JP2010282881A

JP2010282881A - Heating device with cooling function

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Publication number: JP2010282881A
Application number: JP2009136196A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inuzuka; 宏行犬塚
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: JP5331582B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating device having a cooling function, excellent in heating efficiency and cooling efficiency, with less risk of giving bad influences to various characteristics of an object to be treated and relatively low in manufacturing cost. <P>SOLUTION: The heating device E1 includes an anode electrode 7 on which a tray 5 and a substrate 6 are mounted and heating members 31 and cooling members 32 buried in the anode electrode 7 from one end part to the other end part. The heating member 31 includes five pipe-like heaters 31 parallely arranged to be adjacent to each other, having a curved part 31a having a U-like plane shape at a point near the other end part of the anode electrode 7 and having a linear part 31b at a position other than that. The cooling member 32 includes seven cooling pipes 32 parallely arranged adjacent to each other along the outside of respective pipe-like heaters 31, having a meandering part 32c at a point facing the curved part 31a of a corresponding pipe-like heater 31 and having a linear part 32b at positions other than that. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

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。 The present invention relates to a heating apparatus having a cooling function, and more particularly to a heating apparatus having a cooling function used for heating or firing a workpiece to a desired temperature, for example.

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。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a heating device having a cooling function used for baking an object to be processed in semiconductor and liquid crystal panel baking processes and film forming processes, for example, the one described in Patent Document 1 is known.

特開平９−２６００２９号公報JP-A-9-260029

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。 The heating device described in Patent Document 1 includes a base plate made of, for example, a metal plate, and a face plate made of, for example, a metal plate provided on one surface of the base plate. The base plate has a first groove formed on one side thereof and a second groove formed on the other side opposite to the one side. A cooling pipe for cooling the base plate is embedded in the first groove, and a sheathed heater for heating the base plate is embedded in the second groove. The cooling pipe has a contact surface that is flush with the one surface of the base plate and is exposed to the one surface. Further, the contact surface is in contact with one surface of the face plate facing the one surface of the base plate.

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。 According to the above heating device, since the cooling pipe and the sheathed heater are respectively embedded in the first groove and the second groove formed on the front and back surfaces of the base plate, and a part of the cooling pipe is in contact with the face plate, It is said that the heat treatment efficiency of the semiconductor in the baking process and the film forming process and the heating rate and cooling rate in the cooling process can be improved.

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。 However, when the above heating apparatus is applied to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on the surface of an object to be processed, the following problems occur.

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。 That is, a sheathed heater is applied to a plasma processing electrode as a heating unit for heating an object to be processed in a plasma processing chamber of a plasma processing apparatus, and a cooling pipe is used to cool the electrode heated by the heating unit. If it applies to the same electrode as a cooling part for doing, a heating part and a cooling part will be provided in each slot for fitting in the front and back both sides of the electrode.

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。 For this reason, prior to providing the heating unit and the cooling unit in the above-described heating device, an operation or a process of forming a heating unit fitting groove and a cooling unit fitting groove on both surfaces of the plasma processing electrode is required. . In addition, in order to form such fitting grooves on both surfaces of the electrode, it is necessary to ensure that the electrode has a certain thickness or more. For these reasons, as a result, the manufacturing cost of the heating device, and hence the manufacturing cost of the plasma processing device, increases.

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。 Further, when the heating unit is formed on the front side surface of the electrode and the cooling unit is formed on the back side surface of the electrode, a workpiece is placed on the front side surface of the electrode to perform plasma processing. Then, the heating of the object to be processed by the heating unit formed on the front side surface on which the object to be processed is placed is performed efficiently. However, since the cooling portion is on the back side surface of the electrode, it is inefficient to cool the front side surface of the electrode, which is relatively thick, from the back side surface.

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。 Therefore, for the purpose of solving the above-mentioned problems, the present inventor has proposed that a groove for fitting a heating part and a groove for fitting a cooling part on one surface or inside of a substrate for placing an object to be processed. And a heating device having a cooling function constructed so that a tubular heating part for heating the substrate and a tubular cooling part for cooling the substrate are fitted in each groove.

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。 Specifically, in this heating apparatus, the tubular heating part is composed of a plurality of folded heating members arranged in parallel with each other, and the tubular cooling part is arranged in parallel with each other along the outside or inside of each heating member. A plurality of folded cooling members disposed on the surface. Then, the plurality of folded heating members are arranged in the fitting grooves in the substrate, and the plurality of folded cooling members are arranged in the fitting grooves in the substrate, respectively.

