(57)【要約】  シャワープレート（３００）は第１の平板（３０１）と、第２の平板（３０２）と、第３の平板（３０３）と、を備える。第３の平板（３０３）の第２の平板（３０２）と対向する面には、熱媒体が流れる流路（３０３ａ）が形成されている。第３の平板（３０３）の中心領域には略９０度に交差する格子が形成されており、この格子が交差する角度と同じ略９０度に流路（３０３ａ）が屈曲されている。このように流路（３０３ａ）を屈曲させることにより、特に高温となる中心領域に流路（３０３ａ）を多く設置することができ、シャワープレートを良好に冷却することが可能となる。
2009119285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と、前記第１の部材に重ね合わせ接合された第２の部材と、を備え、
前記第１の部材の前記第２の部材に対向する面に、前記第２の部材と重ね合わせられることにより熱媒体が流れる流路として機能する溝が形成され、
前記流路の側壁は、前記第１の部材と前記第２の部材との接合面に平行な面内で屈曲していることを特徴とするシャワープレート。
【請求項２】
前記流路が前記部材の面内に屈曲して形成されることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項３】
前記流路は複数形成されており、前記第１の部材の中心領域で屈曲していることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項４】
複数の前記流路によって、シャワープレートは均等な複数の領域に画定されることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項５】
前記第１の部材には所定の角度で交差する筋を有する格子が形成されており、
前記流路は前記格子の筋に沿って、前記格子の筋の交差する前記角度で屈曲することを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項６】
前記流路は、前記第１の部材または前記第２の部材の周辺領域に前記熱媒体の導入口および導出口を有することを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項７】
前記流路の導入口近傍の横断面が、その他の領域における前記流路の横断面よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項８】
前記流路内には少なくとも１つのフィンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項９】
前記第１の部材には所定の角度で交差する筋を有する格子が形成されており、
前記フィンが全前記流路内にわたって形成されることにより、
前記格子の１つの筋に、前記フィンによって隔てられた複数本の前記流路が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のシャワープレート。
【請求項１０】
前記流路の前記熱媒体と接する面は、前記熱媒体が乱流となるように粗化されていることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項１１】
前記第１の部材と前記第２の部材とは、熱拡散接合によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項１２】
プロセスガスが流れる流路が形成された第３の部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項１３】
前記流路の導入口近傍の横断面が、その他の領域における前記流路の横断面よりも小さく形成されることを特徴とする請求項６に記載のシャワープレート。
【請求項１４】
請求項１に記載のシャワープレートを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシャワープレートを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１６】
第１の部材と、前記第１の部材に重ね合わせ接合された第２の部材と、を備え、
前記第１の部材の前記第２の部材に対向する面に、前記第２の部材と重ね合わせられることにより熱媒体が流れる流路として機能する溝が形成され、
前記流路内には少なくとも１つのフィンが形成されていることを特徴とするシャワープレート。
【請求項１７】
前記第１の部材には所定の角度で交差する筋を有する格子が形成されており、
前記フィンが全前記流路内にわたって形成されることにより、
前記格子の１本の筋に、前記フィンによって隔てられた複数本の前記流路が形成されることを特徴とする請求項１６に記載のシャワープレート。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシャワープレートを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置等を製造する際に、薄膜を形成するためにマイクロ波プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等を行うプラズマ処理装置が用いられている。このプラズマ処理装置は、チャンバと、スロットアンテナと、誘電体隔壁と、プラズマ励起ガス供給部と、載置台と、シャワープレートと、を備える（例えば特開２００２−２９９２４１号公報参照）。【０００３】
