加熱装置、プラズマ処理装置、および半導体素子の形成方法
【課題】被処理物の面方向における温度を簡便な方法によって均一にすることができる加熱装置を提供する。
【解決手段】加熱装置２００は、表面２Ｓ上に被加熱物が配置される板状部材２と、表面２Ｓに沿うように配設され被加熱物を加熱する４つの発熱素子３Ａ〜３Ｄと、４つの発熱素子３Ａ〜３Ｄに接続された電力供給手段と、４つのうちいずれかまたは複数同士の発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、４つのうちいずれかまたは複数の発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度を検出する温度検出手段８と、を備え、接続状態変更手段は、温度検出手段８が検出した発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度に基づいて、被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれかまたは複数同士の発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【解決手段】加熱装置２００は、表面２Ｓ上に被加熱物が配置される板状部材２と、表面２Ｓに沿うように配設され被加熱物を加熱する４つの発熱素子３Ａ〜３Ｄと、４つの発熱素子３Ａ〜３Ｄに接続された電力供給手段と、４つのうちいずれかまたは複数同士の発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、４つのうちいずれかまたは複数の発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度を検出する温度検出手段８と、を備え、接続状態変更手段は、温度検出手段８が検出した発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度に基づいて、被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれかまたは複数同士の発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、プラズマ処理装置、および半導体素子の形成方法に関し、特に、被処理物を加熱する加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置は被加熱物を加熱する。加熱装置は、たとえばプラズマ処理装置内に設けられる。加熱装置がプラズマ処理装置内に設けられる場合、加熱装置は被処理物として半導体基板などの基板を加熱する。
【０００３】
プラズマ処理装置は、ウエハまたは基板等にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置によって、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、または発光素子などの電子デバイスが製造される。これらの電子デバイスが組み立てられることによって、液晶パネルまたは太陽電池パネル等が製造される。
【０００４】
プラズマ処理装置は、プラズマ放電により反応性ガスをプラズマ状態に変化させる。反応性ガスから、活性な励起分子、ラジカル、またはイオンが生成されることによって、基板上に所定のプラズマ処理が施される。プラズマ処理中またはプラズマ処理の前後において、基板は加熱装置によって室温〜約３００℃に加熱される。
【０００５】
近年、液晶パネル等の大きさに合わせて、プラズマ処理装置も大きくなる傾向にある。プラズマ処理装置によって製造される液晶パネル等の特性の向上および生産性の向上のためには、基板の温度が面方向において均一となるように基板が加熱される必要がある。下記の特許文献１，２は、プラズマ処理装置における加熱に関する技術を開示している。
【０００６】
特開平８−３１６１５０号公報（特許文献１）は、プラズマ処理装置における堆積膜形成装置に関する技術を開示している。当該堆積膜形成装置においては、基板を所望の温度に設定する基板加熱手段の発熱量が、基板の長さ方向のいずれか一方の端部側または両方の端部側で多く、中央部で少なくなるように設定される。同公報は、当該堆積膜形成装置によれば、電子写真感光体の特性のばらつきを抑制し、膜剥がれ等に対する耐久性を向上できると述べている。
【０００７】
特開平７−１８４４７号公報（特許文献２）は、プラズマ処理装置における熱処理装置に関する技術を開示している。当該熱処理装置においては、同じ長さの線材からなる発熱抵抗体が、加熱ゾーン毎で縦方向に延ばされて上下で交互にＵ字状に折り返される。折返し部は加熱ゾーン間での境界位置を越えており、隣接する加熱ゾーン間での折返し部同士は噛み合っている。同公報は、当該熱処理装置によれば、組立手順および加工手順を共通化してコストを低減できると述べている。
【０００８】
特開２００５−２５８３１７号公報（特許文献３）は、プラズマ処理装置とは技術分野等が異なるが、画像形成装置における加熱に関する技術を開示している。当該画像形成装置は、少なくとも２本のヒータと、ヒータの接続状態を並列接続および直列接続に変更できるヒータ接続回路変更手段とを備える。ヒータ接続回路変更手段がＯＦＦ状態の時は、各ヒータ同士は直列接続となる。ヒータ接続回路変更手段のＯＮ状態の時は、各ヒータ同士は並列接続となる。各ヒータの必要電力あるいは熱量に応じて接続状態が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−３１６１５０号公報
【特許文献２】特開平７−１８４４７号公報
【特許文献３】特開２００５−２５８３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、被処理物の面方向における温度を簡便な方法によって均一にすることができる加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づく加熱装置は、表面上に被加熱物が配置される板状部材と、上記表面に沿うように配設され、上記表面上に配置された上記被加熱物を加熱する４つの発熱素子と、４つの上記発熱素子に接続された電力供給手段と、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、４つのうちいずれかまたは複数の上記発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、を備え、上記接続状態変更手段は、上記温度検出手段が検出した上記発熱素子の温度に基づいて、上記被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【００１２】
好ましくは、上記４つの発熱素子は、２つの上記発熱素子を含む第１発熱部と、上記第１発熱部の外側に位置し他の２つの上記発熱素子を含む第２発熱部と、を有し、上記第１発熱部は、上記被加熱物の中央側の部分を加熱し、上記第２発熱部は、上記被加熱物の外周側の部分を加熱する。
【００１３】
好ましくは、上記第１発熱部における接続状態は、上記被加熱物が所望の温度に到達するまで加熱される際には、上記接続状態変更手段によって並列接続に設定され、上記被加熱物が所望の温度に到達した後は、上記第１発熱部における接続状態は、上記被加熱物に対する加熱量が略一定となるように上記接続状態変更手段によって並列接続および直列接続が切り替えられる。
【００１４】
好ましくは、上記第２発熱部における接続状態は、常時並列接続である。好ましくは、４つのうちいずれかまたは複数の上記発熱素子は、電気抵抗ヒータから構成される。好ましくは、４つの上記発熱素子における個々の消費電力は略同一である。
【００１５】
好ましくは、４つの上記発熱素子の各々は、上記板状部材の上記表面に沿って延びる延在部を含み、４つの上記発熱素子の各々は、上記延在部が同一平面上において相互に等間隔かつ平行となるように配置されている。
【００１６】
好ましくは、上記接続状態変更手段は、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を、スイッチまたはリレーによって直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【００１７】
本発明に基づくプラズマ処理装置は、本発明に基づく上記に記載の加熱装置と、内部を密封可能なチャンバーと、上記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、上記反応性ガスをプラズマ放電させるカソード電極およびアノード電極と、を備え、上記加熱装置における上記板状部材は、上記カソード電極または上記アノード電極であり、上記被加熱物は、半導体基板である。
【００１８】
本発明に基づく半導体素子の形成方法は、本発明に基づく上記のプラズマ処理装置を使用して、上記半導体基板の表面に半導体素子を形成する工程を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理物の面方向における温度を簡便な方法によって均一にすることができる加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１におけるプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１における加熱装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態１における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図４】実施の形態１における加熱装置（変形例）に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図５】実施の形態１におけるプラズマ処理装置および加熱装置を模式的に示す平面図である。
【図６】実施の形態１におけるプラズマ処理装置（加熱装置）の立ち上げ時の動作フローを示す図である。
【図７】実施の形態２における加熱装置を模式的に示す平面図である。
【図８】実施の形態２における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図９】実施例において測定した基板の各測定点（測定箇所）を示す図である。
【図１０】実施例において測定した基板の温度の各測定点における経時的な変化を示す図である。
【図１１】比較例における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図１２】比較例において測定した基板の温度の各測定点における経時的な変化を示す図である。
【図１３】他の実施例として、全並列接続状態および直列接続・並列接続混在状態でそれぞれプラズマ処理装置（加熱装置）を起動したときのアノード電極の温度の経時的な変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２２】
［実施の形態１］
（プラズマ処理装置１００）
図１は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施の形態における加熱装置２００を模式的に示す斜視図である。加熱装置２００は、プラズマ処理装置１００に備えられる。
【００２３】
図１を参照して、プラズマ処理装置１００は、チャンバー１、アノード電極２（板状部材）、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（接続状態変更手段）、交流電源３Ｒ（電力供給手段）、カソード電極４、インピーダンス整合器４Ｔ、プラズマ励起電源４Ｒ、内部構造体５、ガス導入部６（反応性ガス供給手段）、排気管７、圧力制御器７Ａ、真空ポンプ７Ｂ、除害装置７Ｃ、および温度センサ８（温度検出手段）（図２参照）を備える。
【００２４】
詳細は後述されるが、本実施の形態における加熱装置２００は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ、交流電源３Ｒ、および温度センサ８（図２参照）から構成される。発熱体３は、エンジンコントローラ３Ｔおよび交流電源３Ｒに順に接続されている。
【００２５】
チャンバー１は中空状に形成され、その内部は密閉されることができる。チャンバー１は、真空容器として十分な強度を有する部材から構成される。チャンバー１を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼またはアルミニウム合金である。チャンバー１の内部は、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂによって任意の真空度に制御される。
【００２６】
チャンバー１を構成する各部材同士の嵌合部分は、Ｏリングなどの真空シール部材（図示せず）によって完全に密閉される。真空シール部材としては、デュポンエラストマー株式会社製のバイトン（登録商標）やカルレッツ（登録商標）などのフッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００２７】
チャンバー１は接地される。チャンバー１の底面には、保持脚５Ｍが設けられる。保持脚５Ｍは、枠状の角材から構成される内部構造体５を固定支持する。保持脚５Ｍを構成する部材は、内部構造体５、アノード電極２、発熱体３、カソード電極４、および基板Ｓ等の重量を支え得る十分な強度を有する。
【００２８】
内部構造体５を構成する部材は、アノード電極２、発熱体３、カソード電極４、および基板Ｓ等の重量を支え得る十分な強度を有し、たとえばステンレス鋼またはアルミニウム合金である。排気管７は、チャンバー１の内部と連通するように設けられる。排気管７は、圧力制御器７Ａ、真空ポンプ７Ｂ、および除害装置７Ｃに順に接続される。
【００２９】
（アノード電極２）
アノード電極２は、チャンバー１内に配置され、接地される。アノード電極２は、その４隅に配置されたアノード電極支持体２Ｍによって、内部構造体５に固定支持される。アノード電極２を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼、アルミニウム合金、またはカーボンである。
【００３０】
詳細は図２を参照して後述されるが、アノード電極２は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂが相互に接合されることによって板状に構成される。発熱体３および温度センサ８（図２参照）は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂに挟み込まれるようにして、アノード電極２の内部に設けられる。
【００３１】
アノード電極２の表面２Ｓ上に基板Ｓが配置される。基板Ｓは、内部構造体５に固定された基板保持部材ＳＭによって固定される。基板Ｓに所定のプラズマ処理が施されることによって半導体素子ＳＥが基板Ｓの表面に形成される。半導体素子ＳＥが形成された基板Ｓから、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスが製造される。
【００３２】
アノード電極２の大きさは、基板Ｓの大きさに合わせて設定される。基板Ｓの大きさが９００〜１２００ｍｍ×４００ｍｍ×９００ｍｍの場合、アノード電極２の大きさは、たとえば１０００〜１５００ｍｍ×６００ｍｍ〜１０００ｍｍに設定される。
【００３３】