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。 However, in such a heating apparatus, the folded portions of the plurality of heating members are positioned in a region facing the adjacent workpiece loading / unloading chamber in the plasma processing chamber of the plasma processing apparatus as described above. If the substrate is placed in the plasma processing chamber, the following new problem may occur.

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。 That is, in the area facing the workpiece loading / unloading chamber in the plasma processing chamber, the heat dissipation efficiency of the substrate at the portion corresponding to the folded portion of the heating member is worse than that at the other portion. The reason is that the radiant heat in the workpiece loading / unloading chamber is transmitted to the plasma processing chamber adjacent to the loading / unloading chamber, and the heat dissipation in the folded portion of the heating member in the plasma processing chamber is other than the folded portion of the heating member. This is probably because it is lower than the heat dissipation in the part.

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。 Further, in the same area, the folded portion of the cooling member is disposed corresponding to the folded portion of the heating member. However, the cooling of the folded portion of the heating member by the folded portion of the cooling member is sufficient for the above reason. Not done. For this reason, the cooling effect of the board | substrate by a cooling member is also inadequate. As a result, there is a possibility that various characteristics of the object to be processed after being placed on the substrate and processed will be adversely affected.

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。 The present invention has been made in consideration of the above situation. The problem is to provide a heating device having a cooling function that is excellent in heating efficiency and cooling efficiency, has no risk of adversely affecting the properties of the processed material after processing, and has a relatively low manufacturing cost. It is to be.

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。 According to the present invention, the heat conductive substrate on which the workpiece is placed, and the heating for heating the substrate disposed from one end portion of the substrate to the other end portion inside or on the surface of the substrate. And a cooling unit for cooling the substrate disposed in contact with the inside or the surface of the substrate from one end to the other end of the substrate, and the cooling unit and the substrate are in contact with each other. A heating device having a cooling function is provided in which the contact surface area of the portion is larger in the portion closer to the other end than in the portion closer to the one end of the substrate.

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。 Examples of the material constituting the thermally conductive substrate include stainless steel, steel, and aluminum alloy. The heating unit for heating the substrate and the cooling unit for cooling the substrate may be provided in an embedded manner so that each or all of them are embedded inside the substrate. May be provided so as to be exposed from the surface of the substrate.

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。 The heating unit and the cooling unit are disposed from one end of the substrate to the other end. The heating unit may be disposed in contact with the inside or the surface of the substrate, or may be disposed in a non-contact state with the inside or the surface of the substrate. On the other hand, the cooling unit is disposed in contact with the inside or the surface of the substrate. This is because the substrate needs to be cooled more efficiently.

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。 In the heating apparatus according to the present invention, the contact surface area of the portion where the cooling unit and the substrate are in contact is larger than the contact surface area of the substrate near the one end portion than the contact surface area at the other end portion. Has been. The reason is that the cooling efficiency at the location near the other end of the substrate is greater than the cooling efficiency at the location near the one end of the substrate.

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。 Here, the “contact surface area” at a certain location refers to the total surface area of the contact portion composed of a flat surface and / or a curved surface where the cooling unit disposed in contact with the substrate and the substrate are in contact with each other. .

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。 The difference in the contact surface area between the cooling part and the substrate between the part near the other end of the substrate and the part near the one end is that the cooling efficiency at the part near the other end of the substrate is reduced toward the one end. It is for solving a part of the above-mentioned subject of this invention by making it larger than the cooling efficiency in. A specific example of a configuration that causes the above-described difference regarding the contact surface area between the cooling unit and the substrate between the other end portion and the one end portion of the substrate will be described later.

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。 The heating unit in the heating device of the present invention is composed of, for example, a plurality of folded heating members arranged in parallel with each other. The cooling unit in this heating device is constituted by, for example, a plurality of folded cooling members arranged in parallel with each other along the outer side or the inner side of each folded heating member.

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。 At this time, the substrate can be formed from, for example, a pair of substrate halves that are joined to face each other in the thickness direction. And a heating member fitting groove and a cooling member fitting groove are formed in at least one of two opposing surfaces of these board | substrate half bodies. As the cross-sectional shape of these fitting grooves, a circular shape, an elliptical shape, a semicircular shape, a semi-elliptical shape, a rectangular shape, and the like corresponding to the cross-sectional shape of the heating member / cooling member can be considered.

