【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばプラズマＣＶＤなどの真空成膜装置をはじめ、各種の真空処理装置に用いる真空処理装置用ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えばプラズマＣＶＤなどの真空成膜装置では、成膜工程中は、基板が高密度プラズマに曝されることで基板の温度が上昇して膜特性に悪影響を及ぼすことを防止するため、又ヒータの過昇温を避けるため、加熱電力を低下させて成膜室を冷却し、基板の温度上昇を抑制することが必要であり、一方、成膜工程終了後つぎの成膜工程の待機中は、プラズマからの入熱分を補足する加熱電力を投入してヒータパネル温度を所望の値に保つことが必要である。
【０００３】
このような用途に用いる真空処理装置用ヒータとして、従来から、ヒータパネルの所定位置にシーズヒータが配置された構造のものが用いられ、また、この種のヒータまたはシーズヒータとしてさまざまなものが提案されている。例えば、特許文献１には、高密度カーボン製の２つのケース材を重ね合わせてできたヒータケース内に発熱体をヒータケースと密着するように組み込んだ基板加熱装置が記載されている。また、特許文献２には、保護管の表面に熱効率向上手段として黒化処理をほどこしたシーズヒータが記載されている。さらに、特許文献３には、保護管の表面に黒化皮膜を形成するシーズヒータの黒化処理方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２０９１５６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開昭５６−１１８８２号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開昭５６−３８４７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒータパネルの所定位置にシーズヒータが配置された構造の真空処理装置用ヒータを用いて、成膜工程の終了後に成膜室を一気に加熱する場合、さまざまな不都合がある。
【０００８】
すなわち、シーズヒータに電力を供給すれば温度は上昇するが、例えばプラズマＣＶＤなどの真空成膜装置では、シースの素材に応じてシーズヒータは使用上限温度が決まっている。実用化されているシースの素材はステンレスとＮｉ合金である。例えばＳｉＨ４（シラン）のようなシリコンを使うプロセス、すなわちシリコン雰囲気では、Ｎｉ合金はシリサイド化してしまうために寿命が極端に短くなる。このため、シーズヒータの保護管に使える金属はステンレスだけで、この場合、ステンレスの表面温度は６５０℃以上に上げられないと規定されているからであり、そのため、保護管にステンレスを使ったシーズヒータの表面温度は６５０℃を使用上限温度としてそれ以上に上げることができない。
【０００９】
このことから、シーズヒータに供給可能な単位面積当たりの最大電力が決まってしまい、これより大きな電力をシーズヒータに供給するためには、シーズヒータの表面からヒータパネルに熱をどんどん逃がさなければならない。それには、シーズヒータからヒータパネルへの熱伝導をよくすること、すなわちシーズヒータ表面の輻射率を大きくすることが有効である。
【００１０】
ところが、シーズヒータの保護管はステンレスすなわち金属製であるため、表面の輻射率が小さいという問題がある。
【００１１】
また、シーズヒータからヒータパネルへの熱伝導をよくするにはシーズヒータとヒータパネルとを熱的に密着させることが重要であるが、シーズヒータは表面温度が６５０℃付近まで上昇するのに対して、ヒータパネルの表面温度は一般に２００℃を超える程度までしか上昇しないものであるから、シーズヒータの熱膨張による延び量と、ヒータパネルの熱膨張による変形量とには無視できない差異があり、そのため、シーズヒータとヒータパネルとを熱的に密着させる程度に機械的に拘束すると、熱膨張による相対変位を吸収することができず、極端な場合はシーズヒータが断線してしまうという問題がある。したがって、気体による熱伝導が期待できない場合、シーズヒータパネルにおけるシーズヒータとヒータパネルとは輻射のみによる熱の授受を設計方針とせざるを得ない。
【００１２】
したがって、シーズヒータからヒータパネルへの熱伝導の予測を設計に盛り込むことが困難で、シーズヒータの表面温度が許容値を超えやすく、設計的に大きな制約になるという問題があった。
【００１３】
この発明の課題は、上記従来のもののもつ問題点を排除して、シーズヒータに供給する単位面積当たりの電力（ワット密度）を上げることができ、また、シーズヒータの熱膨張および収縮を設計的に容易に予測できることで、想定外の繰り返し曲げ応力の発生を抑制することのできる真空処理装置用ヒータを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、シーズヒータの表面を固体潤滑剤を用いて黒化処理し、このシーズヒータをヒータパネルの所定位置に、熱膨張に応じて変位可能に配置した真空処理装置用ヒータである。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記シーズヒータの表面を、二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理した真空処理装置用ヒータである。