JP5331582B2 - 冷却機能を有する加熱装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷却機能を有する加熱装置に関するものであり、さらに詳しくは、例えば被処理物を所望温度に加熱しあるいは焼成するためなどに利用される冷却機能を有する加熱装置に関するものである。

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、被処理物の焼成に利用される冷却機能を有す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に記載された加熱装置は、例えば金属板からなるベースプレートと、このベースプレートの一方面の上に設けられた例えば金属板からなるフェースプレートとを備えている。ベースプレートは、その一方面に形成された第１の溝と、その一方面とは反対側にある他方面に形成された第２の溝とを有している。そして、第１の溝にはベースプレートを冷却するための冷却パイプが埋め込まれ、第２の溝にはベースプレートを加熱するための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す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上記フェースプレートの一方面に当接している。

上記の加熱装置によれば、ベースプレートの表裏両面に形成された第１の溝および第２の溝に冷却パイプおよびシーズヒータ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に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効率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、上記の加熱装置を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に適用すると、次のような問題が生じる。

すなわち、シーズヒータを、プラズマ処理装置のプラズマ処理室における被処理物を加熱するための加熱部としてプラズマ処理用電極に適用し、かつ、冷却パイプを、上記加熱部により加熱された同電極を冷却するための冷却部として同電極に適用すると、加熱部および冷却部が同電極の表裏両面におけるそれぞれの嵌め込み用の溝に設けられることになる。

このため、上記の加熱装置に加熱部および冷却部を設けるのに先立って、プラズマ処理用電極の両面に加熱部嵌め込み用の溝および冷却部嵌め込み用の溝を形成する作業あるいは工程が必要になる。また、同電極の両面にこのような嵌め込み用の溝を形成するためには、同電極の厚さをある程度以上、厚く確保しておくことも必要になる。これらの理由により、結果的に、加熱装置の製造コスト、ひいてはプラズマ処理装置の製造コストが上昇する。

さらに、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それぞれ形成されているときに、同電極の表側の面に被処理物を載置してプラズマ処理を行うと、被処理物が載置された表側の面に形成された加熱部による被処理物の加熱は効率よく行われる。しかしながら、冷却部が同電極の裏側の面にあることから、厚さが比較的厚くされている同電極の表側の面を裏側の面から冷却することは効率が悪くなる。

そこで、上記のような問題点を解消することを目的として、本発明者は、被処理物を載置するための基板の一方表面あるいは内部に加熱部嵌め込み用の溝と冷却部嵌め込み用の溝とを設け、それぞれの溝に基板を加熱するための管状加熱部と基板を冷却するための管状冷却部とを嵌め込むように構成した冷却機能を有する加熱装置を開発した。

具体的には、この加熱装置は、管状加熱部を互いに並列状に配設される複数の折り返し状加熱部材から構成し、管状冷却部をそれぞれの加熱部材の外側あるいは内側に沿って互いに並列状に配設される複数の折り返し状冷却部材から構成した。そして、複数の折り返し状加熱部材を基板におけるそれらの嵌め込み用の溝に、複数の折り返し状冷却部材を基板におけるそれらの嵌め込み用の溝にそれぞれ配置した。

しかしながら、このような加熱装置を、複数の加熱部材の折り返し部分が、上記のようなプラズマ処理装置におけるプラズマ処理室の中における、隣接する被処理物搬入／搬出室を臨む区域に位置するようにして、その基板をプラズマ処理室の中に配置すると、次のような新たな問題点が生じることがある。

すなわち、プラズマ処理室の中の被処理物搬入／搬出室を臨む区域では、基板は、加熱部材の折り返し部分に対応する箇所における放熱効率が他の箇所におけるそれに比べて悪くなる。その理由は、被処理物搬入／搬出室における輻射熱が同搬入／搬出室に隣接するプラズマ処理室に伝わるためや、プラズマ処理室における加熱部材の折り返し部分における放熱性が加熱部材の折り返し部分以外の部分における放熱性よりも低いためであろうと考えられる。

