熱処理方法

专利摘要:
表面に薄膜が形成されている基板の熱処理工程時の基板の熱変形を防止することができる熱処理方法を提供する。本発明に係る熱処理方法は（ａ）第１の基板１０ａ上に第２の基板１０ｂを積層する段階及び（ｂ）第２の基板１０ｂ上に重りを載置する段階を含み、第１の基板１０ａと第２の基板１０ｂは、両基板にそれぞれ形成された薄膜同士が接触するように積層されることを特徴とする。本発明によれば、熱処理工程の際に基板上に形成されている薄膜同士が接触する状態で基板を積層し、積層された基板上に重りを載置することによって基板の変形を防止する効果がある。
公开号:JP2011515831A
申请号:JP2010548627
申请日:2009-03-16
公开日:2011-05-19
发明作者:イ、ユジン；キム、ドンジ；チャン、イング
申请人:ティージー ソーラー コーポレイション；
IPC主号:H01L21-324

专利说明:

[0001] 本発明は熱処理方法に関するものであり、より詳細には、熱処理工程中の基板の変形を防止するために、基板上に形成されている薄膜同士を互いに接触させた状態で基板を互いに積層させた後、互いに積層させた基板上に重りを載置することによって基板の変形を防止するようにした熱処理方法に関するものである。]
背景技術

[0002] 半導体、平板ディスプレイ、太陽電池の製造に使用されるアニーリング装置は、シリコンウエハやガラスなどの基板上に蒸着されている所定の薄膜に対して決定化、相変化などの工程のために必須な熱処理段階を担当する装置である。]
[0003] 例えば、液晶ディスプレイ、薄膜型結晶質シリコンの太陽電池において、ガラス基板上に蒸着された非晶質シリコンをポリシリコンで決定化させるシリコン決定化装置が代表的なアニーリング装置である。通常、非晶質シリコンの決定化のためには、最小限５５０から６００?Ｃの温度を必要とする。]
[0004] すなわち、一般的に、アニーリング装置は、基板上に形成されている薄膜に熱を加える熱処理装置であって、薄膜と同様にアニーリング装置によって基板に対しても熱が加えられる。]
[0005] しかしながら、通常の熱処理方法では、熱処理工程後の冷却過程において、基板と薄膜の熱膨張率差により基板の反りが発生するという問題点があった。特に、平板ディスプレイや太陽電池などの融点の低いガラス基板を使用する場合は、基板の反りがより一層問題となり、このような基板の反りは、生産性低下に直接的に影響を与える。]
[0006] 図１は、従来技術による熱処理方法の問題点を示す図面であって、（ａ）は、熱処理以前の基板の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、熱処理により変形した基板の状態を示す断面図である。] 図１
[0007] 図１（ａ）に示すように、例えば、ガラス基板１０上に非晶質シリコン薄膜１２が形成されている状態で決定化熱処理工程が行われる。図１（ａ）の状態で決定化熱処理工程が行われると、図１（ｂ）に示すように、基板１０とシリコン１２の熱膨張率が互いに異なることに起因して、熱処理工程完了後の冷却過程において、熱膨張率の小さい方向に基板の反りが発生し、基板が変形するという問題点があった。] 図１
発明が解決しようとする課題

[0008] 従って、前述した問題点を解決するためになされた本発明は、熱処理工程中に基板上に形成されている薄膜同士が接触する状態で基板を互いに積層させ、互いに積層させられた基板上に重りを載置することによって、基板の変形を防止する熱処理方法を提供することにその目的がある。]
課題を解決するための手段