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記シーズヒータの表面を、二硫化タングステンまたは二硫化タングステンを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理した真空処理装置用ヒータである。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記シーズヒータの表面を、グラファイトまたはグラファイトを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理した真空処理装置用ヒータである。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記ヒータパネルに、前記シーズヒータを熱膨張に応じて変位可能に収容する閉所を形成し、この閉所内にシーズヒータを配置した真空処理装置用ヒータである。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記ヒータパネルを真空処理装置内に閉空間を隔てて設置し、該閉空間に熱伝導性を有する気体を封入した真空処理装置用ヒータである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明による真空処理装置用ヒータの一実施の形態を備えたプラズマＣＶＤ装置の要部の模式的断面図であり、このプラズマＣＶＤ装置５０は、成膜室５１の壁の一部をなす蓋体５２の外側に水冷ジャケット５３が設置され、また、成膜室５１の蓋体５２の内側には、閉空間５４を隔てて真空処理装置用ヒータ１が、概略的に図示する成膜用の基板５５と平行に設置されている。
【００２１】
この真空処理装置用ヒータ１は、シーズヒータ１０とヒータパネル２０とで構成され、シーズヒータ１０の表面を固体潤滑剤を用いて黒化処理し、ヒータパネル２０の所定位置に形成した閉所２４内に、シーズヒータ１０を熱膨張に応じて変位可能に収容配置したものである。このような構造とすることで、シーズヒータ１０とヒータパネル２０との間の輻射伝熱における形態係数をほぼ１とすることができる。
【００２２】
図２に示すように、シーズヒータ１０は、ステンレス製の保護管１１を有するものであり、ステンレス製保護管１１の表面を、適宜の固体潤滑剤を用いて黒化処理したものである。すなわち、ステンレス製保護管１１の表面を、二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデンを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理することで黒化処理部１２を形成するか、または、二硫化タングステンまたは二硫化タングステンを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理することで黒化処理部１２を形成するか、または、グラファイトまたはグラファイトを含有する材料からなる固体潤滑剤を用いて黒化処理することで黒化処理部１２を形成するか、いずれかの黒化処理部１２をステンレス製保護管１１の表面に形成することによって、シーズヒータ１０が構成される。
【００２３】
一方、ヒータパネル２０は、熱の応答性を良くするため、アルミニウムなどの熱容量の小さい金属を使用し、その表面に、例えば、アルミナ溶射、アルマイト、アルミナメッキなどの表面処理を施したものである。また、ヒータパネル２０は、２枚の実質的に同一形状のパネル板２１，２２が張り合わせて構成されるものであり、各パネル板２１，２２には閉所２４の半分の空間を作る凹溝２３，２３が形成され、凹溝２３，２３どうしを向かい合わせて両パネル板２１，２２を張り合わせることで作られる閉所２４内に、シーズヒータ１０を密着させて収容可能に構成されている。
【００２４】
図３に示すように、シーズヒータ１０は、その主要部である直線部１５の端部どうしが連結部１６で繋がっている。ヒータパネル２０の閉所２４も、シーズヒータ１０の直線部１５を収容する直線部２５の端部どうしが連結部２６で繋がっている。そして、シーズヒータ１０の連結部１６の奥行き（図３で左右方向の幅）に比べて、閉所２４の連結部２６の奥行き（図３で左右方向の幅）がずっと大きく形成されている。すなわち、シーズヒータ１０が加熱されると膨張して直線部１５が延びるが、この直線部１５の延びは、図３に破線で示すように、連結部１６の奥行き方向（図３で右方向）への変位となって現れる。この連結部１６の奥行き方向への変位量ｄは、奥行きが大きく形成されている閉所２４の連結部２６によって吸収される。このように、シーズヒータ１０の熱膨張による連結部１６の変位量ｄを、ヒータパネル２０の閉所２４の連結部２６が充分許容する大きさに形成されているため、ヒータパネル２０の閉所２４内にシーズヒータ１０を熱膨張に応じて変位可能に収容配置した真空処理装置用ヒータ１が構成されるものである。
【００２５】
上記のように構成された真空処理装置用ヒータ１は、シーズヒータ１０に通電して加熱すると、ステンレス製保護管１１の表面温度が短時間で上昇するが、ステンレス製保護管１１の表面に黒化処理部１２が形成してあるため、黒化処理してない場合に比べて、シーズヒータ１０の表面の輻射率を大きくすることができ、それだけシーズヒータ１０の表面からヒータパネル２０に熱がどんどん奪われるため、シーズヒータ１０の表面温度を使用上限温度６５０℃以下に保ちながら、単位面積当たりのより大きな電力をシーズヒータ１０に供給して、ワット密度を上げることができる。
