JP5286282B2 - プラズマ処理装置、プラズマ処理装置用加熱及び冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマ処理装置、プラズマ処理装置用加熱装置およびプラズマ処理方法に関し、さらに詳しくは、真空室を利用して板状の被処理物の表面にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置、この種のプラズマ処理装置のために使用される加熱装置およびこの種のプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法に関する。

一般に、板状の被処理物である基板の表面にプラズマ処理を施す場合には、真空室を利用したプラズマ処理装置が用いられる。このようなプラズマ処理装置は、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室において対向状に設けられた少なくとも一対のプラズマ処理用電極と、基板を加熱するための加熱部と、加熱部により加熱されたプラズマ処理用電極を冷却するための冷却部とを備えてなるのが一般的である。

従来、半導体、液晶パネルのベーキング処理および成膜の工程において、ウェハおよび基板の焼成に適用される、冷却機能を備えている加熱装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
特開平９−２６００２９号公報

特許文献１に記載された冷却機能を備えている加熱装置は、ベースプレートと、該ベースプレートの一方面の上に設けられたフェースプレートとを含んでいる。ベースプレートは、上記一方面に形成された第１の溝部と、上記一方面とは反対側にある他方面に形成された第２の溝部とを有している。そして、第１の溝部には冷却パイプが埋め込まれ、第２の溝部にはシーズヒータが埋め込まれている。また、冷却パイプは、ベースプレートの上記一方面と面一に設けられて上記一方面側へ露出している当接面を有している。さらに、この当接面は、ベースプレートの上記一方面に対向しているフェースプレートの一方面に当接している。

上記のように構成された冷却機能を備えている加熱装置によれば、ベースプレートの表裏両面に形成された２つの溝部にシーズヒータと冷却パイプとをそれぞれ埋め込み、冷却パイプの一部をフェースプレートと当接する構成としたため、ベーキング処理および成膜の工程における半導体の熱処理や冷却工程における加熱速度および冷却速度を向上させることができる、とされている。

しかしながら、上記のように構成された冷却機能を備えている加熱装置をプラズマ処理装置に適用すると、次のような問題が生じる。

すなわち、上記のように構成された冷却機能を備えている加熱装置のシーズヒータを、プラズマ処理装置における基板を加熱するための加熱部として、また、同装置の冷却パイプを、プラズマ処理装置における加熱部により加熱されたプラズマ処理用電極を冷却するための冷却部として、プラズマ処理用電極に適用すると、加熱部および冷却部が同電極の表裏両面の溝に設けられることになる。

このため、加熱部および冷却部を設けるのに先立って同電極の両面に溝を形成する必要があるばかりか、同電極の両面に溝を形成するために同電極の厚さをある程度確保しなければならず、結果的にプラズマ処理装置の製造コストが上昇する。

また、加熱部が同電極の表側の面に、冷却部が同電極の裏側の面に形成されているときに、同電極の表側の面に基板を搭載してプラズマ処理を行うと、加熱部による基板の加熱は効率よく行われるものの、冷却部が同電極の裏側の面にあることから、厚さが比較的厚い同電極の冷却は効率が悪くなるおそれがある。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものである。そして、その課題は、製造コストが比較的少なく、また、加熱効率および冷却効率に優れたプラズマ処理装置、この種のプラズマ処理装置のために使用される加熱装置、およびこの種のプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法を提供することである。

この発明の１つの観点によれば、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室にプラズマ処理用反応ガスを導入するためのガス導入部と、真空室から反応ガスを排出するためのガス排出部と、真空室において対向状に設けられた少なくとも一対のプラズマ処理用電極とを備えてなり、一方の電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、プラズマ処理すべき被処理物を加熱するための管状加熱部と、同電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、同電極を冷却するための管状冷却部とをさらに具備し、加熱部と冷却部とが同一平面上にあるプラズマ処理装置が提供される。