シャワープレートは、シャワープレート上で生じたプラズマをシャワープレートの下へと通過させ、更にシャワープレートの直下にプロセスガスを供給するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このシャワープレートはプラズマに曝されるため高温となる。このため、シャワープレートにはシャワープレートを冷却するための熱媒体を流す流路が形成されている。この際、シャワープレートの温度は、プラズマ処理装置で行われる処理に影響するため、シャワープレートが良好に冷却されることが求められている。【０００５】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、シャワープレートを良好に冷却することが可能な流路が形成されたシャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシャワープレートは、
第１の部材と、前記第１の部材に重ね合わせ接合された第２の部材と、を備え、
前記第１の部材の前記第２の部材に対向する面に、前記第２の部材と重ね合わせられることにより熱媒体が流れる流路として機能する溝が形成され、
前記流路の側壁は、前記第１の部材と前記第２の部材との接合面に平行な面内で屈曲していることを特徴とする。【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るプラズマ処理装置は、
第１の観点に係るシャワープレートを備えることを特徴とする。【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るシャワープレートは、
第１の部材と、前記第１の部材に重ね合わせ接合された第２の部材と、を備え、
前記第１の部材の前記第２の部材に対向する面に、前記第２の部材と重ね合わせられることにより熱媒体が流れる流路として機能する溝が形成され、
前記流路内には少なくとも１つのフィンが形成されていることを特徴とする。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るプラズマ処理装置は、
第３の観点に係るシャワープレートを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、シャワープレートを良好に冷却することが可能な流路が形成されたシャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プラズマ処理装置の構成例を示す図である。
【図２】ラジアルラインスロットアンテナの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態１にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図４】図３に示すIV−IV線断面図である。
【図５】シャワープレートの第１の平板を示す平面図である。
【図６Ａ】シャワープレートの第２の平板を示す平面図である。
【図６Ｂ】シャワープレートの第３の平板を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態２にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図８Ａ】図７のシャワープレートの一部を拡大した図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すVIIIB−VIIIB線断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示すVIIIC−VIIIC線断面図である。
【図９】本発明の実施形態３にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図１０Ａ】図９のシャワープレートの一部を拡大した図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示すXB−XB線断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４にかかるシャワープレートの構成例を示す平面図である。
【図１２Ａ】図１１のシャワープレートの一部を拡大した図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すXIIB−XIIB線断面図である。
【図１３】本発明の変形例を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の変形例を示す図であり、シャワープレートの一部を拡大した図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示すXIVB−XIVB線断面図である。
【図１５Ａ】本発明の変形例を示す図であり、シャワープレートの一部を拡大した図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示すXVB−XVB線断面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａに示すXVC−XVC線断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１００    プラズマ処理装置