【００２６】
また、ワット密度を上げない場合は、シーズヒータ１０の寿命を延ばし、真空処理装置用ヒータ１の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
そして、シーズヒータ１０に供給する単位面積当たりの電力、すなわちワット密度をどの程度に設定するかは、シーズヒータ１０に要求される電力供給と寿命とのバランスを考慮して、適宜設計することが可能である。
【００２８】
一方、シーズヒータ１０は加熱による温度上昇にともなって膨張して直線部１５が延びるが、この直線部１５の延びは、シーズヒータ１０の周面とヒータパネル２０の凹溝２３，２３内面との接触部に摩擦を生じさせる。しかし、シーズヒータ１０の周面すなわちステンレス製保護管１１の表面は、固体潤滑剤を用いて黒化処理してあるため、固体潤滑剤を用いない場合に比べて、シーズヒータ１０の表面の摩擦係数を小さく、スベリをよくすることができ、それだけシーズヒータ１０とヒータパネル２０とのスキマを小さくすることができる。シーズヒータ１０とヒータパネル２０とのスキマを小さくすれば、それだけシーズヒータ１０とヒータパネル２０との形態係数が１に近づくために熱伝達の効率が向上し、これによってシーズヒータ１０の表面からヒータパネル２０に奪われる熱が増えるため、シーズヒータ１０の表面温度を使用上限温度６５０℃以下に保ちながら、より大きな電力をシーズヒータ１０に供給することができる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態では、真空処理装置用ヒータ１の一実施の形態として、図４（ａ）に示すように、２枚の実質的に同一形状のパネル板２１，２２を張り合わせて構成されるヒータパネル２０の閉所２４内に、シーズヒータ１０を収容したが、これに限定するものでなく、例えば、図４（ｂ）に示すように、一方のパネル板２１に閉所２４の全空間を作る凹溝２３を形成し、他方のパネル板２２には凹溝のない平板を使用し、両パネル板２１，２２を張り合わせて構成されるヒータパネル２０の閉所２４内に、シーズヒータ１０を収容してもよい。なお、ヒータパネル２０のパネル板２１と２２との間に入熱量の差異が生じ、パネル板２１と２２との温度が異なるような場合には、パネル板２１と２２とが相対的にスライドできるようにしておけばよい。また、形態係数の低下により熱効率は低下するが、必要に応じて、例えば、図４（ｃ）に示すように、互いに間隔を隔てて平行に組み合わされる２枚の平板状のパネル板２１，２２で構成されるヒータパネル２０の間隔内の所定位置に、シーズヒータ１０を配置してもよく、さらに、例えば、図４（ｄ）に示すように、１枚の平板状のパネル板２１で構成されるヒータパネル２０の片面（または両面）の所定位置に、シーズヒータ１０を配置することも可能である。
【００３０】
また、上記の実施の形態における閉空間５４には、真空処理装置の処理内容に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素などのガスを封入するようにしてもよい。このように閉空間５４にガスを封入することによって、輻射だけでなく熱伝導や熱対流によってヒータパネル２０の熱を抜熱することができ、プラズマから基板を経由してヒータパネル２０に入熱した熱による過昇温を緩和することができる。なお、閉空間５４へのガス封入に替えて又は加えて、ヒータパネル２０の中央部に１本の抜熱用の金属棒を設けるようにしたり、ヒータパネル２０の表面に複数本の抜熱用の金属棒を適当な間隔で配置するようにしたりしてもよい。
【００３１】
また、上記の実施の形態では、真空処理装置用ヒータ１を適用する真空処理装置として、プラズマＣＶＤ装置５０を例示したが、これに限定するものでなく、その他の真空成膜装置など各種の真空処理装置に適用することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は以上のように、シーズヒータの表面を固体潤滑剤を用いて黒化処理し、このシーズヒータをヒータパネルの所定位置に、熱膨張に応じて変位可能に密着させて配置した構成としたので、シーズヒータの表面を黒化処理することで、シーズヒータ表面の輻射率を大きくすることができ、それにより、シーズヒータの熱がヒータパネルに奪われるため、シーズヒータの温度上昇を抑制しながら、シーズヒータに供給する単位面積当たりの電力（ワット密度）を上げることができ、また、ワット密度を上げない場合は、寿命を延ばすことができるという効果がある。
【００３３】
しかも、シーズヒータの表面を黒化処理する材料として固体潤滑剤を用いることで、シーズヒータ表面の摩擦係数を小さく、スベリをよくすることができ、それにより、シーズヒータの熱膨張および収縮を設計的に容易に予測することができるため、シーズヒータの想定外の繰り返し曲げ応力の発生を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による真空処理装置用ヒータの一実施の形態を備えたプラズマＣＶＤ装置の要部の模式的断面図である。
【図２】図１の真空処理装置用ヒータの要部の拡大断面図である。
【図３】図２の真空処理装置用ヒータの側面からみた断面図である。
【図４】この発明による真空処理装置用ヒータの各種の実施の形態を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１ 真空処理装置用ヒータ