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。 Here, the plurality of heating members and the plurality of cooling members are disposed, for example, such that each cooling member is along the outside of each heating member. That is, the plurality of heating members and the plurality of cooling members are placed in a fixed position on the substrate by the respective heating members being fitted into the heating member fitting grooves and the respective cooling members being fitted into the cooling member fitting grooves. Arranged. Then, the plurality of heating members and the plurality of cooling members are sandwiched between the pair of substrate halves joined together in the state of being arranged as described above.

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。 At this time, each of the plurality of heating members can be configured as, for example, a U-shaped member having a U-shaped curved portion near the other end of the substrate.

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。 When the plurality of heating members are configured in this way, the structure that brings about the above-described difference in the contact surface area between the cooling unit and the substrate between the portion near the other end of the substrate and the portion near the one end. As a specific example, there is a heating device in which each of the plurality of cooling members has a meandering portion at a location facing the curved portion of the corresponding heating member.

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。 Here, the “meandering portion” in the cooling member refers to a tortuous portion consisting of one S-shape provided at a specific portion of the cooling member (for example, a portion facing the curved portion of the corresponding heating member), or one A winding portion consisting of a plurality of S-shaped parts.

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。 The meandering portion of each cooling member is a portion for additionally cooling the curved portion of the corresponding heating member and the vicinity thereof.

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。 Each of the plurality of heating members and the plurality of cooling members can be configured as, for example, a U-shaped member having a U-shaped curved portion near the other end of the substrate.

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。 When the plurality of heating members and the plurality of cooling members are configured as described above, the contact surface area between the cooling unit and the substrate between the other end portion of the substrate and the one end portion of the substrate is as described above. As a specific example of the configuration that brings about the difference, the substrate further includes a cooling promotion member disposed outside the plurality of heating members and the plurality of cooling members inside the substrate, and the cooling promotion member is located near the other end of the substrate. The heating apparatus which has a meandering part in the location which faces the curved part of a some heating member is mentioned.

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。 The cooling promotion member is provided in addition to the cooling member that cools the substrate, and further increases the cooling efficiency of the substrate. Here, the “meandering portion” in the cooling promotion member is a tortuous portion consisting of one S-shape provided at a specific location of the cooling promotion member (for example, a location facing the curved portion of the corresponding heating member) or A winding portion consisting of a series of S-shaped.

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。 The meandering portion of the cooling promoting member is a portion for additionally cooling the curved portions of the plurality of heating members and the vicinity thereof. Here, the portion other than the meandering portion of the cooling promoting member is a portion for additionally cooling mainly the portion other than the curved portion of the heating member.

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。 In addition, as another specific example of the configuration that brings about the above-described difference in the contact surface area between the cooling unit and the substrate between the other end portion of the substrate and the one end portion, A heating device having a large-diameter portion where the diameter of the cooling member is larger than the other portions at the portions facing the curved portion of the corresponding heating member and the vicinity thereof can be cited. Here, the large-diameter portion of each cooling member is a portion for additionally cooling the curved portion of the corresponding heating member and the vicinity thereof.

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。 Any of the plurality of heating members as the heating section in the heating device of the present invention can be constituted by, for example, a sheathed heater. The plurality of cooling members as the cooling unit can be configured from, for example, a cooling gas flow pipe.

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。 Here, the cooling gas flow pipe is made of a material whose thermal conductivity is lower than that of the material (for example, stainless steel, steel, aluminum alloy, etc.) constituting the substrate (for example, stainless steel for aluminum alloy). More preferably, it is made of steel, steel, etc. When the cooling gas flow pipe is made of such a material, it is possible to suppress a rapid increase in the temperature of the cooling gas, so that the heating / cooling control of the substrate can be performed more effectively. Become.

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。 As the cooling gas introduced into the cooling gas flow pipe, a gas having low thermal conductivity, for example, air, oxygen, nitrogen, argon, hydrogen, etc. is used. It is preferable to select a gas species that does not easily react with the atmospheric gas around the heating device. When the atmospheric gas is a combustible gas, nitrogen, argon, or the like is preferably used as the cooling gas.

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。 Furthermore, it is more preferable that the plurality of heating members are configured so that the heating temperature can be controlled independently of each other, and the plurality of cooling members are configured so that the cooling temperature can be controlled independently of each other. When the plurality of heating members and the plurality of cooling members are configured in this manner, it becomes possible to selectively heat / cool a specific portion of the substrate, and the accuracy of the heating / cooling control for the entire substrate. It becomes possible to improve.

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。 A heating apparatus having a cooling function according to the present invention includes a thermally conductive substrate on which an object to be processed is placed, and a substrate disposed from one end of the substrate to the other end inside or on the surface of the substrate. A heating unit for heating, and a cooling unit for cooling the substrate disposed in contact with the inside or the surface of the substrate from one end to the other end of the substrate. The contact surface area of the portion in contact with the substrate is larger at the portion near the other end than at the portion near the one end of the substrate.