アノード電極２の下面と内部構造体５の底面との間には、アノード電極２からの熱輻射による内部構造体５の熱上昇を抑えるために、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍの間隔が設けられる。
【００３４】
アノード電極支持体２Ｍによるアノード電極２の支持寸法は、アノード電極２が撓まないように設定され、たとえば３０ｍｍ×５０ｍｍである。アノード電極支持体２Ｍを構成する部材は、熱伝導による内部構造体５の熱上昇を抑えるために小さな熱伝導率を有することが好ましく、たとえばジルコニア（酸化ジルコニウム）である。
【００３５】
アノード電極支持体２Ｍと内部構造体５との接触面積を小さくするために、アノード電極支持体２Ｍには、アノード電極支持体２Ｍの強度を損なわない範囲で深さ１ｍｍ〜５ｍｍ程度の掘り込み（図示せず）が設けられるとよい。
【００３６】
（カソード電極４）
カソード電極４は、チャンバー１内においてアノード電極２に対して平行に配置される。アノード電極２とカソード電極４との間において放電部が形成され、当該放電部においてプラズマ放電が発生する。カソード電極４は、その４隅に配置されたカソード電極支持体４Ｍによって、内部構造体５に固定支持される。カソード電極４を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼、アルミニウム合金、またはカーボンである。カソード電極４に用いられる真空シール部材（図示せず）としては、フッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００３７】
カソード電極４の大きさは、アノード電極２と同様に、基板Ｓの大きさに合わせて設定される。基板Ｓの大きさが９００〜１２００ｍｍ×４００ｍｍ×９００ｍｍの場合、カソード電極４の大きさは、たとえば１０００〜１５００ｍｍ×６００ｍｍ〜１０００ｍｍに設定される。
【００３８】
カソード電極４は、表面４Ｓに多数の貫通穴（図示せず）が設けられる。当該貫通穴は穴あけ加工により形成される。各貫通穴は、たとえば直径が約０．１ｍｍ〜２ｍｍ、ピッチが数ｍｍ〜数ｃｍである。各貫通孔は、カソード電極４の内部に設けられた空洞管（図示せず）に連通する。各貫通孔およびこの空洞管を通して、ガス導入部６から導入された反応性ガスが基板Ｓ上に供給される。
【００３９】
カソード電極４とアノード電極２との間隔（距離）は、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度に設定され、その寸法精度は数％以下であることが好ましい。本実施の形態においては、カソード電極４とアノード電極２との間隔（距離）は２ｍｍ〜３０ｍｍであり、その寸法精度は１％以下である。
【００４０】
カソード電極支持体４Ｍによるカソード電極４の支持寸法は、カソード電極４が撓まないように範囲でできるだけ小さく設定され、たとえば１００ｍｍ×５０ｍｍである。当該支持寸法が小さいと、カソード電極４から内部構造体５への熱の伝達が抑制される。カソード電極支持体４Ｍを構成する部材は、電気絶縁性に加えて、カソード電極４を十分に保持可能な強度を有することが好ましく、たとえばセラミックス、ジルコニア、アルミナ（酸化アルミニウム）、またはガラスである。
【００４１】
カソード電極４は、インピーダンス整合器４Ｔを通してプラズマ励起電源４Ｒから電力が供給される。プラズマ励起電源４Ｒは、たとえば交流周波数が１．００〜１０８．４８ＭＨｚ、出力電力が１０Ｗ〜１００ｋＷの性能を有する。本実施の形態においては、プラズマ励起電源４Ｒは、交流周波数が１３．５６〜８１．４２ＭＨｚ、出力電力が１０Ｗ〜２０ｋＷの性能を有する。
【００４２】
ガス導入部６は、チャンバー１の外部から、カソード電極４に設けられた貫通孔を通してチャンバー１の内部に連通する。ガス導入部６を通して、基板Ｓ上に反応性ガスが供給される。基板Ｓ上に成膜処理が施される場合、反応性ガスは、たとえば、Ｈ２で希釈したＳｉＨ４（モノシラン）ガスに加えて、ＰＨ３（ホスフィン）ガス、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）ガス、またはＣＯ２ガスを含む。
【００４３】
基板Ｓ上に反応性ガスが供給されている状態で、プラズマ励起電源４Ｒからカソード電極４に電力（高周波電力）が供給される。アノード電極２とカソード電極４との間の放電部においてプラズマ放電が発生する。プラズマ放電により反応性ガスがプラズマ状態に変化する。反応性ガスから、活性な励起分子、ラジカル、またはイオンが生成されることによって、基板Ｓ上に所定のプラズマ処理が施される。基板Ｓの表面に非晶質膜または結晶性膜などが成膜されることによって、半導体素子の形成方法として、基板Ｓの表面に半導体素子ＳＥが形成される。
【００４４】
放電部に供給する電力を大きくすると、より大きなプラズマ放電によって反応性ガスが励起される。反応性ガスの反応性が向上することによって、基板Ｓに対して高速なプラズマ処理を行うことができる。
【００４５】
プラズマ処理中またはプラズマ処理の前において、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂはチャンバー１内の圧力を適切な値に調節する。プラズマ処理の前後において、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂはチャンバー１内の雰囲気を置換してもよい。詳細は後述されるが、プラズマ処理中またはプラズマ処理の前後において、基板Ｓの温度は加熱装置２００によって適切な値に調節される。
【００４６】
反応性ガスがプラズマ処理に使用された後、反応性ガスは排ガスとしてチャンバー１内に残留している。排ガス中に含まれる有害物質は、除害装置７Ｃによって除去される。以上のようにして、プラズマ処理装置１００は基板Ｓに対してプラズマ処理を施す。
【００４７】
（加熱装置２００）
図２および図３を参照して、プラズマ処理装置１００に備えられる加熱装置２００について説明する。図２は、加熱装置２００を示す斜視図である。図３は、加熱装置２００に含まれる発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路図である。
【００４８】
図２に示すように、加熱装置２００は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（図１および図３参照）、交流電源３Ｒ（図１および図３参照）、および温度センサ８を備える。アノード電極２の表面２Ｓ上に、被加熱物として基板Ｓ（図１参照）が配置される。
【００４９】
アノード電極２は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂが相互に接合されることによって板状に構成される。発熱体３および温度センサ８は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂに挟み込まれるようにして、アノード電極２の内部に設けられる。アノード電極２に用いられる真空シール部材（図示せず）としては、フッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００５０】
発熱体３は、４本の発熱素子３Ａ〜３Ｄを含む。４本のうち２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃによって第１発熱部３１が構成される。４本のうち２本の発熱素子３Ａ，３Ｄによって第２発熱部３２が構成される。第１発熱部３１（発熱素子３Ｂ，３Ｃ）は、第２発熱部３２（発熱素子３Ａ，３Ｄ）の外側に位置している。第１発熱部３１は、表面２Ｓ上に配置された基板Ｓの中央側の部分を加熱することができる。第２発熱部３２は、表面２Ｓ上に配置された基板Ｓの外周側の部分を加熱することができる。
【００５１】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、平面視Ｕ字状に形成される。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、密閉型の発熱体である。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、たとえばシーズヒータのように、一本の線材が電気抵抗によって発熱される電気抵抗ヒータから構成されるとよい。シーズヒータは、管状に形成された金属性シーズの中に伝熱線としての発熱体（ニクロム線等）が挿入され、金属性シーズと発熱体との間に熱伝導性を有する高純度の無機絶縁物（ＭｇＯ等）の粉末が充填されることによって構成される。
【００５２】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄがシーズヒータから構成されている場合、電気エネルギーが１００％の割合で熱に変換されるため、エネルギーの使用効率が高い。熱量が電力量と等しいため、後述する温度センサ８によって容易にその熱量が計測され、温度制御も正確且つ容易に行なわれることが可能となる。また、商用電源（ＡＣ５０ｋＨｚ／６０ｋＨｚ）から電力をそのまま供給されることも可能となる。低温から高温まで、広い温度範囲にて使用されることができる。各種の反応性ガスや真空の雰囲気下において使用されることも可能である。
【００５３】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄにおける消費電力（定格容量）は、それぞれ略同一に構成されるとよい。当該構成によれば、発熱素子３Ａ〜３Ｄとしての温度が上昇したとき、発熱素子３Ａ〜３Ｄの発熱量が大きい場合であっても、設定温度に到達したときの面方向における温度がより均一となり（バラツキが小さい）、温度制御が容易に行なわれることが可能となる。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、誘導加熱またはマイクロ波加熱によって加熱されるように構成されていてもよく、ヒートポンプなどから構成されていてもよい。
【００５４】
発熱素子３Ａは、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延びる延在部３Ａ１および延在部３Ａ２を有している。延在部３Ａ１および延在部３Ａ２の先端同士はＵ字状に接続されている。同様に、発熱素子３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延びる延在部３Ｂ１，３Ｃ１，３Ｄ１および延在部３Ｂ２，３Ｃ２，３Ｄ２をそれぞれ有している。延在部３Ｂ１，３Ｃ１，３Ｄ１および延在部３Ｂ２，３Ｃ２，３Ｄ２の先端同士はそれぞれＵ字状に接続されている。
【００５５】
延在部３Ａ１，３Ａ２，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｄ１，３Ｄ２は、同一平面上において相互に等間隔かつ平行な位置関係にあり、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延在している。当該構成によれば、発熱素子３Ａ〜３Ｄとしての部品種類を低減することが可能になり、発熱素子３Ａ〜３Ｄがアノード電極２に誤って組み付けられることもなくなる。
【００５６】
上部体２Ａおよび下部体２Ｂには、各発熱素子３Ａ〜３Ｄの形状にそれぞれ対応するように、断面視半円形状の長溝が設けられている。当該長溝によって、上部体２Ａと下部体２Ｂとの間に各発熱素子３Ａ〜３Ｄが固定配置されている。
【００５７】
温度センサ８は、密閉型の温度センサとして、たとえば熱電対またはサーミスタから構成される。温度センサ８は、アノード電極２の内部において、各発熱素子３Ａ〜３Ｄの近傍に配設される。
【００５８】
温度センサ８の数は、加熱制御される基板Ｓの面方向における温度分布の均一さの精度、または加熱制御される基板Ｓの使用用途等に応じて最適な値が選択される。コストの面からは、温度センサ８はアノード電極２の内部に１個だけ配設されていてもよい。この場合、温度センサ８はアノード電極２の表面２Ｓにおける中心付近の位置に設けられることが好ましい。
【００５９】
図３を参照して、各発熱素子３Ａ〜３Ｄ、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路について説明する。
【００６０】
図３に示すように、各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、抵抗値Ｒを有し、交流電源３Ｒに電気的に接続される。本実施の形態においては、第２発熱部３２（図２参照）を構成する発熱素子３Ａおよび発熱素子３Ｄの接続状態は、常時並列接続である。
【００６１】
第１発熱部３１（図２参照）を構成する発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃは、接続（ドロアー）コネクタ（図示せず）を通して主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５によって点灯／消灯制御される。主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５は、たとえばトライアックなどのスイッチング素子から構成される。
【００６２】
主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５における端子Ｃ５，Ｃ６の接続状態／非接続状態は、エンジンコントローラ３Ｔ（図１も参照）によって切り替えられる。発熱素子３Ａおよび発熱素子３Ｄは常時並列接続されており、接続（ドロアー）コネクタ（図示せず）には接続されていない。
【００６３】
発熱素子３Ｂは、端子Ｃ１および端子Ｃ３に接続されている。発熱素子３Ｃは、端子Ｃ２および端子Ｃ４に接続されている。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態は、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３によって、直列接続および並列接続にそれぞれ変更される。切り替えスイッチＳ１，Ｓ３における各端子の接続状態／非接続状態も、エンジンコントローラ３Ｔによって切り替えられる。
【００６４】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が直列接続に設定される場合（図３に示す状態）、切り替えスイッチＳ１は、端子Ｃ１および端子Ｃ２を非接続状態に設定する。切り替えスイッチＳ３は、端子Ｃ１および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６５】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が並列接続に設定される場合（図示せず）、切り替えスイッチＳ１は、端子Ｃ１および端子Ｃ２を接続状態に設定する。切り替えスイッチＳ３は、端子Ｃ３および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６６】
図４に示すように、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５における端子Ｃ５，Ｃ６の接続状態／非接続状態は、リレーＲ１によって変更されてもよい。また、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３における各端子の接続状態／非接続状態は、リレーＲ２によって変更されてもよい。この場合、リレーＲ１，Ｒ２は、エンジンコントローラ３Ｔによって駆動される。