１０ シーズヒータ
１１ ステンレス製保護管
１２ 黒化処理部
１５，２５ 直線部
１６，２６ 連結部
２０ ヒータパネル
２１，２２ パネル板
２３ 凹溝
２４ 閉所
５０ プラズマＣＶＤ装置
５１ 成膜室
５２ 蓋体
５３ 水冷ジャケット
５４ 閉空間
５５ 基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heater for a vacuum processing apparatus used for various vacuum processing apparatuses such as a vacuum film forming apparatus such as a plasma CVD.
[0002]
[Prior art]
In general, for example, in a vacuum film forming apparatus such as plasma CVD, during the film forming process, the substrate is exposed to high-density plasma to prevent the temperature of the substrate from rising and adversely affecting the film characteristics. In order to avoid excessive heating of the heater, it is necessary to cool the film forming chamber by lowering the heating power and suppress the temperature rise of the substrate, while waiting for the next film forming step after the film forming step is completed. It is necessary to keep the heater panel temperature at a desired value by supplying heating power to supplement the heat input from the plasma.
[0003]
Conventionally, as a heater for a vacuum processing apparatus used in such an application, a heater having a structure in which a sheathed heater is arranged at a predetermined position of a heater panel has been used, and various heaters of this kind or sheathed heaters have been proposed. Have been. For example, Patent Literature 1 describes a substrate heating device in which a heating element is incorporated in a heater case formed by laminating two case members made of high-density carbon so as to be in close contact with the heater case. Patent Document 2 describes a sheathed heater in which a blackening process is applied to a surface of a protective tube as a means for improving thermal efficiency. Further, Patent Document 3 discloses a blackening treatment method of a sheathed heater for forming a blackened film on the surface of a protective tube.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-209156
[Patent Document 2]
JP-A-56-11882
[Patent Document 3]
JP-A-56-38478 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, there are various inconveniences when using a vacuum processing apparatus heater having a structure in which a sheathed heater is disposed at a predetermined position of a heater panel to heat the film forming chamber at a stretch after the film forming process is completed.