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。 Then, due to the above-described difference in the contact surface area between the cooling part and the substrate between the position near the other end of the substrate and the position near the one end, the cooling efficiency at the position near the other end of the substrate becomes one end. It becomes larger than the cooling efficiency at the side portion. Therefore, according to this heating apparatus, when the other end portion of the substrate is disposed in an area facing the workpiece loading / unloading chamber in the plasma processing chamber, the cooling efficiency of the substrate in the area can be improved. . As a result, it is possible to avoid the possibility that the various characteristics of the object to be processed placed on the substrate and processed will be adversely affected.

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。 Further, according to this heating device, since the configuration is as described above rather than the configuration in which grooves are formed on both surfaces of the plasma processing electrode as in the heating device described in Patent Document 1, the manufacturing cost is relatively low. Few.

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。It is a schematic front view of the plasma processing apparatus with which each heating apparatus (E1-E3) in Embodiment 1-3 of this invention was integrated. 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。It is a top view of heating apparatus E1 in Embodiment 1 of this invention. 図２のＡ−Ａ線に沿う加熱装置Ｅ１の断面状側面図である。It is a cross-sectional side view of the heating apparatus E1 along the AA line of FIG. 図３に示された加熱装置Ｅ１の分解図である。It is an exploded view of the heating apparatus E1 shown by FIG. 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。It is a top view of the heating apparatus E2 in Embodiment 2 of this invention. 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。It is a top view of the heating apparatus E3 in Embodiment 3 of this invention.

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。 Hereinafter, three preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited by these.

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。 Embodiment 1
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus D in which the heating apparatus E1 according to Embodiment 1 is incorporated includes a first vacuum chamber 1 and a second vacuum chamber 2 that are provided adjacent to each other. These two vacuum chambers 1 and 2 are configured by dividing one casing that extends in a straight line from side to side in the longitudinal direction into two on the left and right sides by one isolation gate valve 4 that can be opened and closed.

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。 The two vacuum chambers 1 and 2 are both made of stainless steel, and the inner surface is mirror-finished. The gate valve 4 is configured to be movable up and down. The two vacuum chambers 1 and 2 are in communication with each other when the gate valve 4 is raised, and the two vacuum chambers 1 and 2 are isolated at the lowest position.

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。 The first vacuum chamber 1 is a workpiece loading / unloading chamber for loading / unloading a plate-shaped workpiece (here, the tray 5 and the plasma processing substrate 6 mounted on the tray 5). Has been. The second vacuum chamber 2 is a plasma processing chamber connected to the workpiece loading / unloading chamber 1 adjacent to the workpiece for performing plasma processing on the workpiece.

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。 Further, the workpiece loading / unloading chamber 1 is connected to an external vacuum pump 14 via an opening / closing valve 16a. The plasma processing chamber 2 is connected to an external vacuum pump 14 via an open / close valve 16a and a pressure adjustment valve 16b. The workpiece loading / unloading chamber 1 is provided with a workpiece loading / unloading door 17 on the entrance / exit side. The plasma processing chamber 2 is connected to a reaction gas introduction pipe 19 for introducing a plasma processing reaction gas. The workpiece loading / unloading chamber 1 is connected to a leak gas introduction pipe 20.

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。 A plurality of rollers 202 and 202 that convey the tray 5 on which the plasma processing substrate 6 is mounted in the workpiece loading / unloading chamber 1 and the plasma processing chamber 2 to the left and right in a state where the tray 5 is sandwiched between the front and rear long sides thereof. ... 202 (only the front roller is shown in FIG. 1) is provided.

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。 A plasma processing anode electrode 7 is provided in the plasma processing chamber 2. The anode electrode 7 and the tray 5 are electrically connected and grounded. Further, a plasma processing cathode electrode 18 is provided above the anode electrode 7 in the plasma processing chamber 2 so as to face each other. The cathode electrode 18 is electrically connected to a high frequency power source 23 via a capacitor 21 and a matching circuit 22 outside the plasma processing chamber 2.

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。 The anode electrode 7 constitutes a part of each component of the heating devices E1 to E3 in the first to third embodiments of the present invention for performing temperature control (heating / cooling) of the tray 5 and the substrate 6. .