また、同区域では、加熱部材の折り返し部分に対応して冷却部材の折り返し部分が配設されているが、冷却部材の折り返し部分による加熱部材の折り返し部分の冷却は、上記の理由から充分には行われない。このため、冷却部材による基板の冷却効果も不充分である。その結果、基板に載置されて処理された後の被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれがある。

この発明は、以上のような実情を考慮してなされたものである。そして、その課題は、加熱効率および冷却効率に優れ、また、処理後における被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれがなく、さらに、製造コストも比較的少ない、冷却機能を有する加熱装置を提供することである。

この発明によれば、被処理物が載置される熱伝導性基板と、この基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて配設された基板を加熱するための加熱部と、基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて接触状に配設された基板を冷却するための冷却部とを備えてなり、冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされている冷却機能を有する加熱装置が提供される。

熱伝導性基板を構成する材料としては例えば、ステンレス鋼、鉄鋼、アルミニウム合金などがある。基板を加熱するための加熱部および基板を冷却するための冷却部は、それぞれの全体あるいは一部が基板の内部に埋設されるように埋設状に設けられてもよく、それぞれの全体あるいは一部が基板の表面から露出するように露出状に設けられてもよい。

加熱部および冷却部は基板の一方端部から他方端部へかけて配設される。加熱部は、基板の内部あるいは表面に接触する状態に配設されてもよく、あるいは基板の内部あるいは表面に非接触の状態に配設されてもよい。これに対して冷却部は、基板の内部あるいは表面に接触する状態に配設される。その理由は、基板の冷却をより効率的に行う必要があるからである。

そして、この発明による加熱装置にあっては、冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所における接触表面積よりも他方端部寄り箇所における接触表面積の方が大きくされている。その理由は、冷却部によって、基板の他方端部寄り箇所における冷却効率を基板の一方端部寄り箇所における冷却効率よりも大きくするためである。

ここで、ある箇所における「接触表面積」とは、基板に接触する状態に配設された冷却部と基板とが接触している平坦面および／または湾曲面からなる接触箇所の表面積の総計をいう。

基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差は、基板の他方端部寄り箇所における冷却効率を一方端部寄り箇所における冷却効率よりも大きくすることで、この発明の上記課題の一部を解決するためのものである。基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差をもたらす構成の具体例については、後に説明される。

この発明の加熱装置における加熱部は例えば、互いに並列状に配設された複数の折り返し状加熱部材から構成される。この加熱装置における冷却部は例えば、それぞれの折り返し状加熱部材の外側あるいは内側に沿って互いに並列状に配設された複数の折り返し状冷却部材から構成される。

このとき、基板は例えば、厚さ方向において互いに対向するように接合される一対の基板半体から形成することができる。そして、これらの基板半体の２つの対向面の少なくとも一方に加熱部材嵌合溝および冷却部材嵌合溝が形成される。これらの嵌合溝の断面形状は、加熱部材／冷却部材の断面形状に対応した円形、楕円形、半円形、半楕円形、長方形などが考えられる。

ここにおいて、複数の加熱部材および複数の冷却部材は例えば、それぞれの冷却部材がそれぞれの加熱部材の外側に沿うように配設される。すなわち、複数の加熱部材および複数の冷却部材は、それぞれの加熱部材が上記加熱部材嵌合溝に、それぞれの冷却部材が上記冷却部材嵌合溝に嵌合されることで、基板の定位置に配設される。そして、複数の加熱部材および複数の冷却部材は、このように配設された状態で、接合された上記一対の基板半体によって挟み込まれる。

このとき、複数の加熱部材のそれぞれは例えば、基板の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分を有するＵ字部材として構成することができる。

複数の加熱部材がこのように構成されているとき、基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差をもたらす構成の具体例としては、複数の冷却部材のそれぞれが、対応する加熱部材の湾曲部分を臨む箇所に蛇行状部分を有している加熱装置が挙げられる。