[0008]
That is, if power is supplied to the sheathed heater, the temperature rises. However, for example, in a vacuum film forming apparatus such as plasma CVD, the maximum use temperature of the sheathed heater is determined according to the material of the sheath. Practical materials for the sheath are stainless steel and a Ni alloy. For example, in a process using silicon such as SiH 4 (silane), that is, in a silicon atmosphere, the life of the Ni alloy is extremely short because the Ni alloy is silicided. For this reason, the only metal that can be used for the protective tube of the sheathed heater is stainless steel. In this case, the surface temperature of stainless steel is specified to be not higher than 650 ° C. The surface temperature of the heater cannot be raised any more, with 650 ° C. being the upper limit of use.
[0009]
From this, the maximum power per unit area that can be supplied to the sheathed heater is determined. In order to supply more power to the sheathed heater, heat must be steadily released from the surface of the sheathed heater to the heater panel. . For that purpose, it is effective to improve the heat conduction from the sheathed heater to the heater panel, that is, to increase the emissivity of the sheathed heater surface.
[0010]
However, since the protective tube of the sheathed heater is made of stainless steel, that is, metal, there is a problem that the emissivity of the surface is small.
[0011]
In addition, in order to improve the heat conduction from the sheathed heater to the heater panel, it is important that the sheathed heater and the heater panel be in close contact with each other, but the surface temperature of the sheathed heater rises to around 650 ° C. Therefore, since the surface temperature of the heater panel generally rises only to a level exceeding 200 ° C., there is a non-negligible difference between the amount of extension due to thermal expansion of the sheathed heater and the amount of deformation due to thermal expansion of the heater panel. Therefore, if the sheathed heater and the heater panel are mechanically constrained so as to be in close contact with each other thermally, the relative displacement due to thermal expansion cannot be absorbed, and in extreme cases, the sheathed heater is disconnected. . Therefore, if heat conduction by gas cannot be expected, the design policy of the sheathed heater panel and the heater panel in the sheathed heater panel is to transfer heat only by radiation.
[0012]
Therefore, it is difficult to incorporate prediction of heat conduction from the sheathed heater to the heater panel into the design, and the surface temperature of the sheathed heater tends to exceed an allowable value, which causes a problem that the design is greatly restricted.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, to increase the power per unit area (watt density) supplied to the sheathed heater, and to reduce the thermal expansion and contraction of the sheathed heater by design. Another object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus heater that can easily predict the occurrence of unexpected bending stress.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 blackens the surface of a sheathed heater using a solid lubricant, and places the sheathed heater in a predetermined position on a heater panel by thermal expansion. This is a heater for a vacuum processing apparatus which is disposed so as to be displaceable according to the following.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a vacuum processing apparatus according to the first aspect, wherein the surface of the sheathed heater is blackened using a solid lubricant made of molybdenum disulfide or a material containing molybdenum disulfide. It is a heater.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vacuum processing apparatus according to the first aspect, wherein the surface of the sheathed heater is blackened using a solid lubricant made of tungsten disulfide or a material containing tungsten disulfide. It is a heater.
[0017]
The invention according to a fourth aspect is the heater for a vacuum processing apparatus according to the first aspect, wherein the surface of the sheathed heater is blackened using a solid lubricant made of graphite or a material containing graphite.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, a closed space for accommodating the sheathed heater so as to be displaceable in accordance with thermal expansion is formed in the heater panel. This is a heater for a vacuum processing apparatus in which a sheathed heater is arranged.
[0019]
In the invention according to claim 6, in the invention according to any one of claims 1 to 5, the heater panel is installed in a vacuum processing apparatus with a closed space therebetween, and a gas having thermal conductivity is supplied to the closed space. The enclosed heater for the vacuum processing apparatus.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a plasma CVD apparatus provided with an embodiment of a heater for a vacuum processing apparatus according to the present invention. A water-cooling jacket 53 is installed outside the lid 52 which forms a vacuum chamber, and the heater 1 for the vacuum processing apparatus is schematically shown inside the lid 52 of the film forming chamber 51 with a closed space 54 therebetween. It is installed in parallel with the film substrate 55.
[0021]
The heater 1 for a vacuum processing apparatus includes a sheathed heater 10 and a heater panel 20. The surface of the sheathed heater 10 is blackened by using a solid lubricant to form a closed space 24 formed at a predetermined position of the heater panel 20. In addition, the sheathed heater 10 is accommodated and arranged so as to be displaceable in accordance with thermal expansion. With such a structure, the view factor in radiant heat transfer between the sheathed heater 10 and the heater panel 20 can be set to approximately one.
