温加圧気密の窒素ガスはガラス基板９１の温度を上げるとともに、基板をプレートから離して浮上させて支える。
【００９１】
当該窒素ガスはプレートと基板の隙間を通じて流れ出て、大気の進入を防止する。即ち、当該プレートはガラス基板を１）ガスで加熱し、２）ガスで基板を支持し、３）基板表面を大気から遮蔽する。
【００９２】
各プレートの温度Ｔ９１Ｔ，Ｔ９１Ｂ，Ｔ９３Ｔ、Ｔ９３Ｂを、例えば２００℃、Ｔ９２Ｂを３５０℃とする。ガラス基板を、それに接触して回転する回転基板送り機９５で移動させる。特定の場所に注目すると、基板は次第に温度が上がり、中心部で３５０℃に到達して、再び低下する。
【００９３】
アニールユニット９３の断面模式図を図１０（Ａ）に示す。アニールガス導入口１０１からガスが導入されてガス加熱器１００で加熱される。ガス加熱器１００で加熱されたガスはパイプで導かれてヒートビーム発射器１０２に入る。放熱による温度低下を防止するために断熱材１０３が備えられてある。
【００９４】
ヒートビーム発射器１０２にはヒートビーム発射スリット１０４があり，当該スリット１０４から加熱されたガスがビーム状に発射される。これをヒートビーム呼ぶ。発射されたヒートビーム１０９は基板１０５に衝突して、熱を基板１０５に与える。淀み層がないので、この熱伝達の効率は高い。ヒートビーム発射器１０２にはヒーター線１０６が備えられて、当該発射器の温度を制御できる。
【００９５】
ヒートビーム発射器１０２は熱変形の少ないＳｉＣをコートしたカーボングラファイトである。当該発射器１０２の材質はセラミクスや石英、金属であっても良い。当該ヒートビーム発射器が金属やカーボングラファイトのとき当該ヒーター線のかわりに誘導加熱のコイルが備えられていて、誘導加熱で加熱しても良い。当該発射器１０２の温度は熱電対で測定されてＴ１００Ｔである。高温加圧気密ガス導入口１０７Rから高温加圧の窒素ガスが導入される。
【００９６】
当該高温加圧気密ガスは目的や温度範囲に応じて選ぶ。当該ガスはその他の不活性ガスのＡｒやＨｅであっても良い。また当該ガスは空気、水、二酸化炭素、水素を含むガスであっても良い。
【００９７】
ヒートビーム発射器１０２の周囲にはリング状の吹き出し溝を備えた高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート８９が備えられてある。当該ガスは不活性ガス、例えば窒素である。吹き出し孔４４を通じてリング状吹き出し溝８８から高温に加熱された窒素ガスが漏れ出る。当該ガスは基板１０５の表面と当該リングプレートの空隙を通り、ヒートビーム発射器側にもリングプレートの外にも流れ出る。
【００９８】
リングプレート８９の外に向かう流れは、外部大気の流入を阻止するように作用する。ヒートビーム発射器１０２の側に向かう内向きの流れはヒートビームのガスの流出を阻止するとともに、薄めて排気ポートに向かう流れを作る。ここのリングプレート８９にヒーターを備えても良い。
【００９９】
アニールユニットのＸ３Ｘ３断面図を図１０（Ｂ）に示す。ヒートビーム発射器１０２には、この場合３つのガス加熱器がＨ１０１，Ｈ１０２、Ｈ１０３が備えられ、対応する３つの熱電対１０８で測定されるヒートビーム発射器の温度はＴ１０１T，Ｔ１０２T，Ｔ１０３Tである。導入するアニールガスＡ１０１，Ａ１０２，Ａ１０３は同じ組成であっても異なる組成のガスであっても良い。排気ポート８６,８７はリングプレート８９に接続されている。
【０１００】
図１１には搬送のためのサセプタ基板１１１を示す。ガラス基板でなく小型のウエハ基板をデバイス基板１１２とするとき、石英のサセプタ基板を用いる。デバイス基板１１２をサセプタ基板１１１の上におき、当該サセプタ基板を上記記述の基板として用いることにより、小型のウエハ基板の加熱処理、または膜形成処理が可能である。この場合小型のデバイス基板は円形シリコンである。小型のデバイス基板は矩形であっても良い。また小型のデバイス基板はガラスであってもサファイアー、ＳｉＣであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は１ｍを超える大型基板であっても、その表面を大気から遮蔽し、均一に加熱し、搬送し、膜形成する製造装置の構造を提供する。大型の基板を用いる太陽電池やフラットパネル表示装置の製造を容易にさせる。
【符号の説明】
【０１０２】
１１ 基板
１２ サポートローラー
１３ 上部気密ガス吹き出しプレート
１４ 下部気密ガス吹き出しプレート
１５ 気密ガス導入口
１６ 高温加圧気密ガス上
１７ 高温加圧気密ガス下
１８ 吹き出し溝
１９ 吹き出し孔
２１ 基板支持台
２２ ヒーター
２３ 気密ガス吹き出しプレート
２５ 気密ガス導入口
２６ 高温加圧気密ガス
３１ 気密ガス吹き出しプレート
３２ サポートローラー
３３ 回転式基板駆動装置
４１ 吹き出しプレート
４２ 気密ガス導入口
４３ 導入溝
４４ 吹き出し孔
４５ 吹き出し溝
４６ リング状の吹き出し溝
４７ ライン状吹き出し溝
Ｇ４０ 高温加圧気密ガス
５０ 高温加圧気密基板搬送ユニット
５１Ｔ，５２Ｔ、５３Ｔ 気密ガス吹き出しプレート上
５１Ｂ，５２Ｂ、５３， 気密ガス吹き出しプレート下
５４ 熱電対
５５Ｔ，５５Ｂ 加熱ヒーター
Ｇ５１Ｔ、Ｇ５２Ｔ、Ｇ５３Ｔ 高温加圧気密ガス