ここで、冷却部材における「蛇行状部分」とは、冷却部材の特定箇所（例えば、対応する加熱部材の湾曲部分を臨む箇所）に設けられた、１つのＳ字からなる曲がりくねった部分、あるいは一続き状の複数のＳ字からなる曲がりくねった部分をいう。

それぞれの冷却部材の蛇行状部分は、対応する加熱部材の湾曲部分およびその近傍部分を付加的に冷却するための部分である。

また、複数の加熱部材および複数の冷却部材のそれぞれは例えば、基板の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分を有するＵ字部材として構成することができる。

複数の加熱部材および複数の冷却部材がこのように構成されているとき、基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差をもたらす構成の具体例としては、基板の内部において複数の加熱部材および複数の冷却部材の外側に配設された冷却促進部材をさらに備え、冷却促進部材が、基板の他方端部寄り箇所における複数の加熱部材の湾曲部分を臨む箇所に蛇行状部分を有している加熱装置が挙げられる。

冷却促進部材は、基板を冷却する冷却部材に加えて設けられた、基板の冷却効率をいっそう高めるためのものである。ここで、冷却促進部材における「蛇行状部分」とは、冷却促進部材の特定箇所（例えば、対応する加熱部材の湾曲部分を臨む箇所）に設けられた、１つのＳ字からなる曲がりくねった部分あるいは一続き状の複数のＳ字からなる曲がりくねった部分をいう。

冷却促進部材の蛇行状部分は、複数の加熱部材の湾曲部分およびその近傍部分を付加的に冷却するための部分である。ここで、冷却促進部材の蛇行状部分以外の部分は、主として加熱部材の湾曲部分以外の部分を付加的に冷却するための部分である。

また、基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差をもたらす構成の他の具体例としては、複数の冷却部材のそれぞれが、対応する加熱部材の湾曲部分およびその近傍部分を臨む箇所に、冷却部材の径が他の箇所よりも大きい大径部分を有している加熱装置が挙げられる。ここで、それぞれの冷却部材の大径部分は、対応する加熱部材の湾曲部分およびその近傍部分を付加的に冷却するための部分である。

この発明の加熱装置における加熱部としての複数の加熱部材は、例えばいずれもシーズヒーターから構成することができる。冷却部としての複数の冷却部材は、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。

ここで、冷却用ガス流通管は、熱伝導率が上記基板を構成する材料（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。冷却用ガス流通管がこのような材料から構成されているときには、冷却用ガスの温度の急激な上昇を抑えることができるので、上記基板の加熱／冷却制御をより効果的に行うことが可能になる。

冷却用ガス流通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、加熱装置周囲の雰囲気ガスと反応しにくいガス種を選択することが好ましい。雰囲気ガスが可燃性ガスである場合には、冷却用ガスとしては、窒素やアルゴンなどが好ましく用いられる。

さらに、複数の加熱部材は互いに独立して加熱温度制御することができるように構成され、複数の冷却部材は互いに独立して冷却温度制御することができるように構成されているのがより好ましい。複数の加熱部材および複数の冷却部材がこのように構成されているときには、基板の特定箇所を選択的に加熱／冷却制御することが可能になり、また、基板全体についての加熱／冷却制御の精度を向上させることが可能になる。

この発明による冷却機能を有する加熱装置は、被処理物が載置される熱伝導性基板と、この基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて配設された基板を加熱するための加熱部と、基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて接触状に配設された基板を冷却するための冷却部とを備えてなり、冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされている。

そして、基板の他方端部寄り箇所と一方端部寄り箇所との間における、冷却部と基板との接触表面積に関する上記のような差により、基板の他方端部寄り箇所における冷却効率が一方端部寄り箇所における冷却効率よりも大きくなる。従って、この加熱装置によれば、基板の他方端部をプラズマ処理室の中の被処理物搬入／搬出室を臨む区域に配置した場合に、その区域における基板の冷却効率を向上させることができる。その結果、基板に載置されて処理された被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれを回避することができる。