【００６７】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が直列接続に設定される場合（図４に示す状態）、リレーＲ２によって、切り替えスイッチＳ１は端子Ｃ１および端子Ｃ２を非接続状態に設定し、切り替えスイッチＳ３は端子Ｃ１および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６８】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が並列接続に設定される場合（図示せず）、リレーＲ２によって、切り替えスイッチＳ１は端子Ｃ１および端子Ｃ２を接続状態に設定し、切り替えスイッチＳ３は端子Ｃ３および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６９】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が変更されることによって、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５がＯＮ状態の時において、発熱素子３Ｂ，３Ｃにおける消費電力および発熱量が変更される。
【００７０】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの各々が、たとえば１ｋＷの消費電力（定格容量）を有するとする。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃが直列接続された場合、オームの法則に基づき、発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの全体としての消費電力は０．５ｋＷとなる。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃが並列接続された場合、オームの法則に基づき、発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの全体としての消費電力は２．０ｋＷとなる。並列接続の方が直列接続に比べて消費電力（発熱量）が大きくなる。
【００７１】
図５を参照して、たとえばアノード電極２がチャンバー１の略中央に配置されているとする。図５紙面上下方向において、アノード電極２の端面２Ｙとチャンバー１の内壁１Ｙとの間には間隔ＬＹが設けられている。図５紙面右方向において、アノード電極２の端面２Ｘとチャンバー１の内壁１Ｘとの間には間隔ＬＸが設けられている。
【００７２】
間隔ＬＹは間隔ＬＸよりも小さい（間隔ＬＹ＜間隔ＬＸ）。アノード電極２が発熱体３によって加熱される際、チャンバー１によるアノード電極２の脱熱量は、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分の方がアノード電極２の中央付近の部分よりも大きくなる。アノード電極２においては、端面２Ｙ側の部分の方が中央付近の部分よりもチャンバー１によって多くの熱を奪われる。
【００７３】
本実施の形態においては、常時並列接続された発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）によって、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分が加熱される。一方で、並列接続／直列接続が変更可能な発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）によって、アノード電極２の中央側の部分が加熱される。
【００７４】
発熱素子３Ｂ，３Ｃが並列接続されると、発熱素子３Ａ〜３Ｄのすべてがアノード電極２を略均一に加熱する。この場合、チャンバー１の脱熱によって、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分の温度は、アノード電極２の中央側の部分（発熱素子３Ｂ，３Ｃが配設されている部分）に比べて低くなる。
【００７５】
上記の温度差を無くすために、エンジンコントローラ３Ｔ（図１参照）は、温度センサ８が測定した発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度に基づいて、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたりする。エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御によって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御によって、アノード電極の温度は、面方向に均一に、室温〜３００℃に設定されることが可能となる。
【００７６】
エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御は、基板Ｓに対するプラズマ処理中に行なわれてもよく、プラズマ処理の前後に行なわれてもよい。
【００７７】
詳細は図６を参照して後述されるが、プラズマ処理装置１００の起動時（加熱装置２００の起動時）には、エンジンコントローラ３Ｔは発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を全て並列接続にするとよい。発熱体３としての発熱量が最大になる。アノード電極２の温度は、所望の設定温度にまで短い時間で到達することが可能となる。
【００７８】
アノード電極２の温度が所望の設定温度に到達した後は、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたりするとよい。アノード電極２の温度は、所望の設定温度に維持されることが可能となる。
【００７９】
基板Ｓを加熱する段階において、必要に応じて、エンジンコントローラ３Ｔは発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を全て並列接続にしてもよい。発熱体３としての発熱量が最大になる。基板Ｓの温度は所望の設定温度にまで短い時間で到達することが可能となる。
【００８０】
基板Ｓの温度が所望の設定温度に到達した後は、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり（または変更の回数を低減したり）、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたり（またはＯＮ／ＯＦＦの回数を低減したり）するとよい。基板Ｓの温度は、所望の設定温度に維持されることが可能となる。
【００８１】
（加熱装置２００の起動時の動作）
図６（および図３）を参照して、加熱装置２００の立ち上げ時（プラズマ処理装置１００の立ち上げ時）における加熱装置２００の動作フローについて説明する。
【００８２】
加熱装置２００の立ち上げは、プラズマ処理装置１００の電源ＯＮによって開始される（ステップＳＴ１）。エンジンコントローラ３Ｔに電力が供給され、エンジンコントローラ３Ｔはウォームアップのための前多回転を開始する（ステップＳＴ２）。前多回転によって、加熱装置２００における発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）が駆動され、他の所定の周辺機器もプラズマ処理のための準備動作に入る。
【００８３】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱体３を駆動した後、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３および主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を操作する。切り替えスイッチＳ１，Ｓ３の操作によって、発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態は並列接続に設定される。主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５の操作によって、発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）は所定のＤｕｔｙ値（電力投入比率）で駆動される（ステップＳＴ３）。
【００８４】
エンジンコントローラ３Ｔは、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を制御することによって、発熱素子３Ａ〜３Ｄに対して電力投入する位相角または端数などを変化させ、Ｄｕｔｙ値を所定の値に制御する。発熱素子３Ａ〜３Ｄは、交流電源３Ｒから主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を通して供給された電力により加熱される。発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度は徐々に上昇する。
【００８５】
発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度が上昇している際、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇カーブ（単位時間当たりの温度上昇率）を、熱電対またはサーミスタ等の温度センサ８（図２参照）によってモニタリングする。エンジンコントローラ３Ｔは、予めエンジンコントローラ３Ｔ内に記録保持されている所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔ（基準温度上昇率）に対して、モニタリングしている発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔを比較する（ステップＳＴ４）。上記の所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔ（基準温度上昇率）は、基板Ｓに対する仕様、またはプラズマ処理中の環境などに応じて適宜設定される。
【００８６】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔが所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔよりも低い（温度上昇率ΔＴ／Δｔ＞温度上昇率ΔＴ’／Δｔを満足する）と判断したときは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの並列接続を維持する。
【００８７】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔが所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔよりも高いと判断したときは、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３を操作して、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続に切り替える（ステップＳＴ５）。アノード電極２は、並列接続された発熱素子３Ａ，３Ｄと、直列接続された発熱素子３Ｂ，３Ｃとによって加熱される。
【００８８】
エンジンコントローラ３Ｔは、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３および主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を操作することによって、アノード電極２の温度が所望の値に到達するように制御する（ステップＳＴ６）。
【００８９】
当該制御においては、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３によって、発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態は直列接続／並列接続に適宜切り替えられ、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５によって、電力投入する位相角または波数が変化され、発熱素子３Ａ〜３Ｄは所定のＤｕｔｙ値に制御された電力によって駆動される。
【００９０】
アノード電極２の温度が所望の値に到達した時点で、エンジンコントローラ３Ｔによる前多回転が終了する（ステップＳＴ７）。エンジンコントローラ３Ｔは、その後、スタンバイ状態に入る（ステップＳＴ８）。
【００９１】
（作用・効果）
プラズマ処理装置１００に備えられた加熱装置２００においては、発熱素子３Ａ，３Ｄが常時並列接続されるのに対し、発熱素子３Ｂ，３Ｃは直列接続／並列接続がそれぞれ切り替えられる。たとえばチャンバー１による脱熱（温度低下）に対し、発熱素子３Ｂ，３Ｃが直列接続／並列接続およびＯＮ／ＯＦＦに切り替えられることによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。
【００９２】
プラズマ処理装置１００によれば、加熱装置２００が基板Ｓを面方向において均一に加熱することによって、均一な厚さを有する堆積膜が基板Ｓ上に成膜されたり、所望の特性を有する半導体素子ＳＥ（図１参照）が基板Ｓ上に形成されたりすることが可能となる。
【００９３】
［実施の形態１における他の構成］
上述の実施の形態１においては、加熱装置２００が、外側に配設される２本の発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）と内側に配設される２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）とを含むという態様に基づいて説明した。加熱装置２００は、４本以上の発熱素子を有していてもよい。エンジンコントローラ３Ｔとしては、複数のうちいずれか同士または複数同士の発熱素子の接続状態を、直列接続および並列接続にそれぞれ変更すればよい。
【００９４】
たとえば、内側に配設される第１発熱部３１が３本の発熱素子を有する場合、３本のうち２本の発熱素子が直列接続され、他の１本の発熱素子が並列接続される。３本全ての発熱素子が直列接続されてもよい。３本のうち１本の発熱素子は、成膜プロセス時におけるアノード電極２の温度分布に従い、温度安定時には非通電としてもよい。これらは、成膜プロセス時における基板Ｓの温度分布に従い選択されてもよい。直列接続される発熱素子の数が４本以上の場合であっても、基板Ｓに対する加熱量が面方向において均一となるように、上記と同様に様々な接続方法から選択されるとよい。
【００９５】
上述の実施の形態１においては、２本の発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）が外側に配設され、２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）が内側に配設されるという態様に基づいて説明した。各発熱素子３Ａ〜３Ｄの配置は、チャンバー１のような外部要因による脱熱等に応じて、基板Ｓに対する加熱量が均一となるように適宜最適化されるとよい。
【００９６】
上述の実施の形態１においては、発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）がアノード電極２に内蔵されている。発熱体３は、アノード電極２の裏面側に設置されてもよい。
【００９７】