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。 That is, as shown in FIGS. 1 and 2, heating apparatus E1 according to Embodiment 1 of the present invention is an aluminum alloy as a thermally conductive substrate on which tray 5 and substrate 6 that are objects to be processed are placed. The anode electrode 7 and a plurality of folded heating members 31 as heating portions for heating the anode electrode 7 embedded in the anode electrode 7 from one end to the other end in contact. ,..., 31, and a plurality of folded cooling members 32 as cooling portions for cooling the anode electrode 7 embedded in contact with the anode electrode 7 from one end portion to the other end portion. , ..., 32.

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。 These heating members 31,..., 31 have curved portions 31a,..., 31a having a U-shaped planar shape near the other end of the anode electrode 7, and linear portions 31b at other locations. ,..., 31b, and is composed of seven U-shaped tubular heaters (here, sheathed heaters) 31,.

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。 These cooling members 32, ..., 32 are all made of stainless steel. These cooling members 32,..., 32 are serpentine portions at the portions facing the curved portions 31a,..., 31a of the tubular heaters 31,. 32c, linear portions 32b,..., 32b at other locations, and adjacent to each other in parallel along the outside of each tubular heater 31,. The cooling pipes (here, nitrogen gas flow pipes for cooling) 32,..., 32 are provided as seven substantially U-shaped members. Each of the cooling pipes 32 can be discharged to the outside after circulating the cooling gas introduced therein.

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。 These tubular heaters 31,..., 31 and cooling pipes 32,..., 32 are provided at the same height inside the anode electrode 7 (see FIG. 3). Each tubular heater 31 is connected to an external heater wire 33 at one end of the anode electrode 7. Further, these tubular heaters 31,..., 31 can be controlled in heating temperature independently of each other, and these cooling pipes 32,..., 32 can be controlled in cooling temperature independently of each other. Is.

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。 As shown in FIGS. 3 and 4, the anode electrode 7 is formed of anode electrode halves 7a and 7b as a pair of substrate halves joined to face each other in the thickness direction. The tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,..., 32 are sandwiched between the pair of anode electrode halves 7a, 7b.

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。 That is, grooves 8a,..., 8a, 8b,... For fitting the cooling pipes 32, ..., 32 are respectively fitted into the two facing surfaces 10a, 10b of the anode electrode halves 7a, 7b. 8b and grooves 9a,..., 9a, 9b... 9b for fitting the tubular heaters 31,. The tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,..., 32 are fitted with the tubular heaters 31 fitted in the grooves 9a and 9b and the respective cooling pipes 32 fitted in the grooves 8a and 8b. Are sandwiched between a pair of joined anode electrode halves 7a and 7b.

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。 Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of the heating apparatus E1 and its manufacturing method are demonstrated.

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。 To fit the tubular heaters 31,..., 31 and the grooves 8a,..., 8a, 8b,. The grooves 9a,..., 9a, 9b,..., 9b can be formed, for example, by performing groove forming cutting in advance on the flat facing surfaces 10a, 10b of the anode electrode halves 7a, 7b. it can.

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。 These grooves 8a, ..., 8a, 8b, ... 8b, 9a, ..., 9a, 9b, ..., 9b are planes viewed from the facing surfaces 10a, 10b of the anode electrode halves 7a, 7b. The shape is substantially U-shaped or U-shaped. The cross-sectional shape of the grooves 8a, 8b may be any shape as long as the cooling pipes 32, ..., 32 are in contact with the inner surfaces of the grooves 8a, 8b. The cross-sectional shapes of the grooves 9a, 9b are Any shape that contacts the inner surfaces of the grooves 9a and 9b may be used.

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。 In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,. Further, the cross-sectional shapes of the grooves 8a, ..., 8a, 8b, ..., 8b, 9a, ..., 9a, 9b, ..., 9b are substantially the same as the cooling pipes 32, ... , 32 and the tubular heaters 31,...

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。 These anode electrode halves 7a and 7b can be integrated by caulking by cold rolling or by screwing. In the first embodiment, the anode electrode halves 7a and 7b are screwed together by screws 501, 501, and 501 so as to be integrated, so that the tubular heaters 31,. A heating device E1 including 32, ..., 32 is manufactured.

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。 In the heating device E1 thus manufactured, the tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,. It is embedded in contact with the anode electrode 7. Therefore, according to the heating device E1, it is possible to selectively control heating / cooling of specific portions of the tray 5, the substrate 6, and the anode electrode 7 that are objects to be processed.