１０１    プラズマ発生室（チャンバ）
１０１ａ  プラズマ励起空間
１０１ｂ  プロセス空間
１０２    天板（誘電体板）
１０３    アンテナ
１０３ａ  導波部（シールド部材）
１０３ｂ  ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）
１０３ｃ  遅波板（誘電体）
１０４    導波管
１０４ａ  外側導波管
１０４ｂ  内側導波管
１０５    プラズマガス供給部
１０６    基板保持台
３００，４００，５００，６００，７００  シャワープレート
３０１，４０１，５０１，６０１，７０１  第１の平板
３０１ａ，４０１ａ，５０１ａ，６０１ａ  流路（プロセスガス用）
３０１ｂ，４０１ｂ，５０１ｂ，６０１ｂ  噴出孔
３０２，４０２，５０２，６０２，７０２  第２の平板
３０３，４０３，５０３，６０３，７０３  第３の平板
３０３ａ，４０３ａ，５０３ａ，６０３ａ，６０３ｃ，７０３ａ  流路（熱媒体用）
３０４，４０４，５０４，６０４  プロセスガス供給流路
３０５，４０５，５０５，６０５  プロセスガス供給口
５０３ｂ，５０３ｃ  フィン
６０３ｂ  隔壁
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係るシャワープレートおよびこれを用いたプラズマ処理装置について図面を用いて説明する。本実施形態では、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置で用いられるシャワープレートを例に挙げて説明する。【００１４】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るシャワープレートが用いられるプラズマ処理装置１００の構成例を図１〜図６Ｂに示す。図１は、プラズマ処理装置１００の構成例を示す。図２はラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂの一例を示す。また、図３は、本実施形態１のシャワープレート３００を示す平面図である。図４は図３に示すIV−IV線断面図である。更に、図５，図６Ａおよび図６Ｂはシャワープレート３００を構成する平板を示す平面図である。【００１５】
プラズマ処理装置１００は、プラズマ発生室（チャンバー）１０１と、天板（誘電体板）１０２と、アンテナ１０３と、導波管１０４と、プラズマガス供給部１０５と、基板保持台１０６と、を備える。アンテナ１０３は、導波部（シールド部材）１０３ａ、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）１０３ｂ、遅波板（誘電体）１０３ｃから構成される。導波管１０４は外側導波管１０４ａと内側導波管１０４ｂとからなる同軸導波管である。【００１６】
プラズマ処理装置１００のプラズマ発生室１０１は、石英もしくはアルミナなどのマイクロ波を伝播する誘電体材料から形成された天板１０２により塞がれている。プラズマ発生室１０１内は、真空ポンプによって真空状態とされる。天板１０２上には、アンテナ１０３が結合されている。【００１７】
アンテナ１０３には、導波管１０４が接続されている。アンテナ１０３の導波部１０３ａは、導波管１０４の外側導波管１０４ａに接続される。アンテナ１０３のラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂは、内側導波管１０４ｂに結合される。遅波板１０３ｃは、導波部１０３ａとラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂとの間にありマイクロ波の波長を圧縮する。遅波板１０３ｃは例えば石英やアルミナなどの誘電体材料から構成される。【００１８】
マイクロ波源から導波管１０４を通してマイクロ波を供給する。マイクロ波は導波部１０３ａとラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂとの間を径方向に伝播し、ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂのスロットより放射される。【００１９】
図２は、ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂの一例を示す平面図である。ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂは、導波部１０３ａの開口部を覆う形状であり、多数のスロット１０３ｂ１，１０３ｂ２が形成されている。ラジアルラインスロットアンテナ１０３ｂを導波部１０３ａの下端部に備えることでマイクロ波を広げることができる。図２に示すように、スロット１０３ｂ１，１０３ｂ２は同心円状に、かつ互いに直交するように形成されている。マイクロ波はスロット１０３ｂ１，１０３ｂ２の長さ方向に垂直に広がり、天板１０２直下にプラズマが発生する。【００２０】
プラズマガス供給部１０５は、天板１０２の下に設けられている。また、プラズマガス供給部１０５には噴出孔が設けられており、この孔からプラズマ励起ガスがプラズマ励起空間１０１ａに放出される。プラズマ励起空間１０１ａには、プラズマガス供給部１０５から例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスよりなるプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起ガスがマイクロ波により励起されてプラズマが発生する。【００２１】
