真空処理装置
【課題】加熱と冷却とをバランスさせて、真空処理用電極を一定の温度範囲に保持するとともに、効率的なメンテナンス性を確保することのできる真空処理装置を提供すること。
【解決手段】アノード電極７の内部には、被処理用基板５を加熱する加熱部が設けられている。加熱部は、互いに並列状に設けられた棒状ヒータ３１からなる。アノード電極７の内部には、アノード電極７を冷却する管状冷却部３２も設けられている。冷却部３２は、それぞれのヒータ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媒体を流通させた後に外部へ排出することのできる冷却管３２からなる。冷却管３２は、冷却用媒体の導入部３２ａおよび排出部３２ｂがアノード電極７の一方端部側に偏在して設けられている。また、冷却用媒体の流れる方向が隣り合う冷却管３２どうしの間で逆になるようにされている。
【解決手段】アノード電極７の内部には、被処理用基板５を加熱する加熱部が設けられている。加熱部は、互いに並列状に設けられた棒状ヒータ３１からなる。アノード電極７の内部には、アノード電極７を冷却する管状冷却部３２も設けられている。冷却部３２は、それぞれのヒータ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媒体を流通させた後に外部へ排出することのできる冷却管３２からなる。冷却管３２は、冷却用媒体の導入部３２ａおよび排出部３２ｂがアノード電極７の一方端部側に偏在して設けられている。また、冷却用媒体の流れる方向が隣り合う冷却管３２どうしの間で逆になるようにされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空処理装置に関するものであり、さらに詳しくは、真空処理室における被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含む、プラズマ処理装置などの真空処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ処理装置としては、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，２６４，３９３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／９５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のプラズマ処理装置にあっては、長時間の成膜下において、プラズマ加熱によって、被処理物である基板の温度が設定温度よりも上昇してしまうおそれがある。
【０００５】
すなわち、プラズマ処理装置に高周波電力や直流電力を供給してプラズマを発生させると、大部分の電力はプラズマ処理用反応ガスの分解に使用されるが、一部の電力によって、約１００〜１０００ｃａｌ／分のジュール熱が発生する。このジュール熱は、基板の温度を約０．１〜１℃／分で上昇させる。そして、プラズマ放電を伴うプロセス時間が例えば２０分の場合には、最大で２０℃程度の基板の温度上昇をもたらすことになる。このため、長時間の成膜を行うときには、加熱機構だけでなく、放熱機構も必要になる。
【０００６】
また、特許文献２のプラズマ処理装置における冷却方法によれば、冷却のための構造物がヒータの両側に設けられる。このため、プラズマ処理装置のロードロック室や搬送室などが隣接されたプラズマ処理用チャンバにあっては、そのメンテナンスが片側からに限定されることから、このような冷却方法は適していない。
【０００７】
すなわち、このようなチャンバのメンテナンスは、実質的にロードロック室や搬送室などの反対側からに限定される。このため、特許文献２のように、ヒータの両側に空冷用ガス流通管が張り出していると、ロードロック室や搬送室などに近い側の配管についてはメンテナンスが困難になる。
【０００８】
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り、その課題は、加熱と冷却とをバランスさせて、真空処理に用いられる電極を一定の温度範囲に保持するとともに、ロードロック室や搬送室などが隣接された真空処理室における効率的なメンテナンス性を確保することのできる真空処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、被処理物に真空処理を行うための真空処理室と、この真空処理室に設けられた少なくとも一対の対向電極とを備えてなり、前記対向電極のうちの少なくとも一方の電極が、被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含み、加熱部は複数の棒状ヒータからなり、冷却部は内部に冷却用媒体が流通される複数の折り返し状冷却部材からなり、加熱部および冷却部は互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が前記少なくとも一方の電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、それぞれの冷却部材は、前記少なくとも一方の電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極に沿って再び排出部まで延びているか、または、同電極の内部に冷却部材の断面形状よりも大きく設けられた溝の中を通って再び排出部まで延びており、再び排出部まで延びている部分が同電極と直接接触しないように設けられ、それぞれの冷却部材はさらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されていることを特徴とする真空処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の真空処理装置は上記のように、加熱部および冷却部が互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が処理用電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、それぞれの冷却部材は、前記電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、再び排出部まで延びる部分が、同電極と直接接触しないように設けられ、さらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されている。
【００１１】
従って、この発明の真空処理装置によれば、上記のように構成された加熱部および冷却部によって、長時間の真空処理でも電極の温度を面内で均一にかつ設定温度範囲に保つことができる。その結果、被処理物の面内バラツキや劣化を抑制することができるとともに、ヒータの過熱による被処理物の変形を防ぐことができる。さらに、ロードロック室や搬送室などが隣接された真空処理室が備わっている真空処理装置にあっても、効率的なメンテナンス性を確保することができる。
【００１２】
この発明の真空処理装置は、ある実施の形態では、それぞれの冷却部材が第１冷却管と第２冷却管とからなり、第１冷却管と第２冷却管とが、互いに隣り合うように配設されている。ここで、第１冷却管は、前記導入部から前記電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返されて前記排出部まで延び、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように構成されている。また第２冷却管は、同電極の外部で一方側から他方側まで、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように延び、同電極の他方側で折り返されて他方側から同電極の内部に入り、一方側まで延びるように構成されている。
【００１３】
なお、この明細書および特許請求の範囲において、「電極の一方側」とは電極の一方端部側または一方側縁部側を指し、「電極の他方側」とは電極の他方端部側または他方側縁部側を指すものとする。
【００１４】