この発明の１つの観点によるプラズマ処理装置において、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室は、密閉可能な構造を有し、所定の気圧と温度に耐え得るものであればよく、その形状や材質などについては特に制約がない。ガス導入部は、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室にプラズマ処理用反応ガスを導入する。ガス排出部は、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室から上記反応ガスを排出する。

プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室には、少なくとも一対のプラズマ処理用電極（アノード電極およびカソード電極）が対向状に設けられている。これらの電極は、所望により、複数対を、例えば上下対向状に、前後対向状に、あるいは左右対向状に設けることができる。

アノード電極およびカソード電極のうち一方の電極の内部あるいは表面には、プラズマ処理すべき被処理物――例えば、この電極に載置されるトレーとこのトレーに搭載されるプラズマ処理用基板――を加熱するための管状加熱部が設けられている。また、この電極の内部あるいは表面には、この電極を冷却するための管状冷却部が設けられている。ここで、加熱部と冷却部とは、同一平面上に設けられている。

加熱部は例えば、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた複数本の管状ヒータからなる。冷却部は例えば、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータの外側あるいは内側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる複数本の冷却管からなる。加熱部および冷却部がこのような管状ヒータおよび冷却管から構成されているときには、被処理物の加熱効率および電極の冷却効率をよりいっそう向上させることができる。

また、このとき、複数本の管状ヒータは例えば、いずれもシーズヒータから構成し、複数本の冷却管は例えば、いずれも冷却用ガス流通管から構成することができる。

さらに、複数本の管状ヒータは、互いに独立して加熱温度制御することができるものであり、複数本の冷却管は、互いに独立して冷却温度制御することができるものであるのが、より好ましい。複数本の管状ヒータおよび冷却管がこのようなものであるときには、例えば被処理物および電極の特定箇所を選択的に加熱／冷却制御することが可能であり、加熱効率および冷却効率をよりいっそう向上させることができる。

具体的には、管状ヒータおよび冷却管は、管状ヒータの加熱性能および冷却管の冷却性能が前記一方の電極の中央部においてより大きくかつ同電極の周縁部においてより小さくなるように構成することができる。管状ヒータおよび冷却管がこのように構成されているときには、電極の中央部においては被加熱性が大きくかつ被冷却性が小さく、さらに、電極の周縁部においては被加熱性が小さくかつ被冷却性が大きいという電極の一般的特性に応じて、電極の加熱／冷却制御をより効果的に行うことができる。

これに代えて、管状ヒータおよび冷却管は、前記一方の電極の平面単位面積当たりにおける管状ヒータおよび冷却管の設置本数密度が同電極の中央部においてより大きくかつ同電極の周縁部においてより小さくなるように構成することができる。管状ヒータおよび冷却管がこのように構成されているときには、電極の中央部においては被加熱性が大きくかつ被冷却性が小さく、さらに、電極の周縁部においては被加熱性が小さくかつ被冷却性が大きいという電極の一般的特性に応じて、電極の加熱／冷却制御をより効果的に行うことができる。

また、管状ヒータおよび冷却管は、隣り合う管状ヒータおよび冷却管との間でＵ字状の平面形状が互いに同一方向を向くように設けることもでき、互いに反対方向を向くように設けることもできる。後者の場合には、管状ヒータおよび冷却管のＵ字状湾曲部が隣り合う管状ヒータおよび冷却管との間で交互に配置されることになるので、電極のいっそう均一な加熱／冷却制御を行うことができる。

さらに、冷却管は、熱伝導率が前記一方の電極を構成する材料（例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム合金など）の熱伝導率よりも低い材料（例えば、アルミニウム合金に対してはステンレス鋼、鉄鋼など）から構成されているのがより好ましい。冷却管の材料の熱伝導率が前記一方の電極を構成する材料の熱伝導率よりも低いときには、冷却用ガスの温度の急激な上昇を抑えることができるため、大型ヒータにおいても面内の冷却を均一に行うことができ、電極の加熱／冷却制御をより効果的に行うことができる。
冷却管の内部へ導入される冷却用ガスとしては、熱伝導性の低いガス、例えば、空気、酸素、窒素、アルゴン、水素などが用いられるが、安全性を確保するためには真空室内の反応性ガスと反応し難いガス種を選択することが好ましい。真空室内の反応性ガスが可燃性ガスの場合は、アルゴン、窒素ガスが好ましく用いられる。