また、この加熱装置によれば、特許文献１に記載された加熱装置のようにプラズマ処理用電極の両面に溝を形成する構成ではなく、上記のような構成であるので、製造コストも比較的少ない。

この発明の実施の形態１〜３におけるそれぞれの加熱装置（Ｅ１〜Ｅ３）が組み込まれたプラズマ処理装置の概略正面図である。 この発明の実施の形態１における加熱装置Ｅ１の平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う加熱装置Ｅ１の断面状側面図である。 図３に示された加熱装置Ｅ１の分解図である。 この発明の実施の形態２における加熱装置Ｅ２の平面図である。 この発明の実施の形態３における加熱装置Ｅ３の平面図である。

以下、添付図面である図１〜図６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。

実施の形態１
図１に示されたように、実施の形態１における加熱装置Ｅ１が組み込まれたプラズマ処理装置Ｄは、互いに隣接状に設けられた第１真空室１および第２真空室２を備えてなる。これら２つの真空室１，２は、長手方向である左右へ直線状に延びる１つのケーシングを、開閉可能な１つの隔離用ゲートバルブ４によって左右２つに区画することで、構成されている。

２つの真空室１，２はいずれもステンレス鋼製で、内面には鏡面加工が施されている。ゲートバルブ４は、昇降可能に構成されており、上昇した位置で２つの真空室１，２を連通状態にし、最も下まで下降した位置で２つの真空室１，２を隔離する。

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／搬出するための被処理物搬入・搬出室にされている。第２真空室２は、被処理物搬入・搬出室１に隣接状に接続された、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。

また、被処理物搬入・搬出室１は、開閉バルブ１６ａを介して外部の真空ポンプ１４に接続されている。プラズマ処理室２は、開閉バルブ１６ａおよび圧力調整バルブ１６ｂを介して外部の真空ポンプ１４に接続されている。被処理物搬入・搬出室１には、その出入口側に被処理物搬入・搬出用扉１７が設けられている。プラズマ処理室２は、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。被処理物搬入・搬出室１はリークガス導入管２０に接続されている。

被処理物搬入・搬出室１およびプラズマ処理室２にはそれぞれ、プラズマ処理用基板６が搭載されたトレー５をその前後両長辺部分において挟持した状態で左右へ搬送する複数のローラー２０２・２０２・……・２０２（図１には前方側ローラーのみ図示）が設けられている。

プラズマ処理室２には、プラズマ処理用アノード電極７が設けられている。アノード電極７とトレー５とは、電気的に接続されているとともに接地されている。また、プラズマ処理室２のアノード電極７の上方には、対向状に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。

アノード電極７は、トレー５および基板６の温度制御（加熱・冷却）を行うためのこの発明の実施の形態１〜３における加熱装置Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれの構成要素の一部を構成している。

すなわち、図１および図２に示されたように、この発明の実施の形態１における加熱装置Ｅ１は、被処理物であるトレー５および基板６が載置される熱伝導性基板としてのアルミニウム合金製アノード電極７と、このアノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を加熱するための加熱部としての複数の折り返し状加熱部材３１，……，３１と、アノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を冷却するための冷却部としての複数の折り返し状冷却部材３２，……，３２とを備えてなる。

これらの加熱部材３１，……，３１は、アノード電極７の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを有し、それ以外の箇所に直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを有し、互いに並列状に隣り合って設けられた７本のＵ字部材としての管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。

また、これらの冷却部材３２，……，３２はいずれもステンレス鋼から構成されている。そして、これらの冷却部材３２，……，３２は、対応する加熱部材３１，……，３１である管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを臨む箇所に蛇行状部分３２ｃ，……，３２ｃを有し、それ以外の箇所に直線状部分３２ｂ，……，３２ｂを有し、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た７本の略Ｕ字部材としての冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，……，３２からなる。それぞれの冷却管３２は、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ができるものである。

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の内部で同一高さに設けられている（図３を参照）。また、それぞれの管状ヒータ３１は、アノード電極７の一方端部において外部のヒータ用配線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。