Ｇ５１Ｂ、Ｇ５２Ｂ、Ｇ５３Ｂ 高温加圧気密ガス
Ｔ５１Ｔ、Ｔ５２Ｔ、Ｔ５３Ｔ 上に配置されたプレート温度
Ｔ５１Ｂ、Ｔ５２Ｂ、Ｔ５３Ｂ 下に配置されたプレート温度
ＰＰ１，ＰＰ２、ＰＰ３ プレートペア１、２，３
６０ ガス処理ユニット
６１ 気密ガス吹き出しプレート
６２ 高温加圧気密ガス吹き出しリング
６３ 気密ガス吹き出しプレート
６４ ガス処理部
６５ 断熱材
６６ ケース
６７ 吹き出しリング
６８ 処理ガス
６９ 排気口
Ｔ６１，Ｔ６３ プレートの温度
Ｔ６２Ｒ リングプレートの温度
Ｇ６７ 高温加圧気密ガス
７０ 支持台
７１、７３ 気密ガス吹き出しプレート
７２ ＣＶＤユニット
７４ ヒーター
７５ ゾーンヒーター
７５ｎ ｎ番目のゾーンヒーター
７６ 変形しない基板
７７ 断熱材
７８ ユニットケース
７９ 排気ポート
Ｇ７０ ＣＶＤガス
Ｇ７１，Ｇ７２，Ｇ７３ 高温加圧気密ガス
Ｓ７０ 高さセンサー
Ｔ７１Ｔ、Ｔ７３Ｔ 上に配置されたプレート温度
Ｔ７０Ｒ リングプレートの温度
Ｔ７０Ｔ シャワープレートの温度
Ｔ７５ｎ ｎ番目のゾーンヒーターの温度
ＴＣ 熱電対
８０ 基板
８１ ＣＶＤガス導入口
８２ ＣＶＤガスシャワープレート
８３ シャワーヒーター
８３Ｒ リングプレートヒーター
８４ 熱電対
８５ 断熱材
８６、８７ 排気ポート
８８ リング状吹き出し溝
８９ 高温加圧気密ガス吹き出しリングプレート
Ｔ８０ シャワープレート温度
Ｔ８０１，Ｔ８０２，Ｔ８０３ シャワープレート温度
Ｔ８０Ｒ リングプレート温度
Ｇ８０１、Ｇ８０２，Ｇ８０３ ＣＶＤガス
Ｇ８０Ｒ 高温加圧気密ガスの窒素
９１ ガラス基板
９２Ｔ１、９２Ｔ３ 気密ガス吹き出しプレート
９２Ｂ１、９２Ｂ２、９２Ｂ３ 気密ガス吹き出しプレート
９３ アニールユニット
９４ 熱電対
９５ 回転式基板送り機
９６ 断熱材
９７ ケース
９８ 排気ポート
９９ ヒーター
Ａ９０ アニールガス
Ｈ９０ ガス加熱器
Ｇ９１Ｔ，Ｇ９３Ｔ 高温加圧気密ガス
Ｇ９１Ｂ、Ｇ９２Ｂ，Ｇ９３Ｂ 高温加圧気密ガス
Ｔ９１Ｔ，Ｔ９３Ｔ プレートの温度
Ｔ９１ｂ、Ｔ９２Ｂ、Ｔ９３Ｂ プレートの温度
１００
１０１ アニールガス導入口
１０２ ヒートビーム発射器
１０３ 断熱材
１０４ ヒートビーム発射スリット
１０５ ガラス基板
１０６ ヒーター線
１０７Ｒ 高温加圧ガス導入口
１０８ 熱電対
１０９ ヒートビーム
Ａ１０１，Ａ１０２、Ａ１０３ アニ−ルガス
Ｈ１０１，Ｈ１０２，Ｈ１０３ ガス加熱器
Ｔ１０１Ｔ、Ｔ１０２Ｔ、Ｔ１０３Ｔ ヒートビーム発射器の各部温度
１１２ デバイス基板
１１１ 搬送のためのサセプタ基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置。
【請求項２】
前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項１、２記載の装置。
【請求項４】
前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記プレートが少なくとも３個以上並べてあり、端に配置された２つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項２、３、４記載の装置。
【請求項６】
前記プレートが金属、石英、ＳｉＣ、ＡｌＮを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の装置。
【請求項７】
前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項８】
前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１ないし７記載の装置。
【請求項９】
前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１０】
前記高温加圧ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１１】
前記高温加圧ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１２】
前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項１３】
前記溝がリング状であることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項１４】
前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項１ないし１３記載の装置。
【請求項１５】
高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置。
【請求項１６】
前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置。
【請求項１７】
前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項１８】
前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項１９】