シャワープレート３００は、チャンバ１０１内において、プラズマ励起空間１０１ａ下に設けられている。シャワープレート３００は、ステンレス、アルミニウム等の金属から形成されている。また、シャワープレート３００は、図３に示すように平面形状が円形の平板であり、中心領域は略９０度で交差する筋を有する格子が形成される。プラズマ励起空間１０１ａにおいて発生したプラズマは、この格子の筋によって画定される開口を通過し、プロセス空間１０１ｂへと供給される。また、シャワープレート３００には、図３および図４に示すようにプロセスガスを供給するための流路３０１ａと噴出孔３０１ｂとが形成されている。図示しないプロセスガス供給源から、流路３０１ａ、噴出孔３０１ｂを介してプロセス空間１０１ｂへプロセスガスが供給される。【００２２】
更にシャワープレートはプラズマ処理中に高温となるため、シャワープレート３００には熱媒体を通過させる熱媒体用の複数の流路３０３ａが形成される。本実施形態１では、流路３０３ａを格子の交差する角度である９０度に屈曲させて形成している。これに伴い、シャワープレート３００を中心角が９０度の扇形状の領域Ｚ１〜Ｚ４に分け、領域Ｚ１〜Ｚ４の温度に応じて温度が調節された熱媒体を流路３０３ａに導入する。これにより、シャワープレート３００を領域Ｚ１〜Ｚ４ごとに温度調節することが可能となる。更に図３に示すように、各領域に形成された２本の流路３０３ａにおいて熱媒体を対向する方向に流すことにより、シャワープレート３００の冷却の偏りを抑制することが可能である。【００２３】
また、例えばシリコンウエハ上にシリコンの酸化膜、窒化膜、または酸窒化膜を形成する場合は、プロセスガスとしてＯ2、ＮＨ3、Ｎ2、Ｈ2等がシャワープレート３００からプロセス空間１０１ｂへと供給される。また、シリコンウエハ等にエッチング処理を施す場合は、プロセスガスとしてフルオロカーボン等が供給される。【００２４】
本実施形態１で、シャワープレート３００は、第１の平板３０１と、第２の平板３０２と、第３の平板３０３と、の３枚の平板から構成される。これらの平板を熱拡散接合によって接合させることによってシャワープレート３００が形成される。具体的には、図５〜図６Ｂに示すように第１の平板３０１、第２の平板３０２、第３の平板３０３、はそれぞれ中心領域が９０度に交差する筋を有する格子状に形成される。各平板に形成される格子は全て同一形状であり、重ね合わせられて、プラズマが通過する開口として機能する。【００２５】
更に、図５に示すように第１の平板３０１の第２の平板３０２と対向する面には、中心領域の格子に対応するように、プロセスガス用の流路３０１ａが形成される。流路３０１ａは、図４に示すように断面形状は略方形の溝として形成されており、第２の平板３０２と接合されることによって閉じた空間となり、流路として機能する。本実施形態１では熱媒体用の流路３０３ａが、シャワープレート３００の中心領域で屈曲して設けられており、シャワープレートはほぼ均等な４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けられて温度管理がなされている。これに対応して、プロセスガス用の流路３０１ａは、各領域内の格子中とシャワープレートの中心領域に対応する格子中との合計５つの領域に分けて設けられている。このようにすることで、プロセスガスの流量などをそれぞれの領域で個別に管理することができるようになり、プロセスの面内均一を図ることができる。また、流路３０１ａの底面にはプロセスガスを噴出させる噴出孔３０１ｂが形成される。流路３０１ａと噴出孔３０１ｂとは、プロセスガスがウエハＷに均一に放出されるように配置されている。本実施形態１ではウエハＷと対向する領域にほぼ均一に配置されている。また、中心領域以外の流路３０１ａへは、図示しないプロセスガス供給源からプロセスガス供給口３０５を介してプロセスガスが導入される。中心領域の流路３０１ａへは、プロセスガス供給流路３０４を介してプロセスガスが供給される。プロセスガス供給流路３０４は、図５、図６Ａおよび図６Ｂに示すように第１の平板３０１に形成された供給口３０４ａ、第２の平板に形成された孔３０４ｂ，３０４ｃ、および第３の平板に形成された溝３０４ｄによって形成される。第１の平板３０１の供給口３０４ａから入ったガスが第３の平板３０３を通り、再度第１の平板３０１の中心領域の噴出孔から噴出される。本実施形態１では、流路および噴出孔が形成された３枚の平板を熱拡散接合によって接合させているので、このような構成も可能となる。なお、流路３０１ａおよび噴出孔３０１ｂの形状、配置は図示する構成に限られず、適宜変更することが可能である。【００２６】
第２の平板３０２は、図６Ａに示すように中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。第２の平板３０２の第１の平板３０１および第３の平板３０３に対向する面はそれぞれ平坦であり、第１の平板３０１、第３の平板３０３と重ね合わせ、接合されることにより、プロセスガス、熱媒体が流れる流路が形成される。また、第２の平板３０２にはプロセスガス供給流路３０４の孔３０４ｂ，３０４ｃが形成される。【００２７】