加熱部を構成する棒状ヒータは例えば、前記電極の一方側から前記電極内に入り、前記電極の他方側で折り返され、一方側まで延びるＵ字状シーズヒータから構成される。
【００１５】
それぞれの棒状ヒータは、他の棒状ヒータから独立して加熱温度制御することができ、それぞれの冷却部材は、他の冷却部材から独立して冷却温度制御することができるのが好ましい。
【００１６】
この発明の真空処理装置は、ある実施の形態では、冷却部材が、前記電極の全長の半分までの長さで同電極の内部に設けられた、冷却部材の断面形状よりも大きい溝の中を通るように配設することができる。
【００１７】
棒状ヒータは、加熱性能が、前記電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されているときには、電極の被加熱性がその中央部においてはより大きく、側縁部においてはより小さいという電極の一般的特性に応じて、電極の加熱制御をより効果的に行うことができる。
【００１８】
冷却管は、冷却性能が、前記電極の中央部においてより大きく、かつ、側縁部においてより小さくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されているときには、電極の被冷却性がその中央部においてはより小さく、側縁部においてはより大きいという電極の一般的特性に応じて、電極の冷却制御をより効果的に行うことができる。
【００１９】
この発明のある実施の形態では、電極の中央部と側縁部とにおける被加熱性の相違を解消するために、棒状ヒータは、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成することができる。
【００２０】
この発明のある実施の形態では、電極の中央部と側縁部とにおける被冷却性の相違を解消するために、冷却管は、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより大きく、かつ、側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。
【００２１】
冷却管は、熱伝導率が同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のが好ましい。このように構成されているときには、冷却管の中における冷却用媒体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電極面の冷却を均一に行うことができ、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。
【００２２】
冷却用媒体は、電極の冷却効率を高めるためには、冷却管の内部で停滞することなく常時流通されるのが好ましい。
【００２３】
棒状ヒータは例えば、前記電極の側面または表面から５．０ｍｍ以上の深さにその先端が位置するよう同電極内部に配設された熱電対で測定された温度に基づいて加熱温度制御される。このような深さに配設された熱電対を使用すると、棒状ヒータの加熱温度制御を良好に行うことができることが、加熱試験により判明したからである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１における真空処理装置としてのプラズマ処理装置の概略正面図である。
【図２】図２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平面図である。
【図３】図３は、図２のアノード電極の側面図である。
【図４】図４は、図２のアノード電極のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図５は、この発明の実施の形態２における真空処理装置としての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平面図である。
【図６】図６は、図５のアノード電極の側面図である。
【図７】図７は、図５のアノード電極のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図８は、この発明の実施の形態３における真空処理装置としての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平面図である。
【図９】図９は、図８のアノード電極の側面図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施の形態４における真空処理装置としての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平面図である。
【図１１】図１１は、図１０のアノード電極の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面である図１〜図１１に基づいて、この発明の好ましい４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。
【００２６】
実施の形態１
図１に示されたように、実施の形態１における真空処理装置としてのプラズマ処理装置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真空処理室１、第２真空処理室２および第３真空処理室３を備えてなる。これら３つの真空処理室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つの真空処理室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つの真空処理室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。
【００２７】
第１真空処理室１は、板状の被処理物である基板５を搬入するための搬入室にされている。第１真空処理室１には、基板５を加熱するヒータ１０１が設けられている。第２真空処理室２は、搬入室１に接続された、基板５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真空処理室３は、プラズマ処理室２に接続された、基板５を搬出するための搬出室にされている。
【００２８】
また、搬入室１、プラズマ処理室２および搬出室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に接続されている。搬入室１には、その入口側に搬入用扉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。搬出室３には、その出口側に搬出用扉１７が設けられている。さらに、搬入室１および搬出室３は、それぞれリークガス導入管２０に接続されている。
【００２９】
プラズマ処理室２には、方形板状のアノード電極７が水平に配置されている。また、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。
【００３０】
図２〜図４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基板５を加熱するための加熱部３１，……，３１が設けられている。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本の棒状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。それぞれの棒状ヒータ３１は、図１に示されたように、ヒータ用配線３３に接続されている。
【００３１】
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、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる１４本の冷却管３２，……，３２からなる。
【００３２】
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もできるが、ここでは、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。
【００３３】