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。 In addition, the heating device E1 is provided with meandering portions 32c,..., 32c of the cooling pipes 32,..., 32 at locations facing the curved portions 31a,. It has been. Then, the contact surface area of the portion where the cooling pipes 32,..., 32 and the anode electrode 7 are in contact with each other is closer to the other end portion than to the one end portion of the anode electrode 7. It has been enlarged.

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。 Therefore, according to this heating device E1, the cooling efficiency of the anode electrode 7 at the location near the other end of the anode electrode 7, particularly the location facing the curved portions 31a,..., 31a of the tubular heaters 31,. It can be made larger than the cooling efficiency of the anode electrode 7 at a location other than the location near the other end of the anode electrode 7, particularly at a location facing the linear portions 31 b,. As a result, when the other end of the anode electrode 7 is disposed in an area facing the workpiece loading / unloading chamber 1 in the plasma processing chamber 2, the cooling efficiency of the anode electrode 7 in that area can be improved. . As a result, it is possible to avoid the possibility that the various characteristics of the workpiece to be processed placed on the anode electrode 7 will be adversely affected.

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。 Furthermore, according to this heating device E1, since it is not the structure which forms a groove | channel on both surfaces of the electrode for plasma processing like the heating apparatus described in patent document 1, it is the above structures, Therefore A manufacturing cost is also compared. Less.

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。 Embodiment 2
As shown in FIGS. 1 and 5, the heating device E2 according to the second embodiment of the present invention includes an anode electrode 7 as a thermally conductive substrate on which a tray 5 and a substrate 6 that are objects to be processed are placed. A plurality of folded heating members 31,..., 31 serving as heating portions for heating the anode electrode 7 embedded in the anode electrode 7 in contact from one end portion to the other end portion. And a plurality of folded cooling members 32,..., 32 as cooling portions for cooling the anode electrode 7 embedded in the anode electrode 7 in contact from one end portion to the other end portion. And comprising.

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。 The heating members 31,..., 31 have curved portions 31a,..., 31a having a U-shaped planar shape near the other end of the anode electrode 7, and linear portions 31b,. .., 31b, and seven U-shaped tubular heaters (here, sheathed heaters) 31,..., 31 provided adjacent to each other in parallel.

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。 The cooling members 32,..., 32 have U-shaped curved portions 32a,..., 32a near the other end of the anode electrode 7, and linear portions 32b at other locations. ,..., 32b, and seven U-shaped cooling pipes (here, nitrogen for cooling) provided adjacent to each other in parallel along the outside of each tubular heater 31,. (Gas distribution pipe) 32...

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。 The heating device E2 includes a single cooling promotion tube (here, a cooling promotion member as a cooling promotion member disposed outside the tubular heaters 31,..., 31 and the cooling tubes 32,... 32 inside the anode electrode 7). A cooling nitrogen gas flow pipe) 35 is further provided.

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。 The cooling promotion pipe 35 includes a meandering portion 35a facing the curved portions 32a, ..., 32a of the seven tubular heaters 31, ..., 31 near the other end of the anode electrode 7, and the meandering portion 35a. It consists of linear portions 35b, 35b that are continuous and extend linearly along both side edges of the anode electrode 7.

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。 The meandering portion 35a of the cooling promotion tube 35 is a portion for additionally cooling the curved portions 32a,..., 32a of the seven tubular heaters 31,. Further, the linear portions 35b and 35b of the cooling promotion tube 35 are portions for additionally cooling the linear portions 31b and 31b of the two tubular heaters 31 and 31 mainly adjacent to both side edges of the anode electrode 7, respectively. It is.

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。 Other configurations, sizes, materials used, manufacturing methods, and the like in the heating device E2 are substantially the same as those in the heating device E1.

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。 In this heating device E2, the tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,..., 32 are in contact with the anode electrode 7 in the form of seven each inside the anode electrode 7 as described above. It is buried. Therefore, according to the heating device E2, it is possible to selectively control heating / cooling of specific portions of the tray 5, the substrate 6, and the anode electrode 7 that are the objects to be processed.

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。 Further, in the heating device E2, as described above, the meandering portion 35a facing the curved portions 32a,..., 32a of the seven tubular heaters 31,. A cooling promotion tube 35 is provided. As a result, the contact surface area of the locations where the cooling pipes 32,..., 32 and the cooling promotion pipe 35 and the anode electrode 7 are in contact with each other is closer to the other end than the one closer to the one end. It's bigger than that.