図３および図４に示されたように、アノード電極７は、厚さ方向において互いに対向するように接合される一対の基板半体としてのアノード電極半体７ａ、７ｂから形成されている。そして、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２は、一対のアノード電極半体７ａ、７ｂによって挟み込まれている。

すなわち、これらのアノード電極半体７ａ、７ｂの２つの対向面１０ａ、１０ｂのそれぞれには、冷却管３２，……，３２を嵌合するための溝８ａ，……，８ａ、８ｂ，……８ｂと、管状ヒータ３１，……，３１を嵌合するための溝９ａ，……，９ａ、９ｂ……，９ｂとが形成されている。そして、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２は、それぞれの管状ヒータ３１が溝９ａ，９ｂに、それぞれの冷却管３２が溝８ａ，８ｂに嵌合された状態で、接合された一対のアノード電極半体７ａ、７ｂによって挟み込まれている。

次に、図３および図４を参照して、加熱装置Ｅ１の構成およびその製造方法について説明する。

アノード電極半体７ａ、７ｂにおける冷却管３２，……，３２を嵌合するための溝８ａ，……，８ａ、８ｂ，……８ｂと、管状ヒータ３１，……，３１を嵌合するための溝９ａ，……，９ａ、９ｂ，……，９ｂとは、例えばアノード電極半体７ａ、７ｂの平坦な対向面１０ａ、１０ｂにあらかじめ溝形成用切削加工を施すことによって、形成することができる。

これらの溝８ａ，……，８ａ、８ｂ，……８ｂ、９ａ，……，９ａ、９ｂ，……，９ｂは、アノード電極半体７ａ，７ｂの対向面１０ａ，１０ｂの側から見た平面形状が略Ｕ字形状あるいはＵ字形状となっている。溝８ａ，８ｂの断面形状は、冷却管３２，……，３２が溝８ａ，８ｂの内面に接する形状であればよく、溝９ａ，９ｂの断面形状は、管状ヒータ３１，……，３１が溝９ａ，９ｂの内面に接する形状であればよい。

この実施形態１では、図４に示されたように、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２の断面形状はいずれも円とされている。また、溝８ａ，……，８ａ、８ｂ，……，８ｂ、９ａ，……，９ａ、９ｂ，……，９ｂの断面形状は、これらがそれぞれの内面のほぼ全体で冷却管３２，……，３２および管状ヒータ３１，……，３１と接触するように、いずれも円弧とされている。

これらのアノード電極半体７ａ，７ｂは、冷間圧延によるカシメや、ねじ止めにより一体化することができる。この実施形態１では、これらのアノード電極半体７ａ，７ｂをねじ５０１，５０１，５０１によりねじ止めして一体化することで、アノード電極７の内部に管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が配設されてなる加熱装置Ｅ１を製造した。

このようにして製造された加熱装置Ｅ１にあっては、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が、上記のようにアノード電極７の内部に７本ずつ、かつ、アノード電極７と接触状に、埋設されている。従って、この加熱装置Ｅ１によれば、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る。

また、この加熱装置Ｅ１には、管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを臨む箇所に冷却管３２，……，３２の蛇行状部分３２ｃ，……，３２ｃが設けられている。そして、それによって、冷却管３２，……，３２とアノード電極７とが接触する箇所の接触表面積は、アノード電極７の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされている。

従って、この加熱装置Ｅ１によれば、アノード電極７の他方端部寄り箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率を、アノード電極７の他方端部寄り箇所以外の箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率よりも大きくすることができる。これによって、アノード電極７の他方端部をプラズマ処理室２の中の被処理物搬入／搬出室１を臨む区域に配置した場合に、その区域におけるアノード電極７の冷却効率を向上させることができる。その結果、アノード電極７に載置されて処理された被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれを回避することができる。

さらに、この加熱装置Ｅ１によれば、特許文献１に記載された加熱装置のようにプラズマ処理用電極の両面に溝を形成する構成ではなく、上記のような構成であるので、製造コストも比較的少ない。