アノード電極２は、より均一で精密な温度制御を行うために、発熱体３と共に冷却用媒体配管を内蔵していてもよい。冷却用媒体配管は、アノード電極２内において、たとえば発熱素子３Ａ〜３Ｄの周りを取り囲むように配設される。冷却用媒体配管を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有していることが好ましく、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、鉄、ニッケルまたはステンレス鋼である。
【００９８】
冷却用媒体配管は、内部に冷却媒体が供給されることによって、アノード電極２を冷却する。冷却媒体としては、水およびフッ素系不活性液体（フロリナートなど）や、不活性オイルなどの熱媒、もしくはアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスなどが使用される。
【００９９】
上述の実施の形態１においては、加熱装置２００がプラズマ処理装置１００にそなえられるという態様に基づいて説明した。加熱装置２００としては、プラズマ処理装置１００以外の他の装置（たとえば、画像形成装置またはＣａｔ（触媒）ＣＶＤ装置など）にも搭載されることが可能である。
【０１００】
［実施の形態２］
図７および図８を参照して、本実施の形態におけるプラズマ処理装置および加熱装置について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。
【０１０１】
図７は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置に備えられる加熱装置２０１を示す平面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置の全体的な構成は、上述の実施の形態１におけるプラズマ処理装置１００（図１参照）と略同様に構成される。図８は、加熱装置２０１に含まれる発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｈ）、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路図である。
【０１０２】
図７に示すように、加熱装置２０１は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（図８参照）、交流電源３Ｒ、および温度センサ８を備える。アノード電極２はアルミニウム合金から構成される。アノード電極２の表面２Ｓ上に、被加熱物として基板Ｓ（図１参照）が配置される。発熱体３および温度センサ８は、アノード電極２の内部に設けられる。熱電対などから構成される温度センサ８は、アノード電極２の略中央に位置している。
【０１０３】
発熱体３は、８本の発熱素子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈを含む。各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、シーズヒータから構成される。各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈにおける電力配分は７５０Ｗである。各発熱素子３０Ａ〜３０ＨはＵ字状に形成され、同一平面上において等間隔で配置されている。
【０１０４】
８本のうち２本の発熱素子３０Ａ，３０Ｈによって第２発熱部３２が構成される。８本のうち残りの６本の発熱素子３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇによって第１発熱部３１が構成される。第２発熱部３２は、第１発熱部３１の外側に位置している。
【０１０５】
図８に示すように、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、抵抗値Ｒを有し、交流電源３Ｒに電気的に接続される。本実施例においては、第２発熱部３２（図７参照）を構成する発熱素子３０Ａおよび発熱素子３０Ｈの接続状態は、常時並列接続である。
【０１０６】
各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、エンジンコントローラ３Ｔによる操作によって、たとえば次の直列接続・並列接続混在状態（図８に示される状態）および全並列接続状態（図示せず）に切り替えられることができる。
【０１０７】
（直列接続・並列接続混在状態）
図８を参照して、直列接続・並列接続混在状態においては、切り替えスイッチＳ１１は端子Ｃ１１および端子Ｃ１２を開いている。切り替えスイッチＳ１３は端子Ｃ１３および端子Ｃ１４を開いている。切り替えスイッチＳ１５は端子Ｃ１５および端子Ｃ１６を開いている。切り替えスイッチＳ１７は端子Ｃ１５および端子Ｃ１８を接続している。
【０１０８】
直列接続・並列接続混在状態においては、発熱素子３０Ｂおよび発熱素子３０Ｇは、交流電源３Ｒに電気的に接続されていない。発熱素子３０Ｃおよび発熱素子３０Ｄの接続状態は、並列接続となる。発熱素子３０Ｅおよび発熱素子３０Ｆの接続状態は、並列接続となる。これらの２つの並列接続同士は、切り替えスイッチＳ１７によって直列に接続されている。直列接続・並列接続混在状態は、最大２２５０Ｗの発熱が可能となり、たとえば成膜プロセス時に使用されることができる。
【０１０９】
（全並列接続状態）
全並列接続状態（図示せず）においては、切り替えスイッチＳ１１は端子Ｃ１１および端子Ｃ１２を接続する。切り替えスイッチＳ１３は端子Ｃ１３および端子Ｃ１４を接続する。切り替えスイッチＳ１５は端子Ｃ１５および端子Ｃ１６を接続する。切り替えスイッチＳ１７は端子Ｃ１７および端子Ｃ１８を接続する。
【０１１０】
全並列接続状態においては、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈ同士の接続状態はすべて並列接続となる。全並列接続状態は、最大６０００Ｗの発熱が可能となり、たとえばプラズマ処理装置の立ち上げ時等に使用されることができる。
【０１１１】
（作用・効果）
本実施の形態における加熱装置２０１を備えたプラズマ処理装置においても、エンジンコントローラ３Ｔが、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列接続・並列接続混在状態および全並列接続状態にそれぞれ変更する。当該変更によって、たとえばチャンバー１（図１参照）による脱熱（温度低下）に対し、発熱素子３０Ｂ〜３０Ｇが直列接続／並列接続およびＯＮ／ＯＦＦに切り替えられることによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。
【０１１２】
加熱装置２０１が基板Ｓを面方向において均一に加熱することによって、均一な厚さを有する堆積膜が基板Ｓ上に成膜されたり、所望の特性を有する半導体素子ＳＥ（図１参照）が基板Ｓ上に形成されたりすることが可能となる。
【０１１３】
［実施例］
図９および図１０を参照して、上述の実施の形態２における加熱装置２０１を備えたプラズマ処理装置を使用して行なった実施例について説明する。本実施例においては、プラズマ処理装置内において、１０００ｍｍ×１４００ｍｍの基板Ｓをアノード電極２の表面２Ｓ上に配置した。
【０１１４】
加熱装置２０１を使用して基板Ｓを加熱しつつ、基板Ｓに対して成膜プロセスを実施した。なお、本実施例における成膜プロセス工程では、基板Ｓ上に接続した温度センサへの成膜を避けるために、ＳｉＨ４などのガスを使用せずに、ＡｒやＨｅなどの不活性ガスのみをプラズマ化することで、成膜せずに基板上の温度測定を行った。基板Ｓの温度が面方向において均一となるように、エンジンコントローラ３Ｔは直列接続・並列接続混在状態において、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列状態／並列状態にそれぞれ変更した。
【０１１５】
図９に示すように、成膜プロセス時において、測定点（測定箇所）Ｐ１〜Ｐ５における基板Ｓの温度の経時的な変化を測定した。測定点Ｐ１は、基板Ｓの略中央部分に位置する。測定点Ｐ２は、基板Ｓの長辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ３は、基板Ｓの測定点Ｐ２とは反対側の長辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ４は、基板Ｓの短辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ５は、基板Ｓの角部付近に位置する。
【０１１６】
図１０は、約３５００秒の成膜プロセス時において、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における基板Ｓの温度の経時的な変化を示す図である。各グラフ線（Ｐ１〜Ｐ５）から、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における温度は、（次述する比較例に比べて）相互に略近似した状態で推移していることが読み取れる。エンジンコントローラ３Ｔが、成膜プロセス時において、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列状態／並列状態にそれぞれ変更することによって、基板Ｓの端部と中央部との間の温度差がなくなり（または低減され）、温度分布が（次述する比較例に比べて）均一となっていることがわかる。
【０１１７】
［比較例］
図１１および図１２を参照して、上述の実施例に対する比較例について説明する。図１１に示すように、当該比較例においては、発熱素子３０Ａ〜３０Ｈのすべてが、常時接続状態となっている。当該構成は、上述の実施の形態２における全並列接続状態に相当する。
【０１１８】
図１２は、上述の実施例と同様に、成膜プロセス時における基板Ｓ（各測定点Ｐ１〜Ｐ５）の温度の経時的な変化を示す図である。各グラフ線（Ｐ１〜Ｐ５）から、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における温度は、上述の実施例（図１０参照）と比較して図１２上下方向にばらついた状態で推移していることが読み取れる。基板Ｓの端部と中央部との間に温度差が見られる。
【０１１９】
実施例および比較例の対比結果から、エンジンコントローラ３Ｔが、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列接続・並列接続混在状態および全並列接続状態にそれぞれ変更することによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となることがわかる。
【０１２０】
［他の実施例］
図１３は、他の実施例として、上述の実施の形態２における全並列接続状態および直列接続・並列接続混在状態でそれぞれプラズマ処理装置１００を立ち上げた時のアノード電極２の温度の経時的な変化を示している。
【０１２１】
図１３に示すように、全並列接続状態（６０００Ｗ）を示すグラフ線は、直列接続・並列接続混在状態（２２５０Ｗ）を示すグラフ線に比べて約１／３の時間で所望の設定温度に達していることがわかる。他の実施例における結果からも、プラズマ処理装置１００の立ち上げ時には、エンジンコントローラ３Ｔは各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈを全並列接続状態に設定するとよいことがわかる。
【０１２２】
以上、本発明に基づいた各実施の形態および各実施例について説明したが、今回開示された各実施の形態および各実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明における加熱装置は、どのようなプラズマ処理装置にも組み込まれることが可能である。本発明におけるプラズマ処理装置は、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスの製造のために利用されることが可能である。本発明における半導体素子の形成方法は、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスの製造に使用されることが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ チャンバー、１Ｘ，１Ｙ 内壁、２ アノード電極、２Ａ 上部体、２Ｂ 下部体、２Ｍ アノード電極支持体、２Ｓ 表面、２Ｘ，２Ｙ 端面、３ 発熱体、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ 発熱素子（電気抵抗ヒータ）、３Ａ１，３Ａ２，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｄ１，３Ｄ２ 延在部、３Ｒ 交流電源（電力供給手段）、３Ｔ エンジンコントローラ（接続状態変更手段）、４ カソード電極、４Ｍ カソード電極支持体、４Ｒ プラズマ励起電源、４Ｓ 表面、４Ｔ インピーダンス整合器、５Ｍ 保持脚、５ 内部構造体、６ ガス導入部（反応性ガス供給手段）、７ 排気管、７Ａ 圧力制御器、７Ｂ 真空ポンプ、７Ｃ 除害装置、８ 温度センサ（温度検出手段）、３１ 第１発熱部、３２ 第２発熱部、１００ プラズマ処理装置、２００，２０１ 加熱装置、Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１１〜Ｃ１８ 端子、ＬＸ，ＬＹ 間隔、Ｐ１〜Ｐ５ 測定点、Ｒ 抵抗値、Ｒ１，Ｒ２ リレー、Ｓ 基板（被加熱物）、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７ 切り替えスイッチ、Ｓ５ 主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ＳＥ 半導体素子、ＳＭ 基板保持部材、ＳＴ１〜ＳＴ８ ステップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、プラズマ処理装置、および半導体素子の形成方法に関し、特に、被処理物を加熱する加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置は被加熱物を加熱する。加熱装置は、たとえばプラズマ処理装置内に設けられる。加熱装置がプラズマ処理装置内に設けられる場合、加熱装置は被処理物として半導体基板などの基板を加熱する。
【０００３】
プラズマ処理装置は、ウエハまたは基板等にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置によって、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、または発光素子などの電子デバイスが製造される。これらの電子デバイスが組み立てられることによって、液晶パネルまたは太陽電池パネル等が製造される。
【０００４】
プラズマ処理装置は、プラズマ放電により反応性ガスをプラズマ状態に変化させる。反応性ガスから、活性な励起分子、ラジカル、またはイオンが生成されることによって、基板上に所定のプラズマ処理が施される。プラズマ処理中またはプラズマ処理の前後において、基板は加熱装置によって室温〜約３００℃に加熱される。
【０００５】
近年、液晶パネル等の大きさに合わせて、プラズマ処理装置も大きくなる傾向にある。プラズマ処理装置によって製造される液晶パネル等の特性の向上および生産性の向上のためには、基板の温度が面方向において均一となるように基板が加熱される必要がある。下記の特許文献１，２は、プラズマ処理装置における加熱に関する技術を開示している。
【０００６】