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。 Therefore, according to this heating device E2, the cooling efficiency of the anode electrode 7 at the location near the other end of the anode electrode 7, particularly the location facing the curved portions 31a,..., 31a of the tubular heaters 31,. It can be made larger than the cooling efficiency of the anode electrode 7 at a location other than the location near the other end of the anode electrode 7, particularly at a location facing the linear portions 31 b,. As a result, when the other end of the anode electrode 7 is disposed in an area facing the workpiece loading / unloading chamber 1 in the plasma processing chamber 2, the cooling efficiency of the anode electrode 7 in that area can be improved. . As a result, it is possible to avoid the possibility that the various characteristics of the workpiece to be processed placed on the anode electrode 7 will be adversely affected.

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。 Furthermore, according to this heating device E2, since it is not the structure which forms a groove | channel on both surfaces of the electrode for plasma processing like the heating apparatus described in patent document 1, it is the above structures, Therefore A manufacturing cost is also compared. Less.

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。 Embodiment 3
As shown in FIGS. 1 and 6, the heating device E3 according to the third embodiment of the present invention includes an anode electrode 7 as a thermally conductive substrate on which a tray 5 and a substrate 6 as processing objects are placed. A plurality of folded heating members 31,..., 31 serving as heating portions for heating the anode electrode 7 embedded in the anode electrode 7 in contact from one end portion to the other end portion. And a plurality of folded cooling members 32,..., 32 as cooling portions for cooling the anode electrode 7 embedded in the anode electrode 7 in contact from one end portion to the other end portion. And comprising.

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。 The heating members 31,..., 31 have curved portions 31a,..., 31a having a U-shaped planar shape near the other end of the anode electrode 7, and linear portions 31b,. .., 31b, and five U-shaped tubular heaters (here, sheathed heaters) 31,..., 31 provided adjacent to each other in parallel.

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。 The cooling members 32,..., 32 have large diameter portions 32d,..., 32d having a larger diameter and small diameter portions 32e,. .., 31 is composed of five U-shaped cooling pipes (here, cooling nitrogen gas flow pipes) 32,..., 32 provided adjacent to each other in parallel along the outside of 31.

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。 That is, the large-diameter portion 32d of each cooling pipe 32 is a portion that is partially curved and the diameter of the cooling pipe 32 is larger than other portions. Each large-diameter portion 32d is provided at a portion (a portion from the other end portion of the anode electrode 7 to the central portion) facing the curved portion 31a of the corresponding tubular heater 31 and the vicinity thereof. Moreover, the small diameter part 32e of each cooling pipe 32 is a linear part, and the diameter of the cooling pipe 32 is a part smaller than another location. Each small-diameter portion 32e is provided at a location other than the large-diameter portion 32d (location from the central portion to one end portion of the anode electrode 7).

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。 The large-diameter portion 32d of each cooling pipe 32 is a portion for additionally cooling the curved portion 31a of the corresponding tubular heater 31 and the vicinity thereof.

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。 Other configurations, sizes, materials used, manufacturing methods, and the like in the heating device E3 are substantially the same as those in the heating device E1.

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。 In the heating device E3, the tubular heaters 31,..., 31 and the cooling pipes 32,..., 32 are in contact with the anode electrode 7 in five pieces inside the anode electrode 7 as described above. It is buried. Therefore, according to the heating device E3, it is possible to selectively control heating / cooling of specific portions of the tray 5 and the substrate 6 and the anode electrode 7 which are objects to be processed.

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。 In the heating device E3, the large-diameter portions 32d of the cooling pipes 32,... 32 are provided at the portions facing the curved portions 31a,. 32d is provided. Then, the contact surface area of the portion where the cooling pipes 32,..., 32 and the anode electrode 7 are in contact with each other is closer to the other end portion than to the one end portion of the anode electrode 7. It has been enlarged.

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。 Therefore, according to the heating device E3, the anode electrode 7 is located near the other end portion of the anode electrode 7, particularly at the portions facing the curved portions 31a,..., 31a of the tubular heaters 31,. The cooling efficiency is made larger than the cooling efficiency of the anode electrode 7 at a location other than the location near the other end of the anode electrode 7, particularly at a location facing the linear portions 31b,..., 31b of the tubular heaters 31,. be able to. As a result, when the other end of the anode electrode 7 is disposed in an area facing the workpiece loading / unloading chamber 1 in the plasma processing chamber 2, the cooling efficiency of the anode electrode 7 in that area can be improved. . As a result, it is possible to avoid the possibility that the various characteristics of the workpiece to be processed placed on the anode electrode 7 will be adversely affected.

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。 Furthermore, according to the heating device E3, the configuration is not the configuration in which the grooves are formed on both surfaces of the plasma processing electrode as in the heating device described in Patent Document 1, but the configuration is as described above. Less.