[0009] 前述した目的を達成するために本発明に係る熱処理方法は、表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階、及び（ｂ）前記第２の基板上に重り（ウエイト）を載置する段階を含み、前記第１の基板と前記第２の基板は、薄膜同士が接触するように積層されることを特徴とする。]
[0010] また、前述した目的を達成するために本発明に係る熱処理方法は、表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階、及び（ｂ）前記第２の基板上に重りを載置する段階を含み、前記第１の基板の薄膜は、前記第２の基板の下面と接触するように積層されることを特徴とする。]
[0011] また、前述した目的を達成するために本発明に係る熱処理方法は、表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階、及び（ｂ）前記第２の基板上に重りを載置する段階を含み、前記第２の基板の薄膜は、前記第１の基板の上面と接触するように積層されることを特徴とする。]
[0012] さらに、前述した目的を達成するために本発明に係る熱処理方法は、表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１のグループの第１の基板と第２の基板を準備する段階、（ｂ）前記第１のグループの第１の基板上に前記第１のグループの第２の基板を積層する段階、（ｃ）第２のグループの第１の基板と第２の基板を準備する段階、及び（ｄ）前記第１のグループの第２の基板上に前記第２のグループの第１の基板を積層する段階、（ｅ）前記第２のグループの第１の基板上に前記第２のグループの第２の基板を積層する段階、（ｆ）前記第２のグループの第２の基板上に重りを載置する段階を含み、前記グループ内の第１の基板と第２の基板は、薄膜同士が接触するように積層され、前記グループ間の第１の基板と第２の基板は、薄膜同士が接触しないように積層されることを特徴とする。]
[0013] ここで、前記重りは、石英板であることが好ましい。]
[0014] また、前記（ａ）段階の完了後に前記第２の基板上に追加の基板を継続的に積層する段階をさらに含むことが好ましい。]
[0015] また、前記（ｅ）段階の完了後に前記第２のグループの第２の基板上に追加グループの第１の基板と第２の基板を継続的に積層する段階をさらに含むことが好ましい。]
[0016] さらに、前記グループ間の第１の基板と第２の基板との間に隔離板を設けることが好ましい。]
[0017] またさらに、前記隔離板は、石英からなることが好ましい。]
[0018] またさらに、前記隔離板の表面には、凹凸部が形成されることが好ましい。]
発明の効果

[0019] 本発明によれば、熱処理工程中に基板上に形成されている薄膜同士が接触する状態で基板を積層し、積層された基板上に重りを載置することによって、基板の変形を防止する効果がある。]
[0020] また、本発明によれば、熱処理工程中に生じる基板の変形を防止することができるので、平板ディスプレイ及び太陽電池の生産性を向上させる効果がある。]
[0021] また、本発明によれば、基板上に形成されている薄膜同士を互いに接触させた状態で複数の基板に対して熱処理工程を行うことによって単位熱処理工程あたりの熱処理作業量を増加させることができ、それにより、平板ディスプレイや太陽電池の生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができるという効果がある。]
図面の簡単な説明