実施の形態２
図１および図５に示されたように、この発明の実施の形態２における加熱装置Ｅ２は、被処理物であるトレー５および基板６が載置される熱伝導性基板としてのアノード電極７と、このアノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を加熱するための加熱部としての複数の折り返し状加熱部材３１，……，３１と、アノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を冷却するための冷却部としての複数の折り返し状冷却部材３２，……，３２とを備えてなる。

加熱部材３１，……，３１は、アノード電極７の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを有し、それ以外の箇所に直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを有し、互いに並列状に隣り合って設けられた７本のＵ字部材としての管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。

また、冷却部材３２，……，３２は、アノード電極７の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分３２ａ，……，３２ａを有し、それ以外の箇所に直線状部分３２ｂ，……，３２ｂを有し、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た７本のＵ字部材としての冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，……，３２からなる。

この加熱装置Ｅ２は、アノード電極７の内部において管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２の外側に配設された冷却促進部材としての１本の冷却促進管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３５をさらに備えている。

冷却促進管３５は、アノード電極７の他方端部寄り箇所における７本の管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３２ａ，……，３２ａを臨む蛇行状部分３５ａと、この蛇行状部分３５ａに連なり、アノード電極７の両側縁のそれぞれに沿って直線状に延びる直線状部分３５ｂ，３５ｂとからなる。

冷却促進管３５の蛇行状部分３５ａは、７本の管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３２ａ，……，３２ａおよびその近傍部分を付加的に冷却するための部分である。また、冷却促進管３５の直線状部分３５ｂ，３５ｂは、主としてアノード電極７の両側縁にそれぞれ隣接する２本の管状ヒータ３１，３１の直線状部分３１ｂ，３１ｂを付加的に冷却するための部分である。

この加熱装置Ｅ２における他の構成、大きさ、使用材料および製造方法などは、上記の加熱装置Ｅ１におけるそれらと実質的に同一である。

この加熱装置Ｅ２にあっては、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が、上記のようにアノード電極７の内部に７本ずつ、かつ、アノード電極７と接触状に、埋設されている。従って、この加熱装置Ｅ２によれば、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る。

また、この加熱装置Ｅ２では上記のように、アノード電極７の他方端部寄り箇所における７本の管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３２ａ，……，３２ａを臨む蛇行状部分３５ａのある冷却促進管３５が設けられている。そして、それによって、冷却管３２，……，３２および冷却促進管３５とアノード電極７とが接触する箇所の接触表面積は、アノード電極７の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされている。

従って、この加熱装置Ｅ２によれば、アノード電極７の他方端部寄り箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率を、アノード電極７の他方端部寄り箇所以外の箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率よりも大きくすることができる。これによって、アノード電極７の他方端部をプラズマ処理室２の中の被処理物搬入／搬出室１を臨む区域に配置した場合に、その区域におけるアノード電極７の冷却効率を向上させることができる。その結果、アノード電極７に載置されて処理された被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれを回避することができる。

さらに、この加熱装置Ｅ２によれば、特許文献１に記載された加熱装置のようにプラズマ処理用電極の両面に溝を形成する構成ではなく、上記のような構成であるので、製造コストも比較的少ない。

実施の形態３
図１および図６に示されたように、この発明の実施の形態３における加熱装置Ｅ３は、被処理物であるトレー５および基板６が載置される熱伝導性基板としてのアノード電極７と、このアノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を加熱するための加熱部としての複数の折り返し状加熱部材３１，……，３１と、アノード電極７の内部にその一方端部から他方端部へかけて接触状に埋設された、アノード電極７を冷却するための冷却部としての複数の折り返し状冷却部材３２，……，３２とを備えてなる。

加熱部材３１，……，３１は、アノード電極７の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分３１ａ，……，３１ａを有し、それ以外の箇所に直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを有し、互いに並列状に隣り合って設けられた５本のＵ字部材としての管状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。