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。 The heating apparatus having a cooling function according to the present invention can be incorporated in a plasma processing apparatus for performing plasma processing on the surface of an object to be processed, as described in the first to third embodiments. In addition, the heating device having a cooling function according to the present invention can be applied to a wide range of uses as a heating device having a cooling function used for heating or baking a workpiece to a desired temperature.

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 1 ... 1st vacuum chamber (workpiece loading / unloading chamber)
2 ... Second vacuum chamber (plasma processing chamber)
4 ... Gate valve 5 ... Workpiece (tray)
6 ... Object to be processed (Plasma processing substrate)
7 ... Anode electrode (thermally conductive substrate)
7a ... Electrode half (substrate half)
7b .. Electrode half (substrate half)
8a .. Groove 8b .. Groove 9a .. Groove 9b .. Groove 10a .. Opposite surface 10b .. Opposite surface 14 ... Vacuum pump 16a .. Opening / closing valve 16b. Loading / unloading door 18... Cathode electrode 19... Reaction gas introduction pipe 20... Leak gas introduction pipe 21... Capacitor 22 ... Matching circuit 23. U-shaped member) (Heating member) (Heating part)
31a ·· curved portion 31b ·· linear portion 32 ... cooling pipe (U-shaped member) (substantially U-shaped member) (cooling member) (cooling portion)
32a ·· Curved portion 32b · · Straight portion 32c · · Serpentine portion 32d · · Large diameter portion 32e · · Small diameter portion 33 · · · Heater wiring 35 · · · Cooling promotion pipe (cooling promotion member)
35a ... Serpentine part 35b ... Linear part 202 ... Roller 501 ... Screw E1 ... Heating device E2 ... Heating device E3 ... Heating device

Claims

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。 A heat conductive substrate on which an object is placed, a heating unit for heating a substrate disposed on one or both ends of the substrate on or inside the substrate, and the interior of the substrate Alternatively, the surface includes a cooling unit for cooling the substrate disposed in contact from one end of the substrate to the other end, and the contact surface area of the portion where the cooling unit and the substrate contact is A heating device having a cooling function in which a portion closer to one end of the substrate is made larger at a portion closer to the other end.

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る請求項１記載の加熱装置。 The heating unit includes a plurality of folded heating members arranged in parallel to each other, and the cooling unit includes a plurality of folded cooling members arranged in parallel to each other along the outer side or the inner side of each heating member. The heating device according to claim 1.

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２記載の加熱装置。 The substrate is formed of a pair of substrate halves joined to face each other in the thickness direction, and a heating member fitting groove and a cooling member fitting groove are formed on at least one of the two opposing surfaces of these substrate halves. Formed,
In the plurality of heating members and the plurality of cooling members, each cooling member is disposed along the outside of each heating member, each heating member is in the heating member fitting groove, and each cooling member is in the above-mentioned The heating apparatus according to claim 2, wherein the heating apparatus is sandwiched between the pair of substrate halves joined together in a state of being fitted into the cooling member fitting groove.

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字部材である請求項３記載の加熱装置。 4. The heating device according to claim 3, wherein each of the plurality of heating members is a U-shaped member having a U-shaped curved portion near the other end of the substrate.

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請求項４記載の加熱装置。 5. The heating device according to claim 4, wherein each of the plurality of cooling members has a meandering portion at a position facing a curved portion of the corresponding heating member.

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字部材である請求項３記載の加熱装置。 4. The heating device according to claim 3, wherein each of the plurality of heating members and the plurality of cooling members is a U-shaped member having a U-shaped curved portion at a location near the other end of the substrate.

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請求項６記載の加熱装置。 A cooling promotion member disposed outside the plurality of heating members and the plurality of cooling members inside the substrate, wherein the cooling promotion member faces a curved portion of the plurality of heating members near the other end of the substrate The heating device according to claim 6, further comprising a serpentine portion.

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請求項６記載の加熱装置。 The heating device according to claim 6, wherein each of the plurality of cooling members has a large-diameter portion in which a diameter of the cooling member is larger than other portions at a portion facing the curved portion of the corresponding heating member and the vicinity thereof. .

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２記載の加熱装置。 The heating device according to claim 2, wherein each of the plurality of heating members comprises a sheathed heater, and each of the plurality of cooling members comprises a cooling gas flow pipe.

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２記載の加熱装置。 The plurality of heating members are configured to be able to control the heating temperature independently of each other, and the plurality of cooling members are configured to be able to control the cooling temperature independently of each other. The heating device described.