それぞれの冷却管３２は、図２〜図４に示されたように設けられている。すなわち、冷却管３２は、冷却用媒体の導入部３２ａおよび排出部３２ｂがアノード電極７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管３２の本体部３２ｃが、アノード電極７の一方端部側の導入部３２ａからアノード電極７の内部へ入り、アノード電極７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極７の下面に沿って、再び排出部３２ｂまで延びている。アノード電極７の下面に沿った本体部３２ｃは、アノード電極７の下面と直接接触しないように配設されている。
【００３４】
これらの棒状ヒータ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。
【００３５】
次に、図４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。板７ａ，７ｂの各対向面には、棒状ヒータ３１を挿入する溝（断面形状が半円）と冷却管３２を挿入する溝（断面形状が半円）とが形成されている。これらの板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、ねじ止めにより板７ａ，７ｂを一体化して、アノード電極７を作製した。
【００３６】
この発明に係るアノード電極７は、複数のヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が内部に必要であるため、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２つに分割して、複数のヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２を挟み込むことにより、比較的容易に作製することができる。
【００３７】
この実施の形態１では、冷却管３２のほぼ半分がアノード電極７の裏面側の外部に設けられている。そして、冷却用媒体の流れる方向が隣り合う冷却管３２どうしの間で逆になるようにされている。
【００３８】
この実施の形態１では、ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が以上のように構成されているので、被処理物である基板５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、基板５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。
【００３９】
また、この実施の形態１では、アノード電極７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極７とは接していないため、アノード電極７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、各冷却管３２はアノード電極７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極７の片側のみで冷却管３２を取り外せばよい。
【００４０】
なお、ヒータ３１の加熱部はＵ字状部分には設けない構造にすることもできる。これにより、ヒータ３１の加熱部分と冷却管３２の冷却部分との間隔が面内のどこでも同じになり、さらに面内温度分布が向上する。
【００４１】
実際の運用方法としては、冷却管３２，……，３２に冷却用媒体としての一定量の冷却用ガスを流した状態でヒータ３１，……，３１の電源を入れて、ヒータをＰＩＤ制御／ＳＳＲ出力することで、アノード電極７の温度を設定値に合わせる。ここで、冷却用ガス流量ではなくヒータ出力を制御する理由は、流量調整バルブよりもＳＳＲ回路の方が応答性・繰り返し耐久性に優れているためである。
【００４２】
冷却用ガスの流量は、成膜中にもヒータのＳＳＲ出力が有効に動作する（＝ヒータ出力がｏｎとｏｆｆとを交互に繰り返す）ように設定する。具体的には、ＲＦ電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2に対しては７５０リットル／ｍｉｎが、また、０．８Ｗ／ｃｍ2に対しては１２５０リットル／ｍｉｎが挙げられる。ただし、加熱された冷却用ガスによる配管内での圧力上昇を防ぐため、最低でも１リットル／ｍｉｎ程度は流して循環させる必要がある。
【００４３】
なお、冷却用ガスとしては、熱伝導性の観点からは水素もあり得るが、安全性や費用を考慮すれば窒素や希ガスなどの不活性ガスが望ましい。
【００４４】
実施の形態２
図５〜図７に示されたように、実施の形態２における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、上下２枚の板２７ａ，２７ｂを張り合わせた構成のアノード電極２７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。アノード電極２７の下側の板２７ｂには、下方へ開口した８本の長手溝２７ｃ，……，２７ｃがこの板２７ｂの長手方向の全長に沿って設けられている。
【００４５】
アノード電極２７の内部には、アノード電極２７を冷却するための管状冷却部４２，……，４２も設けられている。冷却部４２，……，４２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管４２，……，４２からなる。
【００４６】
それぞれの冷却管４２は、図５〜図７に示されたように、冷却用媒体の導入部４２ａおよび排出部４２ｂがアノード電極２７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管４２の本体部４２ｃが、アノード電極２７の一方端部側の導入部４２ａからアノード電極２７の上側の板２７ａの内部へ入り、アノード電極２７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極２７の下側の板２７ｂの溝２７ｃの内部へ入り、再び排出部４２ｂまで延びている。アノード電極２７の下側の板２７ｂの溝２７ｃに沿った本体部４２ｃは、その溝２７ｃと直接接触しないように配設されている。
【００４７】
この実施の形態２では、それぞれの冷却管４２は、アノード電極２７の一方側の導入部から同電極２７の内部へ入り、同電極２７の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極２７に冷却管４２の断面よりも大きく設けられた溝２７ｃの中を通って再び排出部まで延びている。そして、再び排出部まで延びている本体部４２ｃが同電極２７と直接接触しないように設けられ、それぞれの冷却管４２はさらに、隣接する冷却管４２との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されている。
【００４８】
従って、アノード電極２７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極２７とは接していないため、アノード電極２７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極２７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極２７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、冷却管４２はアノード電極２７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極２７の片側のみで冷却管４２を取り外せばよい。
【００４９】
実施の形態３
図８および図９に示されたように、実施の形態３における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、板状構成のアノード電極３７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。
【００５０】