また、冷却部材３２，……，３２は、直径がより大きい大径部分３２ｄ，……，３２ｄと、直径がより小さい小径部分３２ｅ，……，３２ｅとを有し、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た５本のＵ字部材としての冷却管（ここでは冷却用窒素ガス流通管）３２，……，３２からなる。

すなわち、それぞれの冷却管３２の大径部分３２ｄは、一部が湾曲しているとともに冷却管３２の直径が他の箇所よりも大きい部分である。それぞれの大径部分３２ｄは、対応する管状ヒータ３１の湾曲部分３１ａおよびその近傍部分を臨む箇所（アノード電極７の他方端部から中央部までの箇所）に設けられている。また、それぞれの冷却管３２の小径部分３２ｅは、直線状であって冷却管３２の直径が他の箇所よりも小さい部分である。それぞれの小径部分３２ｅは、大径部分３２ｄ以外の箇所（アノード電極７の中央部から一方端部までの箇所）に設けられている。

それぞれの冷却管３２の大径部分３２ｄは、対応する管状ヒータ３１の湾曲部分３１ａおよびその近傍部分を付加的に冷却するための部分である。

この加熱装置Ｅ３における他の構成、大きさ、使用材料および製造方法などは、上記の加熱装置Ｅ１におけるそれらと実質的に同一である。

この加熱装置Ｅ３にあっては、管状ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が、上記のようにアノード電極７の内部に５本ずつ、かつ、アノード電極７と接触状に、埋設されている。従って、この加熱装置Ｅ３によれば、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る。

この加熱装置Ｅ３には、管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａおよびその近傍部分を臨む箇所に、冷却管３２，……，３２の大径部分３２ｄ，……，３２ｄが設けられている。そして、それによって、冷却管３２，……，３２とアノード電極７とが接触する箇所の接触表面積は、アノード電極７の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされている。

従って、この加熱装置Ｅ３によれば、アノード電極７の他方端部寄り箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の湾曲部分３１ａ，……，３１ａおよびその近傍部分を臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率を、アノード電極７の他方端部寄り箇所以外の箇所、特に管状ヒータ３１，……，３１の直線状部分３１ｂ，……，３１ｂを臨む箇所におけるアノード電極７の冷却効率よりも大きくすることができる。これによって、アノード電極７の他方端部をプラズマ処理室２の中の被処理物搬入／搬出室１を臨む区域に配置した場合に、その区域におけるアノード電極７の冷却効率を向上させることができる。その結果、アノード電極７に載置されて処理された被処理物の諸特性に悪影響が及ぶおそれを回避することができる。

さらに、この加熱装置Ｅ３によれば、特許文献１に記載された加熱装置のようにプラズマ処理用電極の両面に溝を形成する構成ではなく、上記のような構成であるので、製造コストも比較的少ない。

この発明による冷却機能を有する加熱装置は、上記の実施形態１〜３に記載されたように、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に組み込むことができる。また、この発明による冷却機能を有する加熱装置は、被処理物を所望温度に加熱しあるいは焼成するためなどに利用される冷却機能を有する加熱装置として、幅広い用途に適用することができる。

１・・・第１真空室（被処理物搬入・搬出室）
２・・・第２真空室（プラズマ処理室）
４・・・ゲートバルブ
５・・・被処理物（トレー）
６・・・被処理物（プラズマ処理用基板）
７・・・アノード電極（熱伝導性基板）
７ａ・・電極半体（基板半体）
７ｂ・・電極半体（基板半体）
８ａ・・溝
８ｂ・・溝
９ａ・・溝
９ｂ・・溝
１０ａ・・対向面
１０ｂ・・対向面
１４・・・真空ポンプ
１６ａ・・開閉バルブ
１６ｂ・・圧力調整バルブ
１７・・・被処理物搬入・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・・・管状ヒータ（Ｕ字部材）（加熱部材）（加熱部）
３１ａ・・湾曲部分
３１ｂ・・直線状部分
３２・・・冷却管（Ｕ字部材）（略Ｕ字部材）（冷却部材）（冷却部）
３２ａ・・湾曲部分
３２ｂ・・直線状部分
３２ｃ・・蛇行状部分
３２ｄ・・大径部分
３２ｅ・・小径部分
３３・・・ヒータ用配線
３５・・・冷却促進管（冷却促進部材）
３５ａ・・蛇行状部分
３５ｂ・・直線状部分
２０２・・ローラー
５０１・・ねじ
Ｅ１・・・加熱装置
Ｅ２・・・加熱装置
Ｅ３・・・加熱装置