第３の平板３０３は、図６Ｂに示すように中心領域が９０度に交差する格子状に形成されている。第３の平板３０３に設けられた格子上には、流路３０３ａが、９０度に屈曲して設けられている。流路３０３ａの側壁は、第３の平板３０３と第２の平板３０２との接合面に平行な面内で屈曲している。各領域ごと２本の流路３０３ａが設けられており、各領域内の２本の流路３０３ａでは、図示しない冷却装置によって冷却された気体等の熱媒体が対向する方向に流れる。また、第３の平板３０３の中心領域には、プロセスガス供給流路３０４の溝３０４ｄが形成される。【００２８】
図１を見ても分かるように、シャワープレート３００はチャンバ壁によって周囲を支えられている。シャワープレートの周辺領域の熱はチャンバ壁を介して放出されるので、相対的にシャワープレートの中心領域の温度が高くなりやすい。上述したように本実施形態１では、熱媒体を流す流路３０３ａを格子の形状に合わせ、シャワープレートの中心領域で９０度に屈曲させている。これにより、直線状に流路を形成する場合と比較し、特に高温となるシャワープレートの中心領域に熱媒体用の流路を集中して設けることができるため、シャワープレートは良好に冷却される。【００２９】
更に本実施形態１では、シャワープレート３００を中心からほぼ均等な４つの領域にわけており、各領域毎のシャワープレートの温度に応じて熱媒体の温度、流量等を調節することが可能である。これにより、シャワープレートの温度に応じた、より良好な温度管理が可能となる。つまり、本実施形態１では、中心領域の冷却効率を向上させつつも、シャワープレートの各領域の温度に応じた、より良好な温度管理が可能であるため、シャワープレートの面内温度の均一性を向上させることができる。【００３０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２にかかるシャワープレート４００を図７〜図８Ｃに示す。
本実施形態２のシャワープレートが実施形態１にかかるシャワープレート３００と異なるのは、熱媒体を流す流路の形状が異なる点にある。実施形態１のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。【００３１】
本実施形態２のシャワープレート４００は、実施形態１と同様に第１の平板４０１と、第２の平板４０２と、第３の平板４０３と、から構成される。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態２でも、実施形態１と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行う。また、プロセスの面内均一化を図るため、第１の平板４０１の４つの領域Ｚ１〜Ｚ４および中心領域には、プロセスガス供給用の流路４０１ａと噴出孔４０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路４０１ａへは、実施形態１と同様にプロセスガス供給流路４０４とプロセスガス供給口４０５とによってプロセスガスが供給される。【００３２】
第３の平板４０３の各領域内には２本の熱媒体用の流路４０３ａが形成されている。本実施形態２では、熱媒体の導入口近傍における流路４０３ａの断面積が、導入口近傍以外の領域における流路４０３ａの断面積と比較して小さく形成されている。そのために、流路３０３ａの側壁が、第３の平板３０３と第２の平板３０２との接合面に平行な面内で屈曲している。例えば、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、流路４０３ａの深さは全て同一に形成されているが、流路４０３ａの幅は導入口の近傍では幅ｗに形成され、シャワープレートの中心領域では幅３ｗに形成されている。また、導出口の近傍の幅も中心領域と同様の幅に形成されている。【００３３】
本実施形態２のシャワープレート４００では、このように熱媒体の導入口近傍の流路断面積を小さくすることにより、冷却効率を向上させ、効率よくシャワープレートの面内温度を均一にすることができる。上述したように、シャワープレートの中心領域は、周辺領域に対して相対的に温度が高くなりやすい。シャワープレートの熱媒体の導入口近傍で流路を細くすることで、熱媒体の接触面積、つまり伝熱面積を減らすことができる。これにより、シャワープレートに導入された熱媒体が、高温である中央領域にいたる前に温度上昇が生じ冷却効率が低下することを防ぐことが可能である。【００３４】
（実施形態３）
本発明の実施形態３にかかるシャワープレートを図９〜図１０Ｂに示す。
本実施形態のシャワープレートが実施形態２にかかるシャワープレートと異なるのは、熱媒体を流す流路内にフィンが形成されている点にある。上述した各実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。【００３５】
本実施形態３のシャワープレート５００は、実施形態１と同様に第１の平板５０１と、第２の平板５０２と、第３の平板５０３とから構成される。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態３でも、実施形態１と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行う。また、プロセスの面内均一化を図るため、第１の平板５０１の４つの領域Ｚ１〜Ｚ４および中心領域にはプロセスガス供給用の流路５０１ａと噴出孔５０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路５０１ａへは、実施形態２と同様にプロセスガス供給流路５０４とプロセスガス供給口５０５とによってプロセスガスが供給される。【００３６】