この発明の別の観点によれば、金属製の複数枚の板が互いに接触するように配置され、これらの板の接触面の少なくとも１つに溝が設けられ、この溝にプラズマ処理すべき被処理物を加熱するための加熱部と被処理物を冷却するための冷却部とが配置されてなるプラズマ処理装置用加熱装置が提供される。
この発明のさらに別の観点によれば、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室に設けられかつプラズマ処理すべき被処理物を加熱するための加熱装置とを備えてなるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法であって、被処理物をプラズマ処理することなく、真空室の圧力を大気圧よりも低い第１圧力に維持した状態で加熱装置を所定温度まで昇温させる第１ステップと、この第１ステップの後に、前記所定温度まで昇温された加熱装置をその温度に保持したまま、真空室の圧力を前記第１圧力よりも低くかつプラズマ処理可能な第２圧力まで降下させ、次いで、真空室をその第２圧力に維持した状態で加熱装置により被処理物を加熱してプラズマ処理する第２ステップとを含んでいるプラズマ処理方法が提供される。

この発明の１つの観点によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室にプラズマ処理用反応ガスを導入するためのガス導入部と、真空室から反応ガスを排出するためのガス排出部と、真空室において対向状に設けられた少なくとも一対のプラズマ処理用電極とを備えてなる。さらに、一方の電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、プラズマ処理すべき被処理物を加熱するための管状加熱部と、同電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、同電極を冷却するための管状冷却部とをさらに具備し、加熱部と冷却部とが同一平面上にある。

従って、この発明によるプラズマ処理装置にあっては、加熱部および冷却部を設けるのに先立って従来のように一方の電極の両面に溝を形成することがないので、同電極の厚さをある程度確保する必要がなく、製造コストも比較的少ないものであり、また、加熱部と冷却部とが同電極の内部あるいは表面において同一平面上に設けられているので、加熱効率および冷却効率に優れている。

図１は、この発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概略正面図である。 図２は、図１に示されたプラズマ処理装置の基板搬送系の構成説明図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図４は、図１に示されたプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極の、ある特定部分を表示した平面図である。 図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図６は、図５に示されたアノード電極の分解説明図である。 図７は、この発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極の、ある特定部分を表示した平面図である。 図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図９は、この発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極の、ある特定部分を表示した平面図である。 図１０は、この発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法を説明するタイムチャートである。 図１１は、従来の一般的なプラズマ処理方法を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１・・・第１真空室（被処理物搬入室）
２・・・第２真空室（プラズマ処理室）
３・・・第３真空室（被処理物搬出室）
４・・・ゲートバルブ
５・・・被処理物（トレー）
６・・・被処理物（基板）
７・・・アノード電極
１０・・・内部溝
１４・・・真空ポンプ
１５・・・被処理物搬入用扉
１６ａ・・開閉バルブ
１６ｂ・・圧力調整バルブ
１７・・・被処理物搬出用扉
１８・・・カソード電極
１９・・・反応ガス導入管
２０・・・リークガス導入管
２１・・・コンデンサ
２２・・・整合回路
２３・・・高周波電源
３１，３１'・・・管状加熱部（管状ヒータ）
３２，３２'・・・管状冷却部（冷却管）
３３・・・ヒータ用配線

以下、添付図面である図１〜図９に基づいて、この発明の好ましい３つの実施の形態を説明する。なお、これらによってこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概略正面図である。図２は、図１に示されたプラズマ処理装置の基板搬送系の構成説明図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４は、図１に示されたプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極７の、ある特定部分を表示した平面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図６は、図５に示されたアノード電極７の分解説明図である。