特開平８−３１６１５０号公報（特許文献１）は、プラズマ処理装置における堆積膜形成装置に関する技術を開示している。当該堆積膜形成装置においては、基板を所望の温度に設定する基板加熱手段の発熱量が、基板の長さ方向のいずれか一方の端部側または両方の端部側で多く、中央部で少なくなるように設定される。同公報は、当該堆積膜形成装置によれば、電子写真感光体の特性のばらつきを抑制し、膜剥がれ等に対する耐久性を向上できると述べている。
【０００７】
特開平７−１８４４７号公報（特許文献２）は、プラズマ処理装置における熱処理装置に関する技術を開示している。当該熱処理装置においては、同じ長さの線材からなる発熱抵抗体が、加熱ゾーン毎で縦方向に延ばされて上下で交互にＵ字状に折り返される。折返し部は加熱ゾーン間での境界位置を越えており、隣接する加熱ゾーン間での折返し部同士は噛み合っている。同公報は、当該熱処理装置によれば、組立手順および加工手順を共通化してコストを低減できると述べている。
【０００８】
特開２００５−２５８３１７号公報（特許文献３）は、プラズマ処理装置とは技術分野等が異なるが、画像形成装置における加熱に関する技術を開示している。当該画像形成装置は、少なくとも２本のヒータと、ヒータの接続状態を並列接続および直列接続に変更できるヒータ接続回路変更手段とを備える。ヒータ接続回路変更手段がＯＦＦ状態の時は、各ヒータ同士は直列接続となる。ヒータ接続回路変更手段のＯＮ状態の時は、各ヒータ同士は並列接続となる。各ヒータの必要電力あるいは熱量に応じて接続状態が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−３１６１５０号公報
【特許文献２】特開平７−１８４４７号公報
【特許文献３】特開２００５−２５８３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、被処理物の面方向における温度を簡便な方法によって均一にすることができる加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づく加熱装置は、表面上に被加熱物が配置される板状部材と、上記表面に沿うように配設され、上記表面上に配置された上記被加熱物を加熱する４つの発熱素子と、４つの上記発熱素子に接続された電力供給手段と、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、４つのうちいずれかまたは複数の上記発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、を備え、上記接続状態変更手段は、上記温度検出手段が検出した上記発熱素子の温度に基づいて、上記被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【００１２】
好ましくは、上記４つの発熱素子は、２つの上記発熱素子を含む第１発熱部と、上記第１発熱部の外側に位置し他の２つの上記発熱素子を含む第２発熱部と、を有し、上記第１発熱部は、上記被加熱物の中央側の部分を加熱し、上記第２発熱部は、上記被加熱物の外周側の部分を加熱する。
【００１３】
好ましくは、上記第１発熱部における接続状態は、上記被加熱物が所望の温度に到達するまで加熱される際には、上記接続状態変更手段によって並列接続に設定され、上記被加熱物が所望の温度に到達した後は、上記第１発熱部における接続状態は、上記被加熱物に対する加熱量が略一定となるように上記接続状態変更手段によって並列接続および直列接続が切り替えられる。
【００１４】
好ましくは、上記第２発熱部における接続状態は、常時並列接続である。好ましくは、４つのうちいずれかまたは複数の上記発熱素子は、電気抵抗ヒータから構成される。好ましくは、４つの上記発熱素子における個々の消費電力は略同一である。
【００１５】
好ましくは、４つの上記発熱素子の各々は、上記板状部材の上記表面に沿って延びる延在部を含み、４つの上記発熱素子の各々は、上記延在部が同一平面上において相互に等間隔かつ平行となるように配置されている。
【００１６】
好ましくは、上記接続状態変更手段は、４つのうちいずれか同士または複数同士の上記発熱素子の接続状態を、スイッチまたはリレーによって直列接続および並列接続にそれぞれ変更する。
【００１７】
本発明に基づくプラズマ処理装置は、本発明に基づく上記に記載の加熱装置と、内部を密封可能なチャンバーと、上記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、上記反応性ガスをプラズマ放電させるカソード電極およびアノード電極と、を備え、上記加熱装置における上記板状部材は、上記カソード電極または上記アノード電極であり、上記被加熱物は、半導体基板である。
【００１８】
本発明に基づく半導体素子の形成方法は、本発明に基づく上記のプラズマ処理装置を使用して、上記半導体基板の表面に半導体素子を形成する工程を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理物の面方向における温度を簡便な方法によって均一にすることができる加熱装置、その加熱装置を備えたプラズマ処理装置、およびそのプラズマ処理装置を使用する半導体素子の形成方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１におけるプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１における加熱装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施の形態１における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図４】実施の形態１における加熱装置（変形例）に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図５】実施の形態１におけるプラズマ処理装置および加熱装置を模式的に示す平面図である。
【図６】実施の形態１におけるプラズマ処理装置（加熱装置）の立ち上げ時の動作フローを示す図である。
【図７】実施の形態２における加熱装置を模式的に示す平面図である。
【図８】実施の形態２における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図９】実施例において測定した基板の各測定点（測定箇所）を示す図である。
【図１０】実施例において測定した基板の温度の各測定点における経時的な変化を示す図である。
【図１１】比較例における加熱装置に含まれる発熱体、交流電源、およびエンジンコントローラの接続態様を示す電気回路図である。
【図１２】比較例において測定した基板の温度の各測定点における経時的な変化を示す図である。
【図１３】他の実施例として、全並列接続状態および直列接続・並列接続混在状態でそれぞれプラズマ処理装置（加熱装置）を起動したときのアノード電極の温度の経時的な変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００２２】
［実施の形態１］
（プラズマ処理装置１００）
図１は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施の形態における加熱装置２００を模式的に示す斜視図である。加熱装置２００は、プラズマ処理装置１００に備えられる。
【００２３】
図１を参照して、プラズマ処理装置１００は、チャンバー１、アノード電極２（板状部材）、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（接続状態変更手段）、交流電源３Ｒ（電力供給手段）、カソード電極４、インピーダンス整合器４Ｔ、プラズマ励起電源４Ｒ、内部構造体５、ガス導入部６（反応性ガス供給手段）、排気管７、圧力制御器７Ａ、真空ポンプ７Ｂ、除害装置７Ｃ、および温度センサ８（温度検出手段）（図２参照）を備える。
【００２４】
詳細は後述されるが、本実施の形態における加熱装置２００は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ、交流電源３Ｒ、および温度センサ８（図２参照）から構成される。発熱体３は、エンジンコントローラ３Ｔおよび交流電源３Ｒに順に接続されている。
【００２５】
チャンバー１は中空状に形成され、その内部は密閉されることができる。チャンバー１は、真空容器として十分な強度を有する部材から構成される。チャンバー１を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼またはアルミニウム合金である。チャンバー１の内部は、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂによって任意の真空度に制御される。
【００２６】
チャンバー１を構成する各部材同士の嵌合部分は、Ｏリングなどの真空シール部材（図示せず）によって完全に密閉される。真空シール部材としては、デュポンエラストマー株式会社製のバイトン（登録商標）やカルレッツ（登録商標）などのフッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００２７】
チャンバー１は接地される。チャンバー１の底面には、保持脚５Ｍが設けられる。保持脚５Ｍは、枠状の角材から構成される内部構造体５を固定支持する。保持脚５Ｍを構成する部材は、内部構造体５、アノード電極２、発熱体３、カソード電極４、および基板Ｓ等の重量を支え得る十分な強度を有する。
【００２８】
内部構造体５を構成する部材は、アノード電極２、発熱体３、カソード電極４、および基板Ｓ等の重量を支え得る十分な強度を有し、たとえばステンレス鋼またはアルミニウム合金である。排気管７は、チャンバー１の内部と連通するように設けられる。排気管７は、圧力制御器７Ａ、真空ポンプ７Ｂ、および除害装置７Ｃに順に接続される。
【００２９】
（アノード電極２）
アノード電極２は、チャンバー１内に配置され、接地される。アノード電極２は、その４隅に配置されたアノード電極支持体２Ｍによって、内部構造体５に固定支持される。アノード電極２を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼、アルミニウム合金、またはカーボンである。
【００３０】
詳細は図２を参照して後述されるが、アノード電極２は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂが相互に接合されることによって板状に構成される。発熱体３および温度センサ８（図２参照）は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂに挟み込まれるようにして、アノード電極２の内部に設けられる。
【００３１】
アノード電極２の表面２Ｓ上に基板Ｓが配置される。基板Ｓは、内部構造体５に固定された基板保持部材ＳＭによって固定される。基板Ｓに所定のプラズマ処理が施されることによって半導体素子ＳＥが基板Ｓの表面に形成される。半導体素子ＳＥが形成された基板Ｓから、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスが製造される。
【００３２】
アノード電極２の大きさは、基板Ｓの大きさに合わせて設定される。基板Ｓの大きさが９００〜１２００ｍｍ×４００ｍｍ×９００ｍｍの場合、アノード電極２の大きさは、たとえば１０００〜１５００ｍｍ×６００ｍｍ〜１０００ｍｍに設定される。
【００３３】
アノード電極２の下面と内部構造体５の底面との間には、アノード電極２からの熱輻射による内部構造体５の熱上昇を抑えるために、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍの間隔が設けられる。
【００３４】
アノード電極支持体２Ｍによるアノード電極２の支持寸法は、アノード電極２が撓まないように設定され、たとえば３０ｍｍ×５０ｍｍである。アノード電極支持体２Ｍを構成する部材は、熱伝導による内部構造体５の熱上昇を抑えるために小さな熱伝導率を有することが好ましく、たとえばジルコニア（酸化ジルコニウム）である。
【００３５】
アノード電極支持体２Ｍと内部構造体５との接触面積を小さくするために、アノード電極支持体２Ｍには、アノード電極支持体２Ｍの強度を損なわない範囲で深さ１ｍｍ〜５ｍｍ程度の掘り込み（図示せず）が設けられるとよい。
【００３６】
（カソード電極４）
カソード電極４は、チャンバー１内においてアノード電極２に対して平行に配置される。アノード電極２とカソード電極４との間において放電部が形成され、当該放電部においてプラズマ放電が発生する。カソード電極４は、その４隅に配置されたカソード電極支持体４Ｍによって、内部構造体５に固定支持される。カソード電極４を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有することが好ましく、たとえばステンレス鋼、アルミニウム合金、またはカーボンである。カソード電極４に用いられる真空シール部材（図示せず）としては、フッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００３７】
カソード電極４の大きさは、アノード電極２と同様に、基板Ｓの大きさに合わせて設定される。基板Ｓの大きさが９００〜１２００ｍｍ×４００ｍｍ×９００ｍｍの場合、カソード電極４の大きさは、たとえば１０００〜１５００ｍｍ×６００ｍｍ〜１０００ｍｍに設定される。
【００３８】
カソード電極４は、表面４Ｓに多数の貫通穴（図示せず）が設けられる。当該貫通穴は穴あけ加工により形成される。各貫通穴は、たとえば直径が約０．１ｍｍ〜２ｍｍ、ピッチが数ｍｍ〜数ｃｍである。各貫通孔は、カソード電極４の内部に設けられた空洞管（図示せず）に連通する。各貫通孔およびこの空洞管を通して、ガス導入部６から導入された反応性ガスが基板Ｓ上に供給される。
【００３９】
カソード電極４とアノード電極２との間隔（距離）は、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度に設定され、その寸法精度は数％以下であることが好ましい。本実施の形態においては、カソード電極４とアノード電極２との間隔（距離）は２ｍｍ〜３０ｍｍであり、その寸法精度は１％以下である。
【００４０】
カソード電極支持体４Ｍによるカソード電極４の支持寸法は、カソード電極４が撓まないように範囲でできるだけ小さく設定され、たとえば１００ｍｍ×５０ｍｍである。当該支持寸法が小さいと、カソード電極４から内部構造体５への熱の伝達が抑制される。カソード電極支持体４Ｍを構成する部材は、電気絶縁性に加えて、カソード電極４を十分に保持可能な強度を有することが好ましく、たとえばセラミックス、ジルコニア、アルミナ（酸化アルミニウム）、またはガラスである。
【００４１】
カソード電極４は、インピーダンス整合器４Ｔを通してプラズマ励起電源４Ｒから電力が供給される。プラズマ励起電源４Ｒは、たとえば交流周波数が１．００〜１０８．４８ＭＨｚ、出力電力が１０Ｗ〜１００ｋＷの性能を有する。本実施の形態においては、プラズマ励起電源４Ｒは、交流周波数が１３．５６〜８１．４２ＭＨｚ、出力電力が１０Ｗ〜２０ｋＷの性能を有する。
【００４２】
ガス導入部６は、チャンバー１の外部から、カソード電極４に設けられた貫通孔を通してチャンバー１の内部に連通する。ガス導入部６を通して、基板Ｓ上に反応性ガスが供給される。基板Ｓ上に成膜処理が施される場合、反応性ガスは、たとえば、Ｈ２で希釈したＳｉＨ４（モノシラン）ガスに加えて、ＰＨ３（ホスフィン）ガス、Ｂ２Ｈ６（ジボラン）ガス、またはＣＯ２ガスを含む。