第３の平板５０３の各領域内には２本の熱媒体用の流路５０３ａが形成されている。本実施形態３では、実施形態２と同様に、熱媒体の導入口近傍における流路５０３ａの断面積が、導入口近傍以外の領域における流路５０３ａの断面積と比較して小さく形成されている。【００３７】
更に本実施形態３では、流路５０３ａ内に図１０Ｂに示すようにフィン５０３ｂが形成されている。フィン５０３ｂは第３の平板５０３と一体に形成されている。具体的には本実施形態３では、第３の平板５０３に流路５０３ａを形成する際に、フィン５０３ｂが残存するように流路５０３ａを形成する。このように形成した第３の平板５０３に第２の平板５０２を熱拡散接合によって接合させることによって、フィン５０３ｂを備える流路５０３ａが形成される。また、フィンの幅は、例えば図１０Ｂに示すように流路５０３ａの幅３ｗに対して、１／３にあたるｗの幅に形成される。高さは流路５０３ａの深さｄ１に対して、それよりも小さいｄ２に形成される。【００３８】
本実施形態３のように流路内にフィンを形成することにより、フィンが形成された領域において熱媒体の接触面積を増やすことが可能である。これにより、冷却効率を上昇させることが可能である。さらに、本実施形態ではシャワープレートの中心領域にのみフィンを形成している。そのため、中心領域よりも温度の低い周辺領域における熱媒体の接触面積を、中心領域における接触面積よりも減少させることが可能である。従って、高温となるシャワープレートの中心領域での冷却効率を更に向上させることが可能である。【００３９】
（実施形態４）
本発明の実施形態４にかかるシャワープレート６００を図１１〜図１２Ｂに示す。本実施形態のシャワープレートが上述した各実施形態にかかるシャワープレートと異なるのは、熱媒体を流す流路が一つの格子上に２本形成されている点にある。上述した各実施形態のシャワープレートと共通する特徴については詳細な説明を省略する。【００４０】
本実施形態４のシャワープレート６００は、実施形態１と同様に第１の平板６０１と、第２の平板６０２と、第３の平板６０３とから構成されている。各平板は中心領域が９０度に交差する格子状に形成される。本実施形態４でも、実施形態１と同様にシャワープレートを４つの領域Ｚ１〜Ｚ４に分けて温度管理を行う。また、プロセスの面内均一化を図るため、第１の平板６０１の４つの領域Ｚ１〜Ｚ４および中心領域にはプロセスガス供給用の流路６０１ａと噴出孔６０１ｂとが形成されている。プロセスガス用の流路６０１ａへは、実施形態２と同様にプロセスガス供給流路６０４とプロセスガス供給口６０５とによってプロセスガスが供給される。【００４１】
第３の平板６０３の各領域内には、１本の格子内に２本の熱媒体用の流路６０３ａ，６０３ｃが形成されており、それぞれの流路は図１２Ｂに示すように隔壁６０３ｂによって隔てられている。この隔壁６０３ｂは、流路６０３ａ，６０３ｃの深さと同じ高さのフィンが全流路内にわたって形成されたものである。隔壁６０３ｂは第３の平板６０３と一体に形成されている。具体的には本実施形態４では、第３の平板６０３に流路６０３ａ，６０３ｃを形成する際に、隔壁６０３ｂが残存するように流路６０３ａ，６０３ｃを形成する。このように形成した第３の平板６０３に第２の平板６０２を熱拡散接合によって接合させることによって、隔壁６０３ｂによって隔たれた流路６０３ａ，６０３が形成される。【００４２】
隔壁の幅は例えば図１２Ｂに示すように流路６０３ａ，６０３ｃとを合わせた全体の幅３ｗに対し、１／３にあたるｗの幅に形成される。なお、隔壁６０３ｂの幅は適宜変更することが可能である。【００４３】
このように１本の格子に２本の熱媒体用の流路を形成することにより、シャワープレート内に形成する流路の数を増やすことでき、冷却性能を向上させることが可能である。【００４４】
更に、本実施形態４では流路６０３ａと流路６０３ｃとは、図１１〜図１２Ｂに示すように、対向する方向に熱媒体が流れる。この場合、流路６０３ａの導入口近傍では低い温度の熱媒体が流れ、隣接する流路６０３ｃの導出口ではシャワープレートを通過し熱せられた熱媒体が流れる。流路６０３ｃの導入口近傍でも同様である。そのため、流路６０３ａ，６０３ｃを一体としてみた場合、シャワープレート面内における温度の偏りを流路が１本の場合よりも低減させることが可能となる。特に低温の熱媒体を導入する場合、シャワープレート面内の温度ばらつきが顕著になる。従って、シャワープレートの面内温度分布を均一にしながらも、より冷却したい場合には、このような構成の流路に比較的低温の熱媒体を導入することが好ましい。【００４５】
本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形および応用が可能である。
上述した各実施形態では、シャワープレートが平面の部材を組み合わせることによって形成される構成を例に挙げて説明したが、これに限られず部材は曲面であってもよい。【００４６】
上述した各実施形態の特徴を適宜を組み合わせることが可能である。例えば、実施形態４のように１つの格子上に２本の流路を形成し、この流路の幅を実施形態２のように変化させてもよいし、そのうえ実施形態３のように流路内にフィンを形成することも可能である。また、実施形態４のように１本の格子内に流路を２本形成した上で、各流路内にフィンを形成することも可能である。【００４７】