図７は、この発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極の、ある特定部分を表示した平面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図９は、この発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置の１つの構成要素であるアノード電極の、ある特定部分を表示した平面図である。

実施の形態１
図１に示されたように、実施の形態１におけるプラズマ処理装置Ｄは、搬送上流側から搬送下流側へかけて隣接状に設けられた第１真空室１、第２真空室２および第３真空室３を備えてなる。これら３つの真空室１〜３は、長手方向に直線状に延びる１つのケーシングを開閉可能な２つの隔離用ゲートバルブ４，４により３つに区画することで構成されている。３つの真空室１〜３はステンレス鋼製で、内面には鏡面加工が施されている。ゲートバルブ４，４は、開閉可能に構成され、隣接する２つの真空室１，２または２，３を連通状態にするかあるいは隔離することができる。

第１真空室１は、板状の被処理物（ここでは、トレー５とこのトレー５に搭載されるプラズマ処理用基板６とからなる）を搬入するための被処理物搬入室にされている。第１真空室１には、プラズマ処理用基板６を加熱するヒータ１０１が設けられている。第２真空室２は、被処理物搬入室１に接続された、被処理物にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室にされている。第３真空室３は、プラズマ処理室２に接続された、被処理物を搬出するための被処理物搬出室にされている。

図２および図３に示すように、被処理物搬入室１、プラズマ処理室２および被処理物搬出室３にはそれぞれ、プラズマ処理用基板６を搭載したトレー５を搬送するローラー２０２ａ、２０２ｂが設けられている。トレー５は上部に位置するローラー２０２ａの溝部２０２ｂと下部に位置するローラー２０２ｂの溝部２０１ｂの間に配置され、ローラー２０２ｂの回転により搬送される。プラズマ処理用基板６の裏側には金属製またはカーボン製の裏板２０３が設けられトレー５の裏側から固定部材２０４により固定されている。

また、被処理物搬入室１、プラズマ処理室２および被処理物搬出室３はそれぞれ、室内を排気するために開閉バルブ１６ａを介して外部の真空ポンプ１４，１４，１４に接続されている。被処理物搬入室１には、その入口側に被処理物搬入用扉１５が設けられている。プラズマ処理室２は、圧力調整バルブ１６ｂを介して真空ポンプ１４に接続されているとともに、プラズマ処理用反応ガスを導入するための反応ガス導入管１９に接続されている。被処理物搬出室３には、その出口側に被処理物搬出用扉１５が設けられている。さらに、被処理物搬入室１および被処理物搬出室３は、それぞれリークガス導入管２０に接続されている。

プラズマ処理室２にはアノード電極７が設けられている。アノード電極７とトレー５は電気的に接続されており、アノード電極７およびトレー５は電気的に接地されている。
例えば、ローラー２０２ａ、２０２ｂを通じてアノード電極７およびトレー５が電気的に接続されていてもよい。また、好ましくはアノード電極７のトレー５に対向する面に板バネ、金属ブラシなどの導電性、熱伝導性および柔軟性のある接触部材を設け、アノード電極７とトレー５を電気的に接触させることもできる。接触部材の材料としては、金属材料が好ましい。被処理物であるトレー５およびプラズマ処理用基板６と、加熱部であるヒータおよび冷却部である冷却管が設けられた電極（本実施形態ではアノード電極７）とは、両者がより大きな接触面積をもって接触していることが、基板温度制御の観点から好ましい。この場合には、アノード電極７は、被処理物の温度制御（加熱・冷却）を行うための板状加熱装置の機能を有している。

上記構成の他に、ローラー２０２ａ、２０２ｂはトレー５とアノード電極７とが対向する方向Ｘ（図１参照）に可動な構成であってもよい。このような構成においては、トレー５およびプラズマ処理用基板６をプラズマ処理室２に搬送した後、プラズマ処理室２内のローラー２０２ａ、２０２ｂを動かし、被処理物の一部であるトレー５をアノード電極７へ押し当てることができる。これにより接触面積が増し、被処理物の温度制御の精度をより向上させることができる。