[0022] （ａ）従来技術による熱処理方法の問題点を示すために、熱処理以前の基板の状態を示す断面図である。（ｂ）従来技術による熱処理方法の問題点を示すために、熱処理により変形した基板の状態を示す断面図である。
本発明の第１の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。
図２に示されたような重りがない状態で熱処理工程を遂行した場合の問題点を示す断面図である。
本発明の第２の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。
本発明の第２の実施形態に係る隔離板の構成を示す断面図である。
本発明の第３の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。
本発明の第４の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。] 図２
発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、添付した図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。]
[0024] 図２は、本発明の第１の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る熱処理方法は、第１の基板１０ａと第２の基板１０ｂとを互いに積層させる際に、第１の基板１０ａの上面に形成されている薄膜１２と第２の基板１０ｂの下面に形成されている薄膜１２とが互いに接触するようにして積層させた後、第２の基板１０ｂ上に所定の質量の重り（ウエイト）２０を載置した状態で熱処理を行うことを特徴とする。] 図２
[0025] 本発明の第１の実施形態では、重り２０が第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂの表面全体に均一な荷重を加える役割を果たすことにより、図３に示すように熱処理工程中に基板と薄膜の熱膨張率差に起因する第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂの変形を防止することができる。図３は、図２に示す実施形態において重りが存在しない状態で熱処理工程を行った場合の問題点（基板の変形）を示す断面図である。] 図２ 図３
[0026] 重り２０は、第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂを熱処理装置内に装填して熱処理するときの加熱温度に耐えることができ、かつ高温環境において第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂと反応しない材質からなるもの（例えば石英など）を使用することが好ましい（ただし、必ずしもこれに限定されるものではない）。第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂの表面全体に均一な荷重を加えることができるように、重り２０は第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂの面積と同一またはそれ以上の面積を有することが好ましい。]
[0027] 図４は、本発明の第２の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る熱処理方法は、互いに積層させられた一対の第１の基板１０ａ及び第２の基板１０ｂを各々有する第１、第２及び第３のグループＧ１をその順に積層させた後、第３のグループＧ３の上側に所定の質量を有する重り２０を載置した状態で熱処理を行うことを特徴とする。各グループの第１及び第２の基板の各積層面には薄膜が形成されており、各グループの第１及び第２の基板は各基板の各薄膜が互いに接触するようにして互いに積層される。なお、互いに積層させるグループの数は３つに限定されるものではなく、熱処理装置内に装填して１バッチで処理される基板の数に応じて適切に設定可能である。] 図４
[0028] すなわち、各グループの第１の基板１０ａ及び第２の基板１０ｂは、第１の基板１０ａの上面に形成されている薄膜と第２の基板１０ｂの下面に形成されている薄膜とが互いに接触するようにして積層させられる。また、２つのグループを互いに積層させた際に互いに隣接することとなる一方のグループの第１の基板１０ａと他方のグループの第２の基板１０ｂには薄膜は形成されていない。]
[0029] 本実施形態における重り２０の役割、材質及び面積は、図２に示した第１の実施形態の重りと同様である。ただし、本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、或るグループの真上に配置されるグループの基板自体が重りとしての役割を果たすことができる。すなわち、図４に示すように、第１のグループＧ１の真上に配置した第２のグループＧ２の基板の荷重によって第１のグループＧ１の基板の変形を抑制し、第２のグループＧ２の真上に配置した第３のグループＧ３の基板の荷重によって第２のグループＧ２の基板の変形を抑制するようにすることができる。] 図２ 図４
[0030] 一方、図４に示すように、各グループ間に隔離板（セパレータ）３０を配置した状態で熱処理工程を行うことが好ましい。本実施形態では、隔離板３０は、熱処理工程中に互いに積層される２つのグループにおける互いに隣接する一方のグループの第１の基板１０ａと他方のグループの第２の基板１０ｂとが互いに融着及び粘着する現象を防止する役割を果たす。特に、基板の材質がガラスである場合は、熱処理工程中に熱処理温度がガラスの軟化温度に達すると、互いに積層される２つのグループにおける互いに隣接する一方のグループの第１の基板１０ａと他方のグループの第２の基板１０ｂとが両基板の境界面において互いに融着する現象が発生し、熱処理後に両基板を互いに分離させることができなくなる恐れがあったが、本実施形態では、両基板の間に隔離板３０を配置することによって前記現象を防止することができる。] 図４
[0031] 隔離板３０は、第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂを熱処理装置内に装填して熱処理するときの加熱温度に耐えることができ、かつ高温環境において第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂと反応しない材質からなるもの（例えば石英など）を使用することが好ましい（ただし、必ずしもこれに限定されるものではない）。]
[0032] また、図５に示すように、隔離板３０は、その表面が凹凸形状を有するように構成することが好ましい。第１及び第２の基板１０ａ、１０ｂと隔離板３０との接触面積を小さくすることによって、熱処理工程の完了後に第１及び第２の基板１０ｂから隔離板３０をより容易に分離させることが可能となる。隔離板３０の表面に凹凸形状を形成する方法としては、隔離板３０の表面に対して所定の圧力及び速度で研磨砂を噴射することにより凹凸形状を形成するサンドブラスト法を用いることができる（ただし、必ずしもこれに限定されるものではない）。] 図５
[0033] 図６は、本発明の第３の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態に係る熱処理方法は、第１の基板１０ａの上面に形成されている薄膜１２が第１の基板１０ａ上に積層される第２の基板１０ｂの下面と接触し、第２の基板１０ｂの上面に形成されている薄膜１２が第２の基板１０ｂ上に積層される第３の基板１０ｃの下面と接触するようにして第１、第２及び第３の基板１０ａ、１０ｂ、１０ｃをその次に積層させた後、第３の基板１０ｃの上側に所定の質量を有する重り２０を載置した状態で熱処理を行うことを特徴とする。なお、互いに積層させる基板の数は３つに限定されるものではなく、熱処理装置内に装填して１バッチで処理される基板の数に応じて適切に設定可能である。] 図６
[0034] 図７は、本発明の第４の実施形態に係る熱処理方法の構成を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態に係る熱処理方法では、各基板は、第３の実施形態とは逆の順番に積層されている。すなわち、本実施形態では、第３の基板１０ｃ、第２の基板１０ｂ及び第１の基板１０ａをその順に積層させる。本実施形態は、第２の基板１０ｂの下面に形成されている薄膜１２が第２の基板１０ｂの下側に積層される第１の基板１０ａの上面と接触し、第３の基板１０ｃの下面に形成されている薄膜１２が第３の基板１０ｃの下側に積層される第２の基板１０ｂの上面と接触するようにして、第１、第２及び第３の基板を互いに積層させた後、第３の基板１０ｃの上側に所定の質量を有する重り２０を載置した状態で熱処理を行うことを特徴とする。なお、第３の実施形態と同様に、互いに積層させる基板の枚数は３つに限定されるものではなく、熱処理装置内に装填して１バッチで処理される基板の数に応じて適切に設定可能である。] 図７
[0035] 本発明の第３及び第４の実施形態での重り２０の役割、材質及び面積は、図２に示した第１の実施形態の重りと同様である。] 図２
[0036] 以上説明したように、本発明に係る熱処理方法は、熱処理工程の完了後の冷却過程中に、基板と薄膜の熱膨張率差に起因する基板の反り現象を防止することができ、それにより、平板ディスプレイ及び太陽電池の生産性を向上させることができるという長所がある。また、本発明に係る熱処理方法によれば、基板上に形成されている薄膜同士を互いに接触させた状態で複数の基板に対して熱処理工程を行うことによって単位熱処理工程あたりの熱処理作業量を増加させることができ、それにより、平板ディスプレイや太陽電池の生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができるという長所がある。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。]
[0037] 以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で様々な変形が可能である。したがって、本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。]
[0038] １０基板
１０ａ 第１の基板
１０ｂ 第２の基板
１０ｃ 第３の基板
１２薄膜
２０重り
３０隔離板
Ｇ１ 第１のグループ
Ｇ２ 第２のグループ
Ｇ３ 第３のグループ]