アノード電極３７の内部には、アノード電極３７を冷却するための管状冷却部５２，……，５２も設けられている。冷却部５２，……，５２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管５２，……，５２からなる。
【００５１】
それぞれの冷却管５２は、図８および図９に示されたように、冷却用媒体の導入部５２ａおよび排出部５２ｂがアノード電極３７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管５２の本体部５２ｃが、アノード電極３７の一方端部側の導入部５２ａからアノード電極３７の内部へ入り、アノード電極３７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極３７の下面に沿って、再び排出部５２ｂまで延びている。アノード電極３７の下面に沿った本体部５２ｃは、アノード電極３７の下面と直接接触しないように配設されている。
【００５２】
棒状ヒータ３１，……，３１および冷却管５２，……，５２は、鋳込み法によって設けられたものである。
【００５３】
この実施の形態３では、アノード電極３７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極３７とは接していないため、アノード電極３７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極３７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極３７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、各冷却管５２はアノード電極３７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極７の片側のみで冷却管５２を取り外せばよい。
【００５４】
実施の形態４
図１０および図１１に示されたように、実施の形態４における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、板状構成のアノード電極４７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。
【００５５】
アノード電極４７の内部には、アノード電極４７を冷却するための管状冷却部６２，……，６２も設けられている。冷却部６２，……，６２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管６２，……，６２からなる。
【００５６】
それぞれの冷却管６２は、図１０および図１１に示されたように、冷却用媒体の導入部６２ａおよび排出部６２ｂがアノード電極４７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管６２の本体部４２ｃが、アノード電極４７の一方端部側の導入部６２ａからアノード電極４７の内部へ入り、アノード電極４７の他方端部側まで延び、他方端部側で折り返された後、再び排出部６２ｂまで延びている。
【００５７】
棒状ヒータ３１，……，３１および冷却管６２，……，６２は、鋳込み法によって設けられたものである。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・第１真空処理室（被処理物搬入室）
２・・・第２真空処理室（プラズマ処理室）
３・・・第３真空処理室（被処理物搬出室）
４・・・ゲートバルブ
５・・・被処理物（基板）
７・・・アノード電極
１８・・・カソード電極
２７・・・アノード電極
２７ｃ・・溝
３１・・・加熱部（棒状ヒータ）
３２・・・冷却部（冷却管）
３２ａ・・導入部
３２ｂ・・排出部
３２ｃ・・本体部
４２・・・冷却部（冷却管）
４２ａ・・導入部
４２ｂ・・排出部
４２ｃ・・本体部
５２・・・冷却部（冷却管）
５２ａ・・導入部
５２ｂ・・排出部
５２ｃ・・本体部
６２・・・冷却部（冷却管）
６２ａ・・導入部
６２ｂ・・排出部
６２ｃ・・本体部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空処理装置に関するものであり、さらに詳しくは、真空処理室における被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含む、プラズマ処理装置などの真空処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマ処理装置としては、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，２６４，３９３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／９５５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のプラズマ処理装置にあっては、長時間の成膜下において、プラズマ加熱によって、被処理物である基板の温度が設定温度よりも上昇してしまうおそれがある。
【０００５】
すなわち、プラズマ処理装置に高周波電力や直流電力を供給してプラズマを発生させると、大部分の電力はプラズマ処理用反応ガスの分解に使用されるが、一部の電力によって、約１００〜１０００ｃａｌ／分のジュール熱が発生する。このジュール熱は、基板の温度を約０．１〜１℃／分で上昇させる。そして、プラズマ放電を伴うプロセス時間が例えば２０分の場合には、最大で２０℃程度の基板の温度上昇をもたらすことになる。このため、長時間の成膜を行うときには、加熱機構だけでなく、放熱機構も必要になる。
【０００６】
また、特許文献２のプラズマ処理装置における冷却方法によれば、冷却のための構造物がヒータの両側に設けられる。このため、プラズマ処理装置のロードロック室や搬送室などが隣接されたプラズマ処理用チャンバにあっては、そのメンテナンスが片側からに限定されることから、このような冷却方法は適していない。
【０００７】
すなわち、このようなチャンバのメンテナンスは、実質的にロードロック室や搬送室などの反対側からに限定される。このため、特許文献２のように、ヒータの両側に空冷用ガス流通管が張り出していると、ロードロック室や搬送室などに近い側の配管についてはメンテナンスが困難になる。
【０００８】
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り、その課題は、加熱と冷却とをバランスさせて、真空処理に用いられる電極を一定の温度範囲に保持するとともに、ロードロック室や搬送室などが隣接された真空処理室における効率的なメンテナンス性を確保することのできる真空処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、被処理物に真空処理を行うための真空処理室と、この真空処理室に設けられた少なくとも一対の対向電極とを備えてなり、前記対向電極のうちの少なくとも一方の電極が、被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含み、加熱部は複数の棒状ヒータからなり、冷却部は内部に冷却用媒体が流通される複数の折り返し状冷却部材からなり、加熱部および冷却部は互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が前記少なくとも一方の電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、それぞれの冷却部材は、前記少なくとも一方の電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極に沿って再び排出部まで延びているか、または、同電極の内部に冷却部材の断面形状よりも大きく設けられた溝の中を通って再び排出部まで延びており、再び排出部まで延びている部分が同電極と直接接触しないように設けられ、それぞれの冷却部材はさらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されていることを特徴とする真空処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の真空処理装置は上記のように、加熱部および冷却部が互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が処理用電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、それぞれの冷却部材は、前記電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、再び排出部まで延びる部分が、同電極と直接接触しないように設けられ、さらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されている。