また、対向状の電極の基板を載置する面を水平方向に設置し、加熱部および冷却部が設けられたアノード電極７上に、プラズマ処理用基板６を直接載置する構成としてもよい。この場合も、被処理物であるプラズマ処理用基板６とアノード電極７の接触面積が大きくなって基板温度制御の観点から好ましい。

プラズマ処理室２のアノード電極７と対向する位置には、プラズマ処理用カソード電極１８が設けられている。カソード電極１８は、プラズマ処理室２の外部におけるコンデンサ２１および整合回路２２を介して、高周波電源２３へ電気的に接続されている。

図４および図５に示されたように、アノード電極７にはさらに、その内部に、プラズマ処理すべき被処理物（トレー５とこのトレー５に搭載されるプラズマ処理用基板６とからなる）を加熱するための管状加熱部３１，……，３１が設けられている。管状加熱部３１，……，３１は、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた７本の管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。

また、アノード電極７の内部には、アノード電極７を冷却するための管状冷却部３２，……，３２も設けられている。冷却部３２，……，３２は、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータ３１，……，３１の外側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる７本の冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，……，３２からなる。これらの冷却管３２，……，３２は、アノード電極７を構成する材料（ここではアルミニウム合金）と同じ材料で構成することができ、さらに、熱伝導率がアノード電極７を構成する材料の熱伝導率よりも低い材料（ここではステンレス鋼）から構成されていることが望ましい。

これらの管状ヒータ３１，……，３１と冷却管３２，……，３２とは、アノード電極７の内部で同一平面上に設けられている。また、それぞれの管状ヒータ３１は、ヒータ用配線３３に接続されている。さらに、これらの管状ヒータ３１，……，３１は互いに独立して加熱温度制御することができるものであり、これらの冷却管３２，……，３２は互いに独立して冷却温度制御することができるものである。

管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が以上のようなものであるので、被処理物であるトレー５・基板６およびアノード電極７の特定箇所を選択的に加熱／冷却制御することが可能であり、トレー５・基板６の加熱効率およびアノード電極７の冷却効率をよりいっそう向上させることができる。

図５および図６を参照して、アノード電極７の構成および作製方法を説明する。アノード電極７は２枚の板７ａ、７ｂを張り合わせた構成である。被処理物は、一方の板７ａ（上方に位置する板であって、その厚さは他方の板７ｂよりも薄くされている）に載置されて温度制御される。これらの板７ａ、７ｂの対向面１０ａ、１０ｂには冷却管３２を挿入する溝８ａ、８ｂと管状ヒータ３１を挿入する溝９ａ、９ｂとが形成されている。溝８ａ，８ｂ、９ａ、９ｂは、対向面１０ａ、１０ｂ側から見た平面形状が、図４に示す通りＵ字形状となっている。溝８ａ、８ｂの断面形状は管状ヒータ３１が溝８ａ、８ｂに接する形状であればよく、溝９ａ、９ｂの断面形状は冷却管３２が溝９ａ、９ｂに接する形状であればよい。本実施形態では管状ヒータ３１および冷却管３２の断面形状を円とし、溝８ａ，８ｂ、９ａ、９ｂが管状ヒータ３１、冷却管３２と接触するようにその断面形状を円弧とした。板７ａ、７ｂは、冷間圧延によるカシメや、ねじ止めにより一体化できる。本実施形態では、ねじ５０１によりねじ止めして一体化しアノード電極７を作製した。

この発明に係るアノード電極７は、複数の管（管状ヒータ３１および冷却管３２）を内部に配設することが必要であるため、内部加工が複雑である。しかし、上述のようにアノード電極７を厚み方向に分割して、複数の管を挟み込むことにより、比較的容易に作製できる。