Claims (6)

1. 被処理物が載置される熱伝導性基板と、この基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて配設された基板を加熱するための加熱部と、基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて接触状に配設された基板を冷却するための冷却部とを備えてなり、
   冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされ、
   加熱部は、互いに並列状に配設された複数の折り返し状加熱部材からなり、冷却部は、それぞれの加熱部材の外側あるいは内側に沿って互いに並列状に配設された複数の折り返し状冷却部材からなり、
   複数の加熱部材のそれぞれは、基板の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分を有するＵ字部材であり、
   複数の冷却部材のそれぞれは、対応する加熱部材の湾曲部分を臨む箇所に蛇行状部分を有している
   加熱装置。
2. 被処理物が載置される熱伝導性基板と、この基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて配設された基板を加熱するための加熱部と、基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて接触状に配設された基板を冷却するための冷却部とを備えてなり、
   冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされ、
   加熱部は、互いに並列状に配設された複数の折り返し状加熱部材からなり、冷却部は、それぞれの加熱部材の外側あるいは内側に沿って互いに並列状に配設された複数の折り返し状冷却部材からなり、
   複数の加熱部材および複数の冷却部材のそれぞれは、基板の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分を有するＵ字部材であり、
   基板の内部において複数の加熱部材および複数の冷却部材の外側に配設された冷却促進部材をさらに備え、冷却促進部材は、基板の他方端部寄り箇所における複数の加熱部材の湾曲部分を臨む箇所に蛇行状部分を有している
   加熱装置。
3. 被処理物が載置される熱伝導性基板と、この基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて配設された基板を加熱するための加熱部と、基板の内部あるいは表面に基板の一方端部から他方端部へかけて接触状に配設された基板を冷却するための冷却部とを備えてなり、
   冷却部と基板とが接触する箇所の接触表面積は、基板の一方端部寄り箇所におけるそれよりも他方端部寄り箇所におけるそれの方が大きくされ、
   加熱部は、互いに並列状に配設された複数の折り返し状加熱部材からなり、冷却部は、それぞれの加熱部材の外側あるいは内側に沿って互いに並列状に配設された複数の折り返し状冷却部材からなり、
   複数の加熱部材および複数の冷却部材のそれぞれは、基板の他方端部寄り箇所に平面形状がＵ字型の湾曲部分を有するＵ字部材であり、
   複数の冷却部材のそれぞれは、対応する加熱部材の湾曲部分およびその近傍部分を臨む箇所に、冷却部材の径が他の箇所よりも大きい大径部分を有している
   加熱装置。
4. 基板は、厚さ方向において互いに対向するように接合される一対の基板半体から形成され、これらの基板半体の２つの対向面の少なくとも一方に加熱部材嵌合溝および冷却部材嵌合溝が形成され、
   複数の加熱部材および複数の冷却部材は、それぞれの冷却部材がそれぞれの加熱部材の外側に沿って配設され、かつ、それぞれの加熱部材が前記加熱部材嵌合溝に、それぞれの冷却部材が前記冷却部材嵌合溝に嵌合された状態で、接合された前記一対の基板半体によって挟み込まれている請求項１〜３のいずれか１つに記載の加熱装置。
5. 複数の加熱部材は、いずれもシーズヒーターからなり、複数の冷却部材は、いずれも冷却用ガス流通管からなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置。
6. 複数の加熱部材は、互いに独立して加熱温度制御することができるように構成され、かつ、複数の冷却部材は、互いに独立して冷却温度制御することができるように構成されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の加熱装置。

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