【００１１】
従って、この発明の真空処理装置によれば、上記のように構成された加熱部および冷却部によって、長時間の真空処理でも電極の温度を面内で均一にかつ設定温度範囲に保つことができる。その結果、被処理物の面内バラツキや劣化を抑制することができるとともに、ヒータの過熱による被処理物の変形を防ぐことができる。さらに、ロードロック室や搬送室などが隣接された真空処理室が備わっている真空処理装置にあっても、効率的なメンテナンス性を確保することができる。
【００１２】
この発明の真空処理装置は、ある実施の形態では、それぞれの冷却部材が第１冷却管と第２冷却管とからなり、第１冷却管と第２冷却管とが、互いに隣り合うように配設されている。ここで、第１冷却管は、前記導入部から前記電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返されて前記排出部まで延び、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように構成されている。また第２冷却管は、同電極の外部で一方側から他方側まで、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように延び、同電極の他方側で折り返されて他方側から同電極の内部に入り、一方側まで延びるように構成されている。
【００１３】
なお、この明細書および特許請求の範囲において、「電極の一方側」とは電極の一方端部側または一方側縁部側を指し、「電極の他方側」とは電極の他方端部側または他方側縁部側を指すものとする。
【００１４】
加熱部を構成する棒状ヒータは例えば、前記電極の一方側から前記電極内に入り、前記電極の他方側で折り返され、一方側まで延びるＵ字状シーズヒータから構成される。
【００１５】
それぞれの棒状ヒータは、他の棒状ヒータから独立して加熱温度制御することができ、それぞれの冷却部材は、他の冷却部材から独立して冷却温度制御することができるのが好ましい。
【００１６】
この発明の真空処理装置は、ある実施の形態では、冷却部材が、前記電極の全長の半分までの長さで同電極の内部に設けられた、冷却部材の断面形状よりも大きい溝の中を通るように配設することができる。
【００１７】
棒状ヒータは、加熱性能が、前記電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されているときには、電極の被加熱性がその中央部においてはより大きく、側縁部においてはより小さいという電極の一般的特性に応じて、電極の加熱制御をより効果的に行うことができる。
【００１８】
冷却管は、冷却性能が、前記電極の中央部においてより大きく、かつ、側縁部においてより小さくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されているときには、電極の被冷却性がその中央部においてはより小さく、側縁部においてはより大きいという電極の一般的特性に応じて、電極の冷却制御をより効果的に行うことができる。
【００１９】
この発明のある実施の形態では、電極の中央部と側縁部とにおける被加熱性の相違を解消するために、棒状ヒータは、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成することができる。
【００２０】
この発明のある実施の形態では、電極の中央部と側縁部とにおける被冷却性の相違を解消するために、冷却管は、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより大きく、かつ、側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。
【００２１】
冷却管は、熱伝導率が同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のが好ましい。このように構成されているときには、冷却管の中における冷却用媒体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電極面の冷却を均一に行うことができ、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。
【００２２】
冷却用媒体は、電極の冷却効率を高めるためには、冷却管の内部で停滞することなく常時流通されるのが好ましい。
【００２３】
棒状ヒータは例えば、前記電極の側面または表面から５．０ｍｍ以上の深さにその先端が位置するよう同電極内部に配設された熱電対で測定された温度に基づいて加熱温度制御される。このような深さに配設された熱電対を使用すると、棒状ヒータの加熱温度制御を良好に行うことができることが、加熱試験により判明したからである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１における真空処理装置としてのプラズマ処理装置の概略正面図である。
【図２】図２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平面図である。
【図３】図３は、図２のアノード電極の側面図である。
【図４】図４は、図２のアノード電極のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図５は、この発明の実施の形態２における真空処理装置としての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平面図である。
【図６】図６は、図５のアノード電極の側面図である。
【図７】図７は、図５のアノード電極のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図８は、この発明の実施の形態３における真空処理装置としての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平面図である。
【図９】図９は、図８のアノード電極の側面図である。
【図１０】図１０は、この発明の実施の形態４における真空処理装置としての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平面図である。
【図１１】図１１は、図１０のアノード電極の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面である図１〜図１１に基づいて、この発明の好ましい４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。
【００２６】
実施の形態１
図１に示されたように、実施の形態１における真空処理装置としてのプラズマ処理装置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真空処理室１、第２真空処理室２および第３真空処理室３を備えてなる。これら３つの真空処理室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つの真空処理室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つの真空処理室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。
【００２７】