実施の形態２
図７および図８に示されたように、実施の形態２におけるプラズマ処理装置では、アノード電極７には、その内部に、プラズマ処理すべき被処理物（トレー５・基板６）を加熱するための管状加熱部３１，…，３１'，…，３１が設けられている。管状加熱部３１，…，３１'，…，３１は、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた７本の管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，…，３１'，…，３１からなる。ただし、中央部における１本の管状ヒータ３１'は、周縁部における他の６本の管状ヒータ３１，……，３１よりもＵ字の幅が狭いものである。また、中央部のヒータ３１'は、平板ヒータの面内分布が中央に偏りすぎないよう、周縁部のヒータ３１よりもヒータ容量を小さく設定することが好ましい。すなわち、アノード電極７の中央部におけるヒータ３１'は、アノード電極７の周縁部におけるヒータ３１よりもヒータ容量（熱容量）が小さく設定されていることが好ましく、周縁部から中央部にかけて段階的にヒータ容量（熱容量）が小さくなるように設定されていることがさらに好ましい。一般に、アノード電極７の熱は、周縁部からより多く放散されやすいため、中央部のヒータの熱容量を周縁部のヒータのそれと同一に設定すると、アノード電極の中央部の温度が上昇しやい。これに対して、中央部におけるヒータ３１'の熱容量を周縁部のヒータ３１のそれよりも小さく設定すると、アノード電極７の温度の面内均一性が改善されるという利点がある。

また、アノード電極７の内部には、アノード電極７を冷却するための管状冷却部３２，…，３２'，…，３２も設けられている。冷却部３２，…，３２'，…，３２は、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータ３１，…，３１'，…，３１の外側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる７本の冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，…，３２'，…，３２からなる。ただし、中央部における１本の冷却管３２'は、周縁部における他の６本の冷却管３２，……，３２よりもＵ字の幅が狭いものである。

実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の部分における構成は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置Ｄの対応部分における構成と同一である。

以上のように、管状ヒータ３１，…，３１'，…，３１および冷却管３２，…，３２'， …，３２は、アノード電極７の平面単位面積当たりにおけるこれらの設置本数密度がアノード電極７の中央部においてより大きくかつアノード電極７の周縁部においてより小さくなるように構成されている。

管状ヒータ３１，…，３１'，…，３１および冷却管３２，…，３２'，…，３２がこのように構成されているので、アノード電極７の中央部においては被加熱性が大きくかつ被冷却性が小さく、さらに、アノード電極７の周縁部においては被加熱性が小さくかつ被冷却性が大きいというアノード電極７の一般的特性に応じて、アノード電極７の加熱／冷却制御をより効果的に行うことができる。

本実施形態では、面内の冷却管の密度を変化させる例を示したが、実施形態１の冷却管の配置において、管径を中央部のみ大きくするか、あるいは、冷却管の管径を段階的に変更させてもよい。このような構成とすることにより、中央部の冷却効率を向上させることができる。

実施の形態３
図９に示されたように、実施の形態３におけるプラズマ処理装置では、アノード電極７には、その内部に、プラズマ処理すべき被処理物（トレー５・基板６）を加熱するための管状加熱部３１，……，３１が設けられている。管状加熱部３１，……，３１は、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた７本の管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。ただし、管状ヒータ３１，……，３１は、隣り合う管状ヒータ３１，……，３１との間でＵ字状の平面形状が互いに反対方向を向くように設けられている。

また、アノード電極７の内部には、アノード電極７を冷却するための管状冷却部３２，……，３２も設けられている。冷却部３２，……，３２は、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータ３１，……，３１の外側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる７本の冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，……，３２からなる。ただし、冷却管３２，……，３２は、隣り合う冷却管３２，……，３２との間でＵ字状の平面形状が互いに反対方向を向くように設けられている。

実施の形態３におけるプラズマ処理装置の他の部分における構成は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置Ｄの対応部分における構成と同一である。