また、上述した実施形態ではシャワープレートは、直角に交わる格子の場合を例に挙げたが、これに限られない。例えば図１３に示すシャワープレート７００のように、第１の平板７０１、第２の平板７０２、第３の平板７０３の中心領域に形成される格子の交わる角度を６０度等にすることも可能である。この場合、熱媒体用の流路７０３ａを図１３に示すように６０度に屈折させて形成することにより、シャワープレート７００を領域Ｚ１〜Ｚ６の６つのゾーンに分けて、温度管理をすることが可能となる。格子は、更に６０度よりも小さい角度で交差するように形成してもよい。【００４８】
また、実施形態２では、流路が実施形態１と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路がシャワープレートを横断するように直線状に形成されていてもよい。更に、導入口の近傍で流路を狭く形成する場合、幅を狭くする構成に限られず、深さを浅くすることによってもよいし、幅と深さとを変化させてもよい。また、上述した実施形態２では流路を３ｗの幅とｗの幅との２段階に変化させる構成を例に挙げて説明したが、ｗ、２ｗ、３ｗと３段階に分けて流路の幅を変化させてもよいし、更に多い段階で変化させてもよい。【００４９】
実施形態３では、流路が実施形態１と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路が直線状に形成されていてもよい。また、流路内のフィンの数、高さ等は任意である。例えば、図１４Ａおよび１４Ｂに示すように、流路５０３ａ内に二つのフィン５０３ｂ，５０３ｃを形成してもよいし、フィンの高さを流路の深さと同じとしてもよい。更に、フィンは第３の平板と一体に形成される構成に限られず第２の平板に形成することも可能である。【００５０】
実施形態４では、流路が実施形態１と同様に屈曲している場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、流路が直線上に形成されていてもよい。また実施形態４では、１つの格子内に２本の流路を形成する構成を挙げたが、これに限られず３本以上の流路を形成することも可能である。更に、図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃに示すように格子内に形成された２本の流路の幅を、熱媒体の導入口付近で狭く、導出口の近傍で広くなるように形成してもよい。更に、隔壁は第３の平板と一体に形成される構成に限られず第２の平板に形成することも可能である。【００５１】
また、上述した各実施形態の流路において、冷却効率を上昇させるため、つまり熱媒体の接触面積を向上させるため、熱媒体が乱流となるように、熱媒体と接する流路の内面を荒らしてもよい。【００５２】
上述した各実施形態では３枚の板からなる構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、２枚であってもよいし、４枚以上であってもよい。また、上述した各実施形態では、第１の平板にプロセスガス用の流路が形成され、第３の平板に熱媒体用の流路が形成され、第２の平板には流路が形成されない構成を例に挙げて説明した。しかし、これに限られず、例えば第２の平板の第１の平板と対向する面にプロセスガス用の流路の一部を形成することも可能である。同様に第２の平板の第３の平板と対向する面に熱媒体用の流路を形成してもよい。更には第１の平板にプロセスガス用の流路を形成し、第２の平板の第３の平板に対向する面に熱媒体用の流路を形成する構成であってもよい。【００５３】
また、上述した各実施形態では、各平板が格子状に切り出され、当該格子の筋によって
画定する形状がプラズマが通過する開口の形状となる例を挙げた。しかし、当該開口の形状は、上述した実施形態に限られない。開口の平面形状は任意であり、例えば円形に形成することも可能である。    【００５４】
上述した実施形態ではプラズマ処理装置としてマイクロ波プラズマ処理装置を例に挙げたが、これに限らず、平行平板型高周波励起プラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ処理装置等、各種のプラズマ処理装置に用いることが可能である。【００５５】
また、上述した実施形態では、主に熱媒体として冷却装置等によって冷却された熱媒体を使用する例を挙げたが、これに限らず、シャワープレートの温度調節のため、加熱された熱媒体を使用することも可能である。【００５６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記の説明ではなくて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。【００５７】
本出願は、２００８年３月２４日に出願された、日本国特許出願２００８−０７６４２９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２００８−０７６４２９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【国際調査報告】
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