第１真空処理室１は、板状の被処理物である基板５を搬入するための搬入室にされている。第１真空処理室１には、基板５を加熱するヒータ１０１が設けられている。第２真空処理室２は、搬入室１に接続された、基板５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真空処理室３は、プラズマ処理室２に接続された、基板５を搬出するための搬出室にされている。
【００２８】
また、搬入室１、プラズマ処理室２および搬出室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に接続されている。搬入室１には、その入口側に搬入用扉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。搬出室３には、その出口側に搬出用扉１７が設けられている。さらに、搬入室１および搬出室３は、それぞれリークガス導入管２０に接続されている。
【００２９】
プラズマ処理室２には、方形板状のアノード電極７が水平に配置されている。また、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。
【００３０】
図２〜図４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基板５を加熱するための加熱部３１，……，３１が設けられている。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本の棒状ヒータ（ここではシーズヒータ）３１，……，３１からなる。それぞれの棒状ヒータ３１は、図１に示されたように、ヒータ用配線３３に接続されている。
【００３１】
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、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる１４本の冷却管３２，……，３２からなる。
【００３２】
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もできるが、ここでは、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。
【００３３】
それぞれの冷却管３２は、図２〜図４に示されたように設けられている。すなわち、冷却管３２は、冷却用媒体の導入部３２ａおよび排出部３２ｂがアノード電極７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管３２の本体部３２ｃが、アノード電極７の一方端部側の導入部３２ａからアノード電極７の内部へ入り、アノード電極７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極７の下面に沿って、再び排出部３２ｂまで延びている。アノード電極７の下面に沿った本体部３２ｃは、アノード電極７の下面と直接接触しないように配設されている。
【００３４】
これらの棒状ヒータ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。
【００３５】
次に、図４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。板７ａ，７ｂの各対向面には、棒状ヒータ３１を挿入する溝（断面形状が半円）と冷却管３２を挿入する溝（断面形状が半円）とが形成されている。これらの板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、ねじ止めにより板７ａ，７ｂを一体化して、アノード電極７を作製した。
【００３６】
この発明に係るアノード電極７は、複数のヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が内部に必要であるため、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２つに分割して、複数のヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２を挟み込むことにより、比較的容易に作製することができる。
【００３７】
この実施の形態１では、冷却管３２のほぼ半分がアノード電極７の裏面側の外部に設けられている。そして、冷却用媒体の流れる方向が隣り合う冷却管３２どうしの間で逆になるようにされている。
【００３８】
この実施の形態１では、ヒータ３１，……，３１および冷却管３２，……，３２が以上のように構成されているので、被処理物である基板５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、基板５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。
【００３９】
また、この実施の形態１では、アノード電極７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極７とは接していないため、アノード電極７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、各冷却管３２はアノード電極７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極７の片側のみで冷却管３２を取り外せばよい。
【００４０】
なお、ヒータ３１の加熱部はＵ字状部分には設けない構造にすることもできる。これにより、ヒータ３１の加熱部分と冷却管３２の冷却部分との間隔が面内のどこでも同じになり、さらに面内温度分布が向上する。
【００４１】
実際の運用方法としては、冷却管３２，……，３２に冷却用媒体としての一定量の冷却用ガスを流した状態でヒータ３１，……，３１の電源を入れて、ヒータをＰＩＤ制御／ＳＳＲ出力することで、アノード電極７の温度を設定値に合わせる。ここで、冷却用ガス流量ではなくヒータ出力を制御する理由は、流量調整バルブよりもＳＳＲ回路の方が応答性・繰り返し耐久性に優れているためである。
【００４２】
冷却用ガスの流量は、成膜中にもヒータのＳＳＲ出力が有効に動作する（＝ヒータ出力がｏｎとｏｆｆとを交互に繰り返す）ように設定する。具体的には、ＲＦ電力密度０．６Ｗ／ｃｍ2に対しては７５０リットル／ｍｉｎが、また、０．８Ｗ／ｃｍ2に対しては１２５０リットル／ｍｉｎが挙げられる。ただし、加熱された冷却用ガスによる配管内での圧力上昇を防ぐため、最低でも１リットル／ｍｉｎ程度は流して循環させる必要がある。
【００４３】
なお、冷却用ガスとしては、熱伝導性の観点からは水素もあり得るが、安全性や費用を考慮すれば窒素や希ガスなどの不活性ガスが望ましい。
【００４４】
実施の形態２
図５〜図７に示されたように、実施の形態２における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、上下２枚の板２７ａ，２７ｂを張り合わせた構成のアノード電極２７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。アノード電極２７の下側の板２７ｂには、下方へ開口した８本の長手溝２７ｃ，……，２７ｃがこの板２７ｂの長手方向の全長に沿って設けられている。
【００４５】
アノード電極２７の内部には、アノード電極２７を冷却するための管状冷却部４２，……，４２も設けられている。冷却部４２，……，４２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管４２，……，４２からなる。
【００４６】
それぞれの冷却管４２は、図５〜図７に示されたように、冷却用媒体の導入部４２ａおよび排出部４２ｂがアノード電極２７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管４２の本体部４２ｃが、アノード電極２７の一方端部側の導入部４２ａからアノード電極２７の上側の板２７ａの内部へ入り、アノード電極２７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極２７の下側の板２７ｂの溝２７ｃの内部へ入り、再び排出部４２ｂまで延びている。アノード電極２７の下側の板２７ｂの溝２７ｃに沿った本体部４２ｃは、その溝２７ｃと直接接触しないように配設されている。