[0022]
As shown in FIG. 2, the sheathed heater 10 has a protective tube 11 made of stainless steel, and the surface of the protective tube 11 made of stainless steel is blackened using an appropriate solid lubricant. That is, the surface of the stainless protective tube 11 is blackened using molybdenum disulfide or a solid lubricant made of a material containing molybdenum disulfide to form the blackened portion 12, or The blackened portion 12 is formed by blackening using a solid lubricant made of a material containing tungsten or tungsten disulfide, or using a solid lubricant made of graphite or a material containing graphite. The sheathed heater 10 is configured by forming the blackening processing section 12 by performing the blackening processing, or by forming any of the blackening processing sections 12 on the surface of the stainless protection tube 11.
[0023]
On the other hand, the heater panel 20 is made of a metal having a small heat capacity, such as aluminum, in order to improve heat responsiveness, and has its surface subjected to, for example, surface treatment such as alumina spraying, alumite, and alumina plating. . Further, the heater panel 20 is formed by laminating two panel panels 21 and 22 having substantially the same shape, and each of the panel panels 21 and 22 has a concave groove 23 which forms a half space of the closed space 24. , 23 are formed, and the sheathed heater 10 can be housed in a closed space 24 formed by bonding the two panel plates 21 and 22 with the concave grooves 23 facing each other.
[0024]
As shown in FIG. 3, in the sheathed heater 10, ends of straight portions 15, which are main portions thereof, are connected by a connecting portion 16. Also in the closed space 24 of the heater panel 20, the ends of the linear portions 25 accommodating the linear portions 15 of the sheathed heater 10 are connected to each other by the connecting portions 26. The depth (the width in the left-right direction in FIG. 3) of the connection portion 26 of the closed space 24 is much larger than the depth (the width in the left-right direction in FIG. 3) of the connection portion 16 of the sheathed heater 10. That is, when the sheath heater 10 is heated, the linear portion 15 expands when it is heated, and the linear portion 15 extends in the depth direction of the connecting portion 16 (to the right in FIG. 3) as shown by the broken line in FIG. Appears as a displacement to The displacement amount d of the connecting portion 16 in the depth direction is absorbed by the connecting portion 26 of the closed space 24 having a large depth. In this manner, the displacement d of the connecting portion 16 due to the thermal expansion of the sheathed heater 10 is formed to a size that allows the connecting portion 26 of the closed portion 24 of the heater panel 20 to be sufficiently large. The heater 1 for a vacuum processing apparatus in which a sheathed heater 10 is accommodated and arranged so as to be displaceable in accordance with thermal expansion.
[0025]
In the vacuum processing apparatus heater 1 configured as described above, when the sheathed heater 10 is energized and heated, the surface temperature of the stainless steel protection tube 11 rises in a short time. Since the blackened portion 12 is formed, the emissivity of the surface of the sheathed heater 10 can be increased as compared with the case where the blackening process is not performed, and the heat from the surface of the sheathed heater 10 to the heater panel 20 is accordingly increased. Since the surface temperature of the sheathed heater 10 is kept lower than the use upper limit temperature of 650 ° C., more power per unit area can be supplied to the sheathed heater 10 to increase the watt density.
[0026]
If the watt density is not increased, the life of the sheathed heater 10 can be extended, and the life of the vacuum processing apparatus heater 1 can be extended.
[0027]
The power to be supplied to the sheathed heater 10 per unit area, that is, how much the watt density is set may be appropriately designed in consideration of the balance between the power supply required for the sheathed heater 10 and the life. It is possible.