【００４３】
基板Ｓ上に反応性ガスが供給されている状態で、プラズマ励起電源４Ｒからカソード電極４に電力（高周波電力）が供給される。アノード電極２とカソード電極４との間の放電部においてプラズマ放電が発生する。プラズマ放電により反応性ガスがプラズマ状態に変化する。反応性ガスから、活性な励起分子、ラジカル、またはイオンが生成されることによって、基板Ｓ上に所定のプラズマ処理が施される。基板Ｓの表面に非晶質膜または結晶性膜などが成膜されることによって、半導体素子の形成方法として、基板Ｓの表面に半導体素子ＳＥが形成される。
【００４４】
放電部に供給する電力を大きくすると、より大きなプラズマ放電によって反応性ガスが励起される。反応性ガスの反応性が向上することによって、基板Ｓに対して高速なプラズマ処理を行うことができる。
【００４５】
プラズマ処理中またはプラズマ処理の前において、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂはチャンバー１内の圧力を適切な値に調節する。プラズマ処理の前後において、圧力制御器７Ａおよび真空ポンプ７Ｂはチャンバー１内の雰囲気を置換してもよい。詳細は後述されるが、プラズマ処理中またはプラズマ処理の前後において、基板Ｓの温度は加熱装置２００によって適切な値に調節される。
【００４６】
反応性ガスがプラズマ処理に使用された後、反応性ガスは排ガスとしてチャンバー１内に残留している。排ガス中に含まれる有害物質は、除害装置７Ｃによって除去される。以上のようにして、プラズマ処理装置１００は基板Ｓに対してプラズマ処理を施す。
【００４７】
（加熱装置２００）
図２および図３を参照して、プラズマ処理装置１００に備えられる加熱装置２００について説明する。図２は、加熱装置２００を示す斜視図である。図３は、加熱装置２００に含まれる発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路図である。
【００４８】
図２に示すように、加熱装置２００は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（図１および図３参照）、交流電源３Ｒ（図１および図３参照）、および温度センサ８を備える。アノード電極２の表面２Ｓ上に、被加熱物として基板Ｓ（図１参照）が配置される。
【００４９】
アノード電極２は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂが相互に接合されることによって板状に構成される。発熱体３および温度センサ８は、上部体２Ａおよび下部体２Ｂに挟み込まれるようにして、アノード電極２の内部に設けられる。アノード電極２に用いられる真空シール部材（図示せず）としては、フッ素系ゴムシール材が用いられるとよい。
【００５０】
発熱体３は、４本の発熱素子３Ａ〜３Ｄを含む。４本のうち２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃによって第１発熱部３１が構成される。４本のうち２本の発熱素子３Ａ，３Ｄによって第２発熱部３２が構成される。第１発熱部３１（発熱素子３Ｂ，３Ｃ）は、第２発熱部３２（発熱素子３Ａ，３Ｄ）の外側に位置している。第１発熱部３１は、表面２Ｓ上に配置された基板Ｓの中央側の部分を加熱することができる。第２発熱部３２は、表面２Ｓ上に配置された基板Ｓの外周側の部分を加熱することができる。
【００５１】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、平面視Ｕ字状に形成される。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、密閉型の発熱体である。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、たとえばシーズヒータのように、一本の線材が電気抵抗によって発熱される電気抵抗ヒータから構成されるとよい。シーズヒータは、管状に形成された金属性シーズの中に伝熱線としての発熱体（ニクロム線等）が挿入され、金属性シーズと発熱体との間に熱伝導性を有する高純度の無機絶縁物（ＭｇＯ等）の粉末が充填されることによって構成される。
【００５２】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄがシーズヒータから構成されている場合、電気エネルギーが１００％の割合で熱に変換されるため、エネルギーの使用効率が高い。熱量が電力量と等しいため、後述する温度センサ８によって容易にその熱量が計測され、温度制御も正確且つ容易に行なわれることが可能となる。また、商用電源（ＡＣ５０ｋＨｚ／６０ｋＨｚ）から電力をそのまま供給されることも可能となる。低温から高温まで、広い温度範囲にて使用されることができる。各種の反応性ガスや真空の雰囲気下において使用されることも可能である。
【００５３】
各発熱素子３Ａ〜３Ｄにおける消費電力（定格容量）は、それぞれ略同一に構成されるとよい。当該構成によれば、発熱素子３Ａ〜３Ｄとしての温度が上昇したとき、発熱素子３Ａ〜３Ｄの発熱量が大きい場合であっても、設定温度に到達したときの面方向における温度がより均一となり（バラツキが小さい）、温度制御が容易に行なわれることが可能となる。各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、誘導加熱またはマイクロ波加熱によって加熱されるように構成されていてもよく、ヒートポンプなどから構成されていてもよい。
【００５４】
発熱素子３Ａは、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延びる延在部３Ａ１および延在部３Ａ２を有している。延在部３Ａ１および延在部３Ａ２の先端同士はＵ字状に接続されている。同様に、発熱素子３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延びる延在部３Ｂ１，３Ｃ１，３Ｄ１および延在部３Ｂ２，３Ｃ２，３Ｄ２をそれぞれ有している。延在部３Ｂ１，３Ｃ１，３Ｄ１および延在部３Ｂ２，３Ｃ２，３Ｄ２の先端同士はそれぞれＵ字状に接続されている。
【００５５】
延在部３Ａ１，３Ａ２，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｄ１，３Ｄ２は、同一平面上において相互に等間隔かつ平行な位置関係にあり、アノード電極２の表面２Ｓに沿って延在している。当該構成によれば、発熱素子３Ａ〜３Ｄとしての部品種類を低減することが可能になり、発熱素子３Ａ〜３Ｄがアノード電極２に誤って組み付けられることもなくなる。
【００５６】
上部体２Ａおよび下部体２Ｂには、各発熱素子３Ａ〜３Ｄの形状にそれぞれ対応するように、断面視半円形状の長溝が設けられている。当該長溝によって、上部体２Ａと下部体２Ｂとの間に各発熱素子３Ａ〜３Ｄが固定配置されている。
【００５７】
温度センサ８は、密閉型の温度センサとして、たとえば熱電対またはサーミスタから構成される。温度センサ８は、アノード電極２の内部において、各発熱素子３Ａ〜３Ｄの近傍に配設される。
【００５８】
温度センサ８の数は、加熱制御される基板Ｓの面方向における温度分布の均一さの精度、または加熱制御される基板Ｓの使用用途等に応じて最適な値が選択される。コストの面からは、温度センサ８はアノード電極２の内部に１個だけ配設されていてもよい。この場合、温度センサ８はアノード電極２の表面２Ｓにおける中心付近の位置に設けられることが好ましい。
【００５９】
図３を参照して、各発熱素子３Ａ〜３Ｄ、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路について説明する。
【００６０】
図３に示すように、各発熱素子３Ａ〜３Ｄは、抵抗値Ｒを有し、交流電源３Ｒに電気的に接続される。本実施の形態においては、第２発熱部３２（図２参照）を構成する発熱素子３Ａおよび発熱素子３Ｄの接続状態は、常時並列接続である。
【００６１】
第１発熱部３１（図２参照）を構成する発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃは、接続（ドロアー）コネクタ（図示せず）を通して主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５によって点灯／消灯制御される。主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５は、たとえばトライアックなどのスイッチング素子から構成される。
【００６２】
主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５における端子Ｃ５，Ｃ６の接続状態／非接続状態は、エンジンコントローラ３Ｔ（図１も参照）によって切り替えられる。発熱素子３Ａおよび発熱素子３Ｄは常時並列接続されており、接続（ドロアー）コネクタ（図示せず）には接続されていない。
【００６３】
発熱素子３Ｂは、端子Ｃ１および端子Ｃ３に接続されている。発熱素子３Ｃは、端子Ｃ２および端子Ｃ４に接続されている。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態は、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３によって、直列接続および並列接続にそれぞれ変更される。切り替えスイッチＳ１，Ｓ３における各端子の接続状態／非接続状態も、エンジンコントローラ３Ｔによって切り替えられる。
【００６４】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が直列接続に設定される場合（図３に示す状態）、切り替えスイッチＳ１は、端子Ｃ１および端子Ｃ２を非接続状態に設定する。切り替えスイッチＳ３は、端子Ｃ１および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６５】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が並列接続に設定される場合（図示せず）、切り替えスイッチＳ１は、端子Ｃ１および端子Ｃ２を接続状態に設定する。切り替えスイッチＳ３は、端子Ｃ３および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６６】
図４に示すように、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５における端子Ｃ５，Ｃ６の接続状態／非接続状態は、リレーＲ１によって変更されてもよい。また、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３における各端子の接続状態／非接続状態は、リレーＲ２によって変更されてもよい。この場合、リレーＲ１，Ｒ２は、エンジンコントローラ３Ｔによって駆動される。
【００６７】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が直列接続に設定される場合（図４に示す状態）、リレーＲ２によって、切り替えスイッチＳ１は端子Ｃ１および端子Ｃ２を非接続状態に設定し、切り替えスイッチＳ３は端子Ｃ１および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６８】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が並列接続に設定される場合（図示せず）、リレーＲ２によって、切り替えスイッチＳ１は端子Ｃ１および端子Ｃ２を接続状態に設定し、切り替えスイッチＳ３は端子Ｃ３および端子Ｃ４を接続状態に設定する。
【００６９】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの接続状態が変更されることによって、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５がＯＮ状態の時において、発熱素子３Ｂ，３Ｃにおける消費電力および発熱量が変更される。
【００７０】
発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの各々が、たとえば１ｋＷの消費電力（定格容量）を有するとする。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃが直列接続された場合、オームの法則に基づき、発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの全体としての消費電力は０．５ｋＷとなる。発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃが並列接続された場合、オームの法則に基づき、発熱素子３Ｂおよび発熱素子３Ｃの全体としての消費電力は２．０ｋＷとなる。並列接続の方が直列接続に比べて消費電力（発熱量）が大きくなる。
【００７１】
図５を参照して、たとえばアノード電極２がチャンバー１の略中央に配置されているとする。図５紙面上下方向において、アノード電極２の端面２Ｙとチャンバー１の内壁１Ｙとの間には間隔ＬＹが設けられている。図５紙面右方向において、アノード電極２の端面２Ｘとチャンバー１の内壁１Ｘとの間には間隔ＬＸが設けられている。
【００７２】
間隔ＬＹは間隔ＬＸよりも小さい（間隔ＬＹ＜間隔ＬＸ）。アノード電極２が発熱体３によって加熱される際、チャンバー１によるアノード電極２の脱熱量は、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分の方がアノード電極２の中央付近の部分よりも大きくなる。アノード電極２においては、端面２Ｙ側の部分の方が中央付近の部分よりもチャンバー１によって多くの熱を奪われる。
【００７３】
本実施の形態においては、常時並列接続された発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）によって、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分が加熱される。一方で、並列接続／直列接続が変更可能な発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）によって、アノード電極２の中央側の部分が加熱される。
【００７４】
発熱素子３Ｂ，３Ｃが並列接続されると、発熱素子３Ａ〜３Ｄのすべてがアノード電極２を略均一に加熱する。この場合、チャンバー１の脱熱によって、アノード電極２の端面２Ｙ側の部分の温度は、アノード電極２の中央側の部分（発熱素子３Ｂ，３Ｃが配設されている部分）に比べて低くなる。
【００７５】
上記の温度差を無くすために、エンジンコントローラ３Ｔ（図１参照）は、温度センサ８が測定した発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度に基づいて、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたりする。エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御によって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御によって、アノード電極の温度は、面方向に均一に、室温〜３００℃に設定されることが可能となる。
【００７６】