以上のように、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２は、Ｕ字状の平面形状が隣り合う管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２の間で互いに反対方向を向くように設けられている。従って、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２のＵ字状湾曲部が隣り合う管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２との間で交互に配置されることになり、アノード電極７のいっそう均一な加熱／冷却制御を行うことができる。

実施の形態４
この発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置は、図示を省略するが、プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室におけるプラズマ処理すべき被処理物を加熱するための加熱装置とを備えてなる。図１０は、この発明の実施の形態４におけるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法を説明するタイムチャートである。このタイムチャートの横軸は、このプラズマ処理装置によるプラズマ処理の経過時間を表わし、縦軸は、このプラズマ処理装置の真空室における圧力（左側）および温度（右側）を表わしている。

実施の形態４におけるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法は、被処理物をプラズマ処理することなく、真空室の圧力を大気圧よりも低い第１圧力に維持した状態で加熱装置を所定温度まで昇温させる第１ステップと、この第１ステップの後に、前記所定温度まで昇温された加熱装置をその温度に保持したまま、真空室の圧力を前記第１圧力よりも低くかつプラズマ処理可能な第２圧力まで降下させ、次いで、真空室をその第２圧力に維持した状態で加熱装置により被処理物を加熱してプラズマ処理する第２ステップとを含んでいる。

このプラズマ処理方法を図１０に基づいて具体的に説明する。まず、大気に開放されていた真空室が閉鎖される（時刻「０ｍｉｎ」）。そして、被処理物をプラズマ処理することなく、真空室の圧力を大気圧よりも低い第１圧力（「５００００Ｐａ（パスカル）程度」の低真空状態）まで、１０分かけて下げる（時刻「１０ｍｉｎ」）。この時点で、被処理物の温度は、真空室の温度である２５℃にある。次いで、真空室の圧力をこの第１圧力に維持しておくとともに、加熱装置をプラズマ処理のための所定加熱温度である２００℃まで約３０分かけて昇温する。そして、加熱装置が２００℃に保持されていることを確認する（時刻「７０ｍｉｎ」）。次いで、真空室の圧力を、第１圧力からこれよりも低くかつプラズマ処理可能な第２圧力（「１００Ｐａ未満」、例えば５０Ｐａの高真空状態）まで、１０分かけて下げる（時刻「８０ｍｉｎ」）。その後、真空室をその第２圧力に維持した状態で加熱装置により被処理物を加熱してプラズマ処理する。

図１１は、従来の一般的なプラズマ処理方法を説明するタイムチャートである。このタイムチャートの横軸および縦軸は、図１０に示されたタイムチャートのそれらと同一である。

図１１に示された従来の一般的なプラズマ処理方法では、まず、大気に開放されていた真空室が閉鎖される（時刻「０ｍｉｎ」）。そして、真空室の圧力を大気圧からこれよりも低くかつプラズマ処理可能な所定圧力（「１００Ｐａ未満」の高真空状態）まで、所定時間（例えば２０分）かけて下げる（時刻「２０ｍｉｎ」）。この操作と並行して、被処理物加熱用の加熱装置をプラズマ処理のための所定加熱温度である２００℃まで所定時間（例えば約６０分）かけて昇温する。そして、加熱装置が２００℃に保持されていることを確認する。次いで、真空室を上記所定圧力に維持した状態で加熱装置により被処理物を加熱してプラズマ処理する。

このような従来の一般的なプラズマ処理方法にあっては、加熱装置の昇温は上記所定圧力である高真空状態において行なわれる。このため、加熱装置の周囲にあるプラズマ処理用反応ガスによる熱伝導性が低いことから、加熱装置における構成部材の熱分布が大きくなり、構成部材に歪みが発生することで、加熱装置が変形するおそれがあった。