[0028]
On the other hand, the sheathed heater 10 expands as the temperature rises due to the heating, and the straight portion 15 extends. The straight portion 15 extends between the peripheral surface of the sheathed heater 10 and the inner surfaces of the concave grooves 23, 23 of the heater panel 20. Causes friction at the contact. However, since the peripheral surface of the sheathed heater 10, that is, the surface of the stainless steel protection tube 11, is blackened using a solid lubricant, the friction of the surface of the sheathed heater 10 is higher than when no solid lubricant is used. The coefficient can be reduced, the slip can be improved, and the clearance between the sheathed heater 10 and the heater panel 20 can be reduced accordingly. If the gap between the sheathed heater 10 and the heater panel 20 is reduced, the form factor between the sheathed heater 10 and the heater panel 20 becomes closer to 1, so that the efficiency of heat transfer is improved. Since the heat taken by the panel 20 increases, more power can be supplied to the sheath heater 10 while the surface temperature of the sheath heater 10 is kept at the use upper limit temperature of 650 ° C. or lower.
[0029]
In the above-described embodiment, as one embodiment of the heater 1 for a vacuum processing apparatus, as shown in FIG. 4A, two substantially identically shaped panel plates 21 and 22 are attached to each other. Although the sheathed heater 10 is accommodated in the closed space 24 of the heater panel 20 to be formed, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A groove 23 is formed, and a flat plate without a groove is used for the other panel plate 22, and the sheathed heater 10 is placed in a closed space 24 of a heater panel 20 formed by bonding both panel plates 21 and 22 together. May be accommodated. When a difference in the amount of heat input occurs between the panel plates 21 and 22 of the heater panel 20 and the temperatures of the panel plates 21 and 22 are different, the panel plates 21 and 22 can relatively slide. You should do so. Further, although the thermal efficiency decreases due to the decrease in the view factor, if necessary, for example, as shown in FIG. 4C, two flat panel panels 21 and 22 combined in parallel at an interval from each other The sheathed heater 10 may be arranged at a predetermined position within the interval of the heater panel 20 composed of the following. Further, for example, as shown in FIG. It is also possible to arrange the sheathed heater 10 at a predetermined position on one side (or both sides) of the heater panel 20 to be formed.
[0030]
Further, a gas such as nitrogen, argon, helium, hydrogen, or the like may be filled in the closed space 54 in the above-described embodiment according to the processing content of the vacuum processing apparatus. By enclosing the gas in the closed space 54 in this manner, the heat of the heater panel 20 can be removed not only by radiation but also by heat conduction and heat convection, and heat is input to the heater panel 20 from the plasma via the substrate. Excessive temperature rise due to the generated heat can be reduced. Instead of or in addition to the gas filling in the closed space 54, one heat removal metal rod may be provided in the center of the heater panel 20, or a plurality of heat removal metal rods may be provided on the surface of the heater panel 20. May be arranged at appropriate intervals.
[0031]
In the above-described embodiment, the plasma CVD apparatus 50 is exemplified as the vacuum processing apparatus to which the vacuum processing apparatus heater 1 is applied. However, the present invention is not limited to this. It can be applied to a processing device.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has a configuration in which the surface of a sheathed heater is blackened using a solid lubricant, and the sheathed heater is disposed at a predetermined position of the heater panel so as to be displaceably adhered in accordance with thermal expansion. As a result, the emissivity of the sheathed heater surface can be increased by blackening the surface of the sheathed heater, and as a result, the heat of the sheathed heater is taken away by the heater panel, thereby suppressing a rise in the temperature of the sheathed heater. However, the power per unit area (watt density) supplied to the sheathed heater can be increased, and if the watt density is not increased, the service life can be extended.
[0033]
Moreover, by using a solid lubricant as a material for blackening the surface of the sheathed heater, the coefficient of friction of the sheathed heater surface can be reduced and the slippage can be improved, thereby designing the thermal expansion and contraction of the sheathed heater. Therefore, the occurrence of unexpected bending stress of the sheathed heater can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a plasma CVD apparatus having one embodiment of a heater for a vacuum processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the heater for a vacuum processing apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the vacuum processing apparatus heater of FIG. 2 as viewed from a side.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing various embodiments of a heater for a vacuum processing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum processing apparatus heater 10 Sheath heater 11 Stainless steel protection tube 12 Blackening processing part 15, 25 Linear part 16, 26 Connecting part 20 Heater panel 21, 22 Panel plate 23 Concave groove 24 Closed place 50 Plasma CVD apparatus 51 Deposition chamber 52 lid 53 water cooling jacket 54 closed space 55 substrate