エンジンコントローラ３Ｔによる発熱素子３Ｂ，３Ｃの制御は、基板Ｓに対するプラズマ処理中に行なわれてもよく、プラズマ処理の前後に行なわれてもよい。
【００７７】
詳細は図６を参照して後述されるが、プラズマ処理装置１００の起動時（加熱装置２００の起動時）には、エンジンコントローラ３Ｔは発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を全て並列接続にするとよい。発熱体３としての発熱量が最大になる。アノード電極２の温度は、所望の設定温度にまで短い時間で到達することが可能となる。
【００７８】
アノード電極２の温度が所望の設定温度に到達した後は、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたりするとよい。アノード電極２の温度は、所望の設定温度に維持されることが可能となる。
【００７９】
基板Ｓを加熱する段階において、必要に応じて、エンジンコントローラ３Ｔは発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態を全て並列接続にしてもよい。発熱体３としての発熱量が最大になる。基板Ｓの温度は所望の設定温度にまで短い時間で到達することが可能となる。
【００８０】
基板Ｓの温度が所望の設定温度に到達した後は、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続／並列接続に変更したり（または変更の回数を低減したり）、発熱素子３Ｂ，３ＣのＯＮ／ＯＦＦ（点灯／消灯）を切り替えたり（またはＯＮ／ＯＦＦの回数を低減したり）するとよい。基板Ｓの温度は、所望の設定温度に維持されることが可能となる。
【００８１】
（加熱装置２００の起動時の動作）
図６（および図３）を参照して、加熱装置２００の立ち上げ時（プラズマ処理装置１００の立ち上げ時）における加熱装置２００の動作フローについて説明する。
【００８２】
加熱装置２００の立ち上げは、プラズマ処理装置１００の電源ＯＮによって開始される（ステップＳＴ１）。エンジンコントローラ３Ｔに電力が供給され、エンジンコントローラ３Ｔはウォームアップのための前多回転を開始する（ステップＳＴ２）。前多回転によって、加熱装置２００における発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）が駆動され、他の所定の周辺機器もプラズマ処理のための準備動作に入る。
【００８３】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱体３を駆動した後、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３および主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を操作する。切り替えスイッチＳ１，Ｓ３の操作によって、発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態は並列接続に設定される。主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５の操作によって、発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）は所定のＤｕｔｙ値（電力投入比率）で駆動される（ステップＳＴ３）。
【００８４】
エンジンコントローラ３Ｔは、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を制御することによって、発熱素子３Ａ〜３Ｄに対して電力投入する位相角または端数などを変化させ、Ｄｕｔｙ値を所定の値に制御する。発熱素子３Ａ〜３Ｄは、交流電源３Ｒから主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を通して供給された電力により加熱される。発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度は徐々に上昇する。
【００８５】
発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度が上昇している際、エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇カーブ（単位時間当たりの温度上昇率）を、熱電対またはサーミスタ等の温度センサ８（図２参照）によってモニタリングする。エンジンコントローラ３Ｔは、予めエンジンコントローラ３Ｔ内に記録保持されている所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔ（基準温度上昇率）に対して、モニタリングしている発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔを比較する（ステップＳＴ４）。上記の所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔ（基準温度上昇率）は、基板Ｓに対する仕様、またはプラズマ処理中の環境などに応じて適宜設定される。
【００８６】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔが所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔよりも低い（温度上昇率ΔＴ／Δｔ＞温度上昇率ΔＴ’／Δｔを満足する）と判断したときは、発熱素子３Ｂ，３Ｃの並列接続を維持する。
【００８７】
エンジンコントローラ３Ｔは、発熱素子３Ａ〜３Ｄの温度上昇率ΔＴ’／Δｔが所定の温度上昇率ΔＴ／Δｔよりも高いと判断したときは、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３を操作して、発熱素子３Ｂ，３Ｃの接続状態を直列接続に切り替える（ステップＳＴ５）。アノード電極２は、並列接続された発熱素子３Ａ，３Ｄと、直列接続された発熱素子３Ｂ，３Ｃとによって加熱される。
【００８８】
エンジンコントローラ３Ｔは、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３および主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５を操作することによって、アノード電極２の温度が所望の値に到達するように制御する（ステップＳＴ６）。
【００８９】
当該制御においては、切り替えスイッチＳ１，Ｓ３によって、発熱素子３Ａ〜３Ｄの接続状態は直列接続／並列接続に適宜切り替えられ、主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ５によって、電力投入する位相角または波数が変化され、発熱素子３Ａ〜３Ｄは所定のＤｕｔｙ値に制御された電力によって駆動される。
【００９０】
アノード電極２の温度が所望の値に到達した時点で、エンジンコントローラ３Ｔによる前多回転が終了する（ステップＳＴ７）。エンジンコントローラ３Ｔは、その後、スタンバイ状態に入る（ステップＳＴ８）。
【００９１】
（作用・効果）
プラズマ処理装置１００に備えられた加熱装置２００においては、発熱素子３Ａ，３Ｄが常時並列接続されるのに対し、発熱素子３Ｂ，３Ｃは直列接続／並列接続がそれぞれ切り替えられる。たとえばチャンバー１による脱熱（温度低下）に対し、発熱素子３Ｂ，３Ｃが直列接続／並列接続およびＯＮ／ＯＦＦに切り替えられることによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。
【００９２】
プラズマ処理装置１００によれば、加熱装置２００が基板Ｓを面方向において均一に加熱することによって、均一な厚さを有する堆積膜が基板Ｓ上に成膜されたり、所望の特性を有する半導体素子ＳＥ（図１参照）が基板Ｓ上に形成されたりすることが可能となる。
【００９３】
［実施の形態１における他の構成］
上述の実施の形態１においては、加熱装置２００が、外側に配設される２本の発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）と内側に配設される２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）とを含むという態様に基づいて説明した。加熱装置２００は、４本以上の発熱素子を有していてもよい。エンジンコントローラ３Ｔとしては、複数のうちいずれか同士または複数同士の発熱素子の接続状態を、直列接続および並列接続にそれぞれ変更すればよい。
【００９４】
たとえば、内側に配設される第１発熱部３１が３本の発熱素子を有する場合、３本のうち２本の発熱素子が直列接続され、他の１本の発熱素子が並列接続される。３本全ての発熱素子が直列接続されてもよい。３本のうち１本の発熱素子は、成膜プロセス時におけるアノード電極２の温度分布に従い、温度安定時には非通電としてもよい。これらは、成膜プロセス時における基板Ｓの温度分布に従い選択されてもよい。直列接続される発熱素子の数が４本以上の場合であっても、基板Ｓに対する加熱量が面方向において均一となるように、上記と同様に様々な接続方法から選択されるとよい。
【００９５】
上述の実施の形態１においては、２本の発熱素子３Ａ，３Ｄ（第２発熱部３２）が外側に配設され、２本の発熱素子３Ｂ，３Ｃ（第１発熱部３１）が内側に配設されるという態様に基づいて説明した。各発熱素子３Ａ〜３Ｄの配置は、チャンバー１のような外部要因による脱熱等に応じて、基板Ｓに対する加熱量が均一となるように適宜最適化されるとよい。
【００９６】
上述の実施の形態１においては、発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｄ）がアノード電極２に内蔵されている。発熱体３は、アノード電極２の裏面側に設置されてもよい。
【００９７】
アノード電極２は、より均一で精密な温度制御を行うために、発熱体３と共に冷却用媒体配管を内蔵していてもよい。冷却用媒体配管は、アノード電極２内において、たとえば発熱素子３Ａ〜３Ｄの周りを取り囲むように配設される。冷却用媒体配管を構成する部材は、熱伝導性および耐熱性を有していることが好ましく、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、鉄、ニッケルまたはステンレス鋼である。
【００９８】
冷却用媒体配管は、内部に冷却媒体が供給されることによって、アノード電極２を冷却する。冷却媒体としては、水およびフッ素系不活性液体（フロリナートなど）や、不活性オイルなどの熱媒、もしくはアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスなどが使用される。
【００９９】
上述の実施の形態１においては、加熱装置２００がプラズマ処理装置１００にそなえられるという態様に基づいて説明した。加熱装置２００としては、プラズマ処理装置１００以外の他の装置（たとえば、画像形成装置またはＣａｔ（触媒）ＣＶＤ装置など）にも搭載されることが可能である。
【０１００】
［実施の形態２］
図７および図８を参照して、本実施の形態におけるプラズマ処理装置および加熱装置について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。
【０１０１】
図７は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置に備えられる加熱装置２０１を示す平面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置の全体的な構成は、上述の実施の形態１におけるプラズマ処理装置１００（図１参照）と略同様に構成される。図８は、加熱装置２０１に含まれる発熱体３（発熱素子３Ａ〜３Ｈ）、交流電源３Ｒ、およびエンジンコントローラ３Ｔの接続態様を示す電気回路図である。
【０１０２】
図７に示すように、加熱装置２０１は、アノード電極２、発熱体３、エンジンコントローラ３Ｔ（図８参照）、交流電源３Ｒ、および温度センサ８を備える。アノード電極２はアルミニウム合金から構成される。アノード電極２の表面２Ｓ上に、被加熱物として基板Ｓ（図１参照）が配置される。発熱体３および温度センサ８は、アノード電極２の内部に設けられる。熱電対などから構成される温度センサ８は、アノード電極２の略中央に位置している。
【０１０３】
発熱体３は、８本の発熱素子３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈを含む。各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、シーズヒータから構成される。各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈにおける電力配分は７５０Ｗである。各発熱素子３０Ａ〜３０ＨはＵ字状に形成され、同一平面上において等間隔で配置されている。
【０１０４】
８本のうち２本の発熱素子３０Ａ，３０Ｈによって第２発熱部３２が構成される。８本のうち残りの６本の発熱素子３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇによって第１発熱部３１が構成される。第２発熱部３２は、第１発熱部３１の外側に位置している。
【０１０５】
図８に示すように、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、抵抗値Ｒを有し、交流電源３Ｒに電気的に接続される。本実施例においては、第２発熱部３２（図７参照）を構成する発熱素子３０Ａおよび発熱素子３０Ｈの接続状態は、常時並列接続である。
【０１０６】
各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈは、エンジンコントローラ３Ｔによる操作によって、たとえば次の直列接続・並列接続混在状態（図８に示される状態）および全並列接続状態（図示せず）に切り替えられることができる。
【０１０７】
（直列接続・並列接続混在状態）
図８を参照して、直列接続・並列接続混在状態においては、切り替えスイッチＳ１１は端子Ｃ１１および端子Ｃ１２を開いている。切り替えスイッチＳ１３は端子Ｃ１３および端子Ｃ１４を開いている。切り替えスイッチＳ１５は端子Ｃ１５および端子Ｃ１６を開いている。切り替えスイッチＳ１７は端子Ｃ１５および端子Ｃ１８を接続している。
【０１０８】
直列接続・並列接続混在状態においては、発熱素子３０Ｂおよび発熱素子３０Ｇは、交流電源３Ｒに電気的に接続されていない。発熱素子３０Ｃおよび発熱素子３０Ｄの接続状態は、並列接続となる。発熱素子３０Ｅおよび発熱素子３０Ｆの接続状態は、並列接続となる。これらの２つの並列接続同士は、切り替えスイッチＳ１７によって直列に接続されている。直列接続・並列接続混在状態は、最大２２５０Ｗの発熱が可能となり、たとえば成膜プロセス時に使用されることができる。
【０１０９】
（全並列接続状態）
全並列接続状態（図示せず）においては、切り替えスイッチＳ１１は端子Ｃ１１および端子Ｃ１２を接続する。切り替えスイッチＳ１３は端子Ｃ１３および端子Ｃ１４を接続する。切り替えスイッチＳ１５は端子Ｃ１５および端子Ｃ１６を接続する。切り替えスイッチＳ１７は端子Ｃ１７および端子Ｃ１８を接続する。
【０１１０】
全並列接続状態においては、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈ同士の接続状態はすべて並列接続となる。全並列接続状態は、最大６０００Ｗの発熱が可能となり、たとえばプラズマ処理装置の立ち上げ時等に使用されることができる。