図１０に示されたこの発明のプラズマ処理方法によれば、上記のように、被処理物をプラズマ処理することなく、真空室の圧力を大気圧よりも低い第１圧力に維持した状態で加熱装置を所定温度まで昇温させる第１ステップと、この第１ステップの後に、前記所定温度まで昇温された加熱装置をその温度に保持したまま、真空室の圧力を前記第１圧力よりも低くかつプラズマ処理可能な第２圧力まで降下させ、次いで、真空室をその第２圧力に維持した状態で加熱装置により被処理物を加熱してプラズマ処理する第２ステップとを含んでいる。従って、加熱装置の周囲にあるプラズマ処理用反応ガスによる熱伝導性が高くなり、加熱装置がゆるやかに昇温されるので、加熱装置が変形するおそれを防止することができる。

Claims (10)

1. プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室にプラズマ処理用反応ガスを導入するためのガス導入部と、真空室から反応ガスを排出するためのガス排出部と、真空室において対向状に設けられた少なくとも一対のプラズマ処理用電極とを備えてなり、
   一方の電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、プラズマ処理すべき被処理物を加熱するための管状加熱部と、同電極の内部あるいは表面に設けられ、かつ、同電極を冷却するための管状冷却部とをさらに具備し、加熱部と冷却部とは、同一平面上で互いに独立して設けられており、
   加熱部は、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた複数本の管状ヒータからなり、冷却部は、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータの外側あるいは内側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる複数本の冷却管からなるプラズマ処理装置。
2. 複数本の管状ヒータは、いずれもシーズヒータからなり、複数本の冷却管は、いずれも冷却用ガス流通管からなる、請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 複数本の管状ヒータは、互いに独立して加熱温度制御することができ、複数本の冷却管は、互いに独立して冷却温度制御することができる、請求項１記載のプラズマ処理装置。
4. 管状ヒータおよび冷却管は、管状ヒータの加熱性能および冷却管の冷却性能が前記一方の電極の中央部においてより大きくかつ同電極の周縁部においてより小さくなるように構成されている、請求項１記載のプラズマ処理装置。
5. 管状ヒータおよび冷却管は、前記一方の電極の平面単位面積当たりにおける管状ヒータおよび冷却管の設置本数密度が同電極の中央部においてより大きくかつ同電極の周縁部においてより小さくなるように構成されている、請求項１記載のプラズマ処理装置。
6. 管状ヒータおよび冷却管は、隣り合う管状ヒータおよび冷却管との間でＵ字状の平面形状が互いに反対方向を向くように設けられている、請求項１記載のプラズマ処理装置。
7. 冷却管は、熱伝導率が前記一方の電極を構成する材料の熱伝導率よりも低い材料から構成されている、請求項１記載のプラズマ処理装置。
8. 複数本の管状ヒータは、前記一方の電極の中央部から周縁部にかけて設けられ、中央部における管状ヒータの熱容量が周縁部における管状ヒータの熱容量よりも小さくなるように構成されている、請求項１記載のプラズマ処理装置。
9. 金属製の複数枚の板が互いに接触するように配置され、これらの板の接触面の少なくとも１つに溝が設けられ、この溝にプラズマ処理すべき被処理物を加熱するための加熱部と被処理物を冷却するための冷却部とが配置され、加熱部および冷却部は、同一面上で互いに独立して設けられており、加熱部は、平面形状がＵ字状であって互いに並列状に隣り合って設けられた複数本の管状ヒータからなり、冷却部は、平面形状がＵ字状であってそれぞれの管状ヒータの外側あるいは内側に沿って互いに並列状に隣り合って設けられ、内部へ導入された冷却用ガスを流通させた後に外部へ排出することのできる複数本の冷却管からなるプラズマ処理装置用加熱及び冷却装置。
10. プラズマ処理に必要な反応が行われる真空室と、真空室にプラズマ処理用反応ガスを導入するためのガス導入部と、真空室から反応ガスを排出するためのガス排出部と、真空室において対向状に設けられた少なくとも一対のプラズマ処理用電極とを備えてなり、
    請求項９に記載の加熱及び冷却装置が前記プラズマ処理用電極の一部を兼ねているプラズマ処理装置。

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