【００４７】
この実施の形態２では、それぞれの冷却管４２は、アノード電極２７の一方側の導入部から同電極２７の内部へ入り、同電極２７の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極２７に冷却管４２の断面よりも大きく設けられた溝２７ｃの中を通って再び排出部まで延びている。そして、再び排出部まで延びている本体部４２ｃが同電極２７と直接接触しないように設けられ、それぞれの冷却管４２はさらに、隣接する冷却管４２との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されている。
【００４８】
従って、アノード電極２７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極２７とは接していないため、アノード電極２７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極２７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極２７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、冷却管４２はアノード電極２７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極２７の片側のみで冷却管４２を取り外せばよい。
【００４９】
実施の形態３
図８および図９に示されたように、実施の形態３における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、板状構成のアノード電極３７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。
【００５０】
アノード電極３７の内部には、アノード電極３７を冷却するための管状冷却部５２，……，５２も設けられている。冷却部５２，……，５２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管５２，……，５２からなる。
【００５１】
それぞれの冷却管５２は、図８および図９に示されたように、冷却用媒体の導入部５２ａおよび排出部５２ｂがアノード電極３７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管５２の本体部５２ｃが、アノード電極３７の一方端部側の導入部５２ａからアノード電極３７の内部へ入り、アノード電極３７の他方端部側まで延び、他方端部側で外部へ出て下方へ折り返された後、アノード電極３７の下面に沿って、再び排出部５２ｂまで延びている。アノード電極３７の下面に沿った本体部５２ｃは、アノード電極３７の下面と直接接触しないように配設されている。
【００５２】
棒状ヒータ３１，……，３１および冷却管５２，……，５２は、鋳込み法によって設けられたものである。
【００５３】
この実施の形態３では、アノード電極３７の外部を流れる冷却用媒体は、アノード電極３７とは接していないため、アノード電極３７とほとんど熱交換しない。つまり、温められていない冷却用媒体をアノード電極３７の両側から交互に導入することができるので、アノード電極３７の表面は面内で均一に冷却することができる。さらに、各冷却管５２はアノード電極３７の片側のみで分岐しているので、例えば電極交換メンテナンスの際は、アノード電極７の片側のみで冷却管５２を取り外せばよい。
【００５４】
実施の形態４
図１０および図１１に示されたように、実施の形態４における真空処理装置としてのプラズマ処理装置では、板状構成のアノード電極４７の内部に、実施の形態１と同じ加熱部としての７本の棒状ヒータ（シーズヒータ）３１，……，３１が設けられている。
【００５５】
アノード電極４７の内部には、アノード電極４７を冷却するための管状冷却部６２，……，６２も設けられている。冷却部６２，……，６２は、側面形状が細長リング状であってそれぞれの棒状ヒータ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媒体（窒素ガス）を流通させた後に外部へ排出することのできる８本の冷却管６２，……，６２からなる。
【００５６】
それぞれの冷却管６２は、図１０および図１１に示されたように、冷却用媒体の導入部６２ａおよび排出部６２ｂがアノード電極４７の一方端部側に偏在して設けられている。そして、冷却管６２の本体部４２ｃが、アノード電極４７の一方端部側の導入部６２ａからアノード電極４７の内部へ入り、アノード電極４７の他方端部側まで延び、他方端部側で折り返された後、再び排出部６２ｂまで延びている。
【００５７】
棒状ヒータ３１，……，３１および冷却管６２，……，６２は、鋳込み法によって設けられたものである。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・第１真空処理室（被処理物搬入室）
２・・・第２真空処理室（プラズマ処理室）
３・・・第３真空処理室（被処理物搬出室）
４・・・ゲートバルブ
５・・・被処理物（基板）
７・・・アノード電極
１８・・・カソード電極
２７・・・アノード電極
２７ｃ・・溝
３１・・・加熱部（棒状ヒータ）
３２・・・冷却部（冷却管）
３２ａ・・導入部
３２ｂ・・排出部
３２ｃ・・本体部
４２・・・冷却部（冷却管）
４２ａ・・導入部
４２ｂ・・排出部
４２ｃ・・本体部
５２・・・冷却部（冷却管）
５２ａ・・導入部
５２ｂ・・排出部
５２ｃ・・本体部
６２・・・冷却部（冷却管）
６２ａ・・導入部
６２ｂ・・排出部
６２ｃ・・本体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に真空処理を行うための真空処理室と、この真空処理室に設けられた少なくとも一対の対向電極とを備えてなり、
前記対向電極のうちの少なくとも一方の電極が、被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含み、
加熱部は複数の棒状ヒータからなり、冷却部は内部に冷却用媒体が流通される複数の折り返し状冷却部材からなり、加熱部および冷却部は互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が前記少なくとも一方の電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、
それぞれの冷却部材は、前記少なくとも一方の電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極に沿って再び排出部まで延びているか、または、同電極の内部に冷却部材の断面形状よりも大きく設けられた溝の中を通って再び排出部まで延びており、再び排出部まで延びている部分が同電極と直接接触しないように設けられ、
それぞれの冷却部材はさらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
それぞれの冷却部材は、前記導入部から前記電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返されて前記排出部まで延び、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように構成されている第１冷却管と、同電極の外部で一方側から他方側まで、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように延び、同電極の他方側で折り返されて他方側から同電極の内部に入り、一方側まで延びるように構成されている第２冷却管とからなり、
第１冷却管と第２冷却管とは、互いに隣り合うように配設されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
棒状ヒータは、前記電極の一方側から前記電極内に入り、前記電極の他方側で折り返され、一方側まで延びるＵ字状シーズヒータである請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項４】