权利要求:

請求項1
表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階と、（ｂ）前記第２の基板上に重りを載置する段階とを含み、前記第１の基板の上面及び前記第２の基板の下面に薄膜が形成されており、前記両薄膜が互いに接触するようにして前記第１及び第２の基板を互いに積層させたことを特徴とする方法。
請求項2
表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階と、（ｂ）前記第２の基板上に重りを載置する段階とを含み、前記第１の基板の上面に薄膜が形成されており、前記第１の基板の前記上面に形成されている前記薄膜と前記第２の基板の下面とが互いに接触するようにして前記第１及び第２の基板を互いに積層させたことを特徴とする方法。
請求項3
表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１の基板上に第２の基板を積層する段階と、（ｂ）前記第２の基板上に重りを載置する段階とを含み、前記第２の基板の下面に薄膜が形成されており、前記第２の基板の前記下面に形成されている前記薄膜と前記第１の基板の上面とが互いに接触するようにして前記第１及び第２の基板を互いに積層させたことを特徴とする方法。
請求項4
表面に薄膜が形成されている基板の熱処理方法であって、（ａ）第１のグループを構成する第１の基板及び第２の基板を準備する段階と、（ｂ）前記第１のグループの前記第１の基板上に前記第１のグループの前記第２の基板を積層する段階と、（ｃ）第２のグループを構成する別の第１の基板と別の第２の基板を準備する段階と、（ｄ）前記第１のグループの前記第２の基板上に前記第２のグループの前記第１の基板を積層する段階と、（ｅ）前記第２のグループの前記第１の基板上に前記第２のグループの前記第２の基板を積層する段階と、（ｆ）前記第２のグループの前記第２の基板上に重りを載置する段階とを含み、前記各グループの前記第１の基板の上面及び前記第２の基板の下面に薄膜が形成されており、前記両薄膜が互いに接触するようにして前記各グループの前記第１及び第２の基板を互いに積層させたことを特徴とする方法。
請求項5
請求項１から４のいずれかに記載の熱処理方法であって、前記重りが石英板であることを特徴とする方法。
請求項6
請求項２または３に記載の熱処理方法であって、前記（ａ）段階の完了後、前記第２の基板の上側に１若しくは複数のさらなる基板を順次積層する段階をさらに含むことを特徴とする方法。
請求項7
請求項４に記載の熱処理方法であって、前記（ｅ）段階の完了後、前記第２のグループの前記第２の基板の上側に、さらなる第１の基板及びさらなる第２の基板から構成される１若しくは複数のさらなるグループを順次積層する段階をさらに含むことを特徴とする方法。
請求項8
請求項４または７に記載の熱処理方法であって、互いに積層される２つのグループにおける互いに隣接する一方のグループの前記第１の基板と他方のグループの前記第２の基板との間に隔離板を配置したことを特徴とする方法。
請求項9
請求項８に記載の熱処理方法であって、前記隔離板が石英からなることを特徴とする方法。
請求項10
請求項８に記載の熱処理方法であって、前記隔離板の表面に凹凸形状を形成したことを特徴とする方法。