【０１１１】
（作用・効果）
本実施の形態における加熱装置２０１を備えたプラズマ処理装置においても、エンジンコントローラ３Ｔが、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列接続・並列接続混在状態および全並列接続状態にそれぞれ変更する。当該変更によって、たとえばチャンバー１（図１参照）による脱熱（温度低下）に対し、発熱素子３０Ｂ〜３０Ｇが直列接続／並列接続およびＯＮ／ＯＦＦに切り替えられることによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となる。
【０１１２】
加熱装置２０１が基板Ｓを面方向において均一に加熱することによって、均一な厚さを有する堆積膜が基板Ｓ上に成膜されたり、所望の特性を有する半導体素子ＳＥ（図１参照）が基板Ｓ上に形成されたりすることが可能となる。
【０１１３】
［実施例］
図９および図１０を参照して、上述の実施の形態２における加熱装置２０１を備えたプラズマ処理装置を使用して行なった実施例について説明する。本実施例においては、プラズマ処理装置内において、１０００ｍｍ×１４００ｍｍの基板Ｓをアノード電極２の表面２Ｓ上に配置した。
【０１１４】
加熱装置２０１を使用して基板Ｓを加熱しつつ、基板Ｓに対して成膜プロセスを実施した。なお、本実施例における成膜プロセス工程では、基板Ｓ上に接続した温度センサへの成膜を避けるために、ＳｉＨ４などのガスを使用せずに、ＡｒやＨｅなどの不活性ガスのみをプラズマ化することで、成膜せずに基板上の温度測定を行った。基板Ｓの温度が面方向において均一となるように、エンジンコントローラ３Ｔは直列接続・並列接続混在状態において、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列状態／並列状態にそれぞれ変更した。
【０１１５】
図９に示すように、成膜プロセス時において、測定点（測定箇所）Ｐ１〜Ｐ５における基板Ｓの温度の経時的な変化を測定した。測定点Ｐ１は、基板Ｓの略中央部分に位置する。測定点Ｐ２は、基板Ｓの長辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ３は、基板Ｓの測定点Ｐ２とは反対側の長辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ４は、基板Ｓの短辺側における端部中央付近に位置する。測定点Ｐ５は、基板Ｓの角部付近に位置する。
【０１１６】
図１０は、約３５００秒の成膜プロセス時において、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における基板Ｓの温度の経時的な変化を示す図である。各グラフ線（Ｐ１〜Ｐ５）から、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における温度は、（次述する比較例に比べて）相互に略近似した状態で推移していることが読み取れる。エンジンコントローラ３Ｔが、成膜プロセス時において、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列状態／並列状態にそれぞれ変更することによって、基板Ｓの端部と中央部との間の温度差がなくなり（または低減され）、温度分布が（次述する比較例に比べて）均一となっていることがわかる。
【０１１７】
［比較例］
図１１および図１２を参照して、上述の実施例に対する比較例について説明する。図１１に示すように、当該比較例においては、発熱素子３０Ａ〜３０Ｈのすべてが、常時接続状態となっている。当該構成は、上述の実施の形態２における全並列接続状態に相当する。
【０１１８】
図１２は、上述の実施例と同様に、成膜プロセス時における基板Ｓ（各測定点Ｐ１〜Ｐ５）の温度の経時的な変化を示す図である。各グラフ線（Ｐ１〜Ｐ５）から、各測定点Ｐ１〜Ｐ５における温度は、上述の実施例（図１０参照）と比較して図１２上下方向にばらついた状態で推移していることが読み取れる。基板Ｓの端部と中央部との間に温度差が見られる。
【０１１９】
実施例および比較例の対比結果から、エンジンコントローラ３Ｔが、各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈの接続状態を直列接続・並列接続混在状態および全並列接続状態にそれぞれ変更することによって、アノード電極２の全体としての温度（つまり、基板Ｓに対する加熱量）は、面方向において均一となることがわかる。
【０１２０】
［他の実施例］
図１３は、他の実施例として、上述の実施の形態２における全並列接続状態および直列接続・並列接続混在状態でそれぞれプラズマ処理装置１００を立ち上げた時のアノード電極２の温度の経時的な変化を示している。
【０１２１】
図１３に示すように、全並列接続状態（６０００Ｗ）を示すグラフ線は、直列接続・並列接続混在状態（２２５０Ｗ）を示すグラフ線に比べて約１／３の時間で所望の設定温度に達していることがわかる。他の実施例における結果からも、プラズマ処理装置１００の立ち上げ時には、エンジンコントローラ３Ｔは各発熱素子３０Ａ〜３０Ｈを全並列接続状態に設定するとよいことがわかる。
【０１２２】
以上、本発明に基づいた各実施の形態および各実施例について説明したが、今回開示された各実施の形態および各実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明における加熱装置は、どのようなプラズマ処理装置にも組み込まれることが可能である。本発明におけるプラズマ処理装置は、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスの製造のために利用されることが可能である。本発明における半導体素子の形成方法は、液晶パネル、太陽電池パネル、ＴＦＴ素子、半導体デバイス、発光素子、または感光体などの電子デバイスの製造に使用されることが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ チャンバー、１Ｘ，１Ｙ 内壁、２ アノード電極、２Ａ 上部体、２Ｂ 下部体、２Ｍ アノード電極支持体、２Ｓ 表面、２Ｘ，２Ｙ 端面、３ 発熱体、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ 発熱素子（電気抵抗ヒータ）、３Ａ１，３Ａ２，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｄ１，３Ｄ２ 延在部、３Ｒ 交流電源（電力供給手段）、３Ｔ エンジンコントローラ（接続状態変更手段）、４ カソード電極、４Ｍ カソード電極支持体、４Ｒ プラズマ励起電源、４Ｓ 表面、４Ｔ インピーダンス整合器、５Ｍ 保持脚、５ 内部構造体、６ ガス導入部（反応性ガス供給手段）、７ 排気管、７Ａ 圧力制御器、７Ｂ 真空ポンプ、７Ｃ 除害装置、８ 温度センサ（温度検出手段）、３１ 第１発熱部、３２ 第２発熱部、１００ プラズマ処理装置、２００，２０１ 加熱装置、Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１１〜Ｃ１８ 端子、ＬＸ，ＬＹ 間隔、Ｐ１〜Ｐ５ 測定点、Ｒ 抵抗値、Ｒ１，Ｒ２ リレー、Ｓ 基板（被加熱物）、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７ 切り替えスイッチ、Ｓ５ 主電流ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ＳＥ 半導体素子、ＳＭ 基板保持部材、ＳＴ１〜ＳＴ８ ステップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に被加熱物が配置される板状部材と、
前記表面に沿うように配設され、前記表面上に配置された前記被加熱物を加熱する４つの発熱素子と、
４つの前記発熱素子に接続された電力供給手段と、
４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、
４つのうちいずれかまたは複数の前記発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記接続状態変更手段は、前記温度検出手段が検出した前記発熱素子の温度に基づいて、前記被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する、
加熱装置。
【請求項２】
４つの前記発熱素子は、２つの前記発熱素子を含む第１発熱部と、前記第１発熱部の外側に位置し他の２つの前記発熱素子を含む第２発熱部と、を有し、
前記第１発熱部は、前記被加熱物の中央側の部分を加熱し、
前記第２発熱部は、前記被加熱物の外周側の部分を加熱する、
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１発熱部における接続状態は、前記被加熱物が所望の温度に到達するまで加熱される際には、前記接続状態変更手段によって並列接続に設定され、
前記被加熱物が所望の温度に到達した後は、前記第１発熱部における接続状態は、前記被加熱物に対する加熱量が略一定となるように前記接続状態変更手段によって並列接続および直列接続が切り替えられる、
請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第２発熱部における接続状態は、常時並列接続である、
請求項２または３に記載の加熱装置。
【請求項５】
４つのうちいずれかまたは複数の前記発熱素子は、電気抵抗ヒータから構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
４つの前記発熱素子における個々の消費電力は略同一である、
請求項１から５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項７】
４つの前記発熱素子の各々は、前記板状部材の前記表面に沿って延びる延在部を含み、
４つの前記発熱素子の各々は、前記延在部が同一平面上において相互に等間隔かつ平行となるように配置されている、
請求項１から６のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項８】
前記接続状態変更手段は、４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を、スイッチまたはリレーによって直列接続および並列接続にそれぞれ変更する、
請求項１から７のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の加熱装置と、
内部を密封可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、
前記反応性ガスをプラズマ放電させるカソード電極およびアノード電極と、を備え、
前記加熱装置における前記板状部材は、前記カソード電極または前記アノード電極であり、
前記被加熱物は、半導体基板である、
プラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマ処理装置を使用して、前記半導体基板の表面に半導体素子を形成する工程を備える、
半導体素子の形成方法。
【請求項１】
表面上に被加熱物が配置される板状部材と、
前記表面に沿うように配設され、前記表面上に配置された前記被加熱物を加熱する４つの発熱素子と、
４つの前記発熱素子に接続された電力供給手段と、
４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する接続状態変更手段と、
４つのうちいずれかまたは複数の前記発熱素子の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記接続状態変更手段は、前記温度検出手段が検出した前記発熱素子の温度に基づいて、前記被加熱物に対する加熱量が面方向において均一となるように、４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を直列接続および並列接続にそれぞれ変更する、
加熱装置。
【請求項２】
４つの前記発熱素子は、２つの前記発熱素子を含む第１発熱部と、前記第１発熱部の外側に位置し他の２つの前記発熱素子を含む第２発熱部と、を有し、
前記第１発熱部は、前記被加熱物の中央側の部分を加熱し、
前記第２発熱部は、前記被加熱物の外周側の部分を加熱する、
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１発熱部における接続状態は、前記被加熱物が所望の温度に到達するまで加熱される際には、前記接続状態変更手段によって並列接続に設定され、
前記被加熱物が所望の温度に到達した後は、前記第１発熱部における接続状態は、前記被加熱物に対する加熱量が略一定となるように前記接続状態変更手段によって並列接続および直列接続が切り替えられる、
請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第２発熱部における接続状態は、常時並列接続である、
請求項２または３に記載の加熱装置。
【請求項５】
４つのうちいずれかまたは複数の前記発熱素子は、電気抵抗ヒータから構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項６】
４つの前記発熱素子における個々の消費電力は略同一である、
請求項１から５のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項７】
４つの前記発熱素子の各々は、前記板状部材の前記表面に沿って延びる延在部を含み、
４つの前記発熱素子の各々は、前記延在部が同一平面上において相互に等間隔かつ平行となるように配置されている、
請求項１から６のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項８】
前記接続状態変更手段は、４つのうちいずれか同士または複数同士の前記発熱素子の接続状態を、スイッチまたはリレーによって直列接続および並列接続にそれぞれ変更する、
請求項１から７のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の加熱装置と、
内部を密封可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、
前記反応性ガスをプラズマ放電させるカソード電極およびアノード電極と、を備え、
前記加熱装置における前記板状部材は、前記カソード電極または前記アノード電極であり、
前記被加熱物は、半導体基板である、
プラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマ処理装置を使用して、前記半導体基板の表面に半導体素子を形成する工程を備える、
半導体素子の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−８９６５３（Ｐ２０１２−８９６５３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４５６５（Ｐ２０１０−２３４５６５）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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