それぞれの棒状ヒータは、他の棒状ヒータから独立して加熱温度制御することができ、それぞれの冷却部材は、他の冷却部材から独立して冷却温度制御することができる請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項５】
冷却部材は、前記導入部から前記電極の全長の半分までの長さで同電極の内部に設けられた、冷却部材の断面よりも大きい溝の中を通るように配設されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項６】
棒状ヒータは、加熱性能が、前記電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項７】
冷却管は、冷却性能が、前記電極の中央部においてより大きく、かつ、側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２に記載の真空処理装置。
【請求項８】
棒状ヒータは、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項９】
冷却管は、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより大きく、かつ、側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２に記載の真空処理装置。
【請求項１０】
冷却管は、熱伝導率が同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２に記載の真空処理装置。
【請求項１１】
冷却用媒体は、冷却管の内部で停滞することなく常時流通される請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項１２】
棒状ヒータは、前記電極の側面または表面から５．０ｍｍ以上の深さにその先端が位置するよう同電極内部に配設された熱電対で測定された温度に基づいて加熱温度制御される請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項１３】
前記対向電極のそれぞれに請求項２に記載の冷却部材が配設されてなる真空処理装置。
【請求項１】
被処理物に真空処理を行うための真空処理室と、この真空処理室に設けられた少なくとも一対の対向電極とを備えてなり、
前記対向電極のうちの少なくとも一方の電極が、被処理物の温度制御をするための加熱部と冷却部とを含み、
加熱部は複数の棒状ヒータからなり、冷却部は内部に冷却用媒体が流通される複数の折り返し状冷却部材からなり、加熱部および冷却部は互いに並列状に設けられ、冷却用媒体の導入部および排出部が前記少なくとも一方の電極の一方側および他方側のうちの一方側に偏在して設けられ、
それぞれの冷却部材は、前記少なくとも一方の電極の一方側の導入部から同電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返された後、同電極に沿って再び排出部まで延びているか、または、同電極の内部に冷却部材の断面形状よりも大きく設けられた溝の中を通って再び排出部まで延びており、再び排出部まで延びている部分が同電極と直接接触しないように設けられ、
それぞれの冷却部材はさらに、隣接する冷却部材との間で冷却用媒体が互いに対向して流通するように構成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
それぞれの冷却部材は、前記導入部から前記電極の内部へ入り、同電極の他方側まで延び、他方側で折り返されて前記排出部まで延び、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように構成されている第１冷却管と、同電極の外部で一方側から他方側まで、同電極に沿う部分の少なくとも一部が同電極と接触しないように延び、同電極の他方側で折り返されて他方側から同電極の内部に入り、一方側まで延びるように構成されている第２冷却管とからなり、
第１冷却管と第２冷却管とは、互いに隣り合うように配設されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
棒状ヒータは、前記電極の一方側から前記電極内に入り、前記電極の他方側で折り返され、一方側まで延びるＵ字状シーズヒータである請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項４】
それぞれの棒状ヒータは、他の棒状ヒータから独立して加熱温度制御することができ、それぞれの冷却部材は、他の冷却部材から独立して冷却温度制御することができる請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項５】
冷却部材は、前記導入部から前記電極の全長の半分までの長さで同電極の内部に設けられた、冷却部材の断面よりも大きい溝の中を通るように配設されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項６】
棒状ヒータは、加熱性能が、前記電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項７】
冷却管は、冷却性能が、前記電極の中央部においてより大きく、かつ、側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２に記載の真空処理装置。
【請求項８】
棒状ヒータは、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより小さく、かつ、側縁部においてより大きくなるように構成されている請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項９】
冷却管は、前記電極の平面単位面積当たりにおける設置本数密度が、同電極の中央部においてより大きく、かつ、側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２に記載の真空処理装置。
【請求項１０】
冷却管は、熱伝導率が同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２に記載の真空処理装置。
【請求項１１】
冷却用媒体は、冷却管の内部で停滞することなく常時流通される請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項１２】
棒状ヒータは、前記電極の側面または表面から５．０ｍｍ以上の深さにその先端が位置するよう同電極内部に配設された熱電対で測定された温度に基づいて加熱温度制御される請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項１３】
前記対向電極のそれぞれに請求項２に記載の冷却部材が配設されてなる真空処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６８８１０（Ｐ２０１１−１６８８１０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１３４８（Ｐ２０１０−３１３４８）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【特許番号】特許第４７４６７００号（Ｐ４７４６７００）
【特許公報発行日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【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２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【特許番号】特許第４７４６７００号（Ｐ４７４６７００）
【特許公報発行日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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