前記加熱処理ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項２０】
前記加熱処理ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項１】
１気圧以上の加圧ガスが加熱されて高温加圧ガスとして片面から吹き出るプレートがあり、当該プレートと一定間隔で対向して基板があり、当該基板と当該プレートが相対移動する機構を備えてあり、当該プレートから吹き出たガスが基板の表面を通り基板とプレートの対向した領域の外に流れ出ることにより、基板の表面を大気から遮断し、同時に基板を加熱することを特徴とする基板の加熱と基板の移動と基板の大気遮断を同時に行う装置。
【請求項２】
前記プレートが前記基板の片側の面に対向して複数個配置されてあることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プレートが前記基板の上下に配置されたペアプレートであることを特徴とする請求項１、２記載の装置。
【請求項４】
前記プレートの温度が独立に制御できて、上下に配置されたペアプレートの温度を制御することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記プレートが少なくとも３個以上並べてあり、端に配置された２つのプレートの内部にあるプレートの温度が端に配置されたプレートの温度より高いことを特徴とする請求項２、３、４記載の装置。
【請求項６】
前記プレートが金属、石英、ＳｉＣ、ＡｌＮを含むセラミクス、カーボングラファイト、またはこれらの組み合わせの材料で構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５記載の装置。
【請求項７】
前記基板を移動させるために基板に接触する駆動装置が備えられていることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項８】
前記高温加圧ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１ないし７記載の装置。
【請求項９】
前記高温加圧ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合してあるガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１０】
前記高温加圧ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１１】
前記高温加圧ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１ないし８記載の装置。
【請求項１２】
前記高温加圧ガスが吹き出るとき、当該ガスが吹き出る複数の孔または複数の溝が当該プレートの吹き出る側に形成されてあることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項１３】
前記溝がリング状であることを特徴とする請求項１ないし６記載の装置。
【請求項１４】
前記プレートが断熱材または断熱空間を介してケースに収納されて、当該ケースのガスを排気する機構を備えた請求項１ないし１３記載の装置。
【請求項１５】
高温加圧気密ガスが吹き出すリング状の前記プレートを備え、当該吹き出しリングプレートの内部に基板表面に衝突させる加熱処理ガスを吹き出すガス処理部を備えたことを特徴とするガス処理ユニット装置。
【請求項１６】
前記ガス処理ユニットを挟むように前記高温加圧気密ガス吹き出しプレートを備え、当該ガス処理ユニットと基板が相対移動することを特徴とするガス処理装置。
【請求項１７】
前記加熱処理ガスが窒素、酸素、水素、アルゴン、水、空気のいずれか、またはこれらを２種以上含むガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項１８】
前記加熱処理ガスが塩素やフッ素を含むハロゲンガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項１９】
前記加熱処理ガスが５族の元素、または３族の元素を含むガスを混合した半導体ドーピングガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【請求項２０】
前記加熱処理ガスが６族の元素を含むガスを混合したガスであることを特徴とする請求項１５、１６記載のガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１８７５４５（Ｐ２０１１−１８７５４５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９２３５（Ｐ２０１０−４９２３５）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（３０５０５４８５４）株式会社フィルテック (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（３０５０５４８５４）株式会社フィルテック (45)
【Ｆターム（参考）】
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