(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却部材と、
冷却機構を有し、前記被冷却部材を冷却するクーリングプレートと、
前記クーリングプレートの外周側にて前記被冷却部材を該クーリングプレートに支持させるクランプと、を有し、
前記クーリングプレートの前記被冷却部材と対向する面は、中央部が周縁部よりも前記被冷却部材側に出っ張る球面形状を有し、
前記被冷却部材の前記クーリングプレートと対向する面は所定の圧力以上で押圧され、
前記被冷却部材の前記クーリングプレートと対向する面は、半径が８４ｍ〜１２０ｍの球面形状であり、
前記被冷却部材は電極であり、
基板にエッチング処理を実行する平行平板エッチング装置に搭載されている、冷却構造。
【請求項２】
前記所定の圧力は、０．１ＭＰａ以上である、
請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
前記クーリングプレートと前記電極との間には、伝熱シートが挿入されている、
請求項１又は２に記載の冷却構造。
【請求項４】
前記電極の前記クーリングプレートと対向する面は、基板のエッチング処理前及びエッチング処理を所定時間実行した後において所定の圧力以上で押圧されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却構造。
【請求項５】
前記伝熱シートは、絶縁体で構成される、
請求項３に記載の冷却構造。
【請求項６】
前記被冷却部材は、前記クーリングプレートと対向する面と反対面において外周側よりも内側が凸形状になる段差を有する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷却構造。
【請求項７】
前記クランプは、前記段差により前記被冷却部材の厚さが内側よりも薄い前記反対面の外周側にて前記被冷却部材を前記クーリングプレートに支持している、
請求項６に記載の冷却構造。
【請求項８】
前記クランプは、前記被冷却部材と前記クーリングプレートとが接している面よりも低い部分で前記クーリングプレートと接している、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷却構造。
【請求項９】
被冷却部材と、冷却機構を有し、前記被冷却部材を冷却するクーリングプレートと、前記クーリングプレートの外周側にて前記被冷却部材を前記クーリングプレートに支持させるクランプと、を有する冷却構造と、前記冷却構造を搭載し、内部にて基板がエッチング処理されるチャンバと、を備え、
前記クーリングプレートの前記被冷却部材と対向する面は、中央部が周縁部よりも前記被冷却部材側に出っ張る球面形状を有し、
前記被冷却部材の前記クーリングプレートと対向する面は所定の圧力以上で押圧され、
前記被冷却部材の前記クーリングプレートと対向する面は、半径が８４ｍ〜１２０ｍの球面形状であり、
前記被冷却部材は電極である、
平行平板エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却構造及び平行平板エッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平行平板エッチング装置では、チャンバ内にて上部電極と下部電極とが対向して配置される。平行平板エッチング装置は、電極間にプラズマを生成し、生成したプラズマにより基板をエッチングする。エッチング中、電極はプラズマからの入熱により高温になる。そこで、電極とクーリングプレートとを接触させ、電極の熱をクーリングプレートに抜熱させることで電極の放熱を行っている。
【０００３】
ところが、プロセスガスにより電極が消耗し、電極の厚みが減ることで電極の剛性が低下すると、電極が撓んで電極とクーリングプレートとの接触力が低下する。その結果、電極の温度分布が不均一になり、エッチング特性が悪化してしまう。電極にガス孔が形成されている場合には、経時的にガス孔が広がり電極とクーリングプレートとの接触力がさらに低下し、電極の温度分布がさらに不均一になる。
【０００４】
これに対して、電極の厚みを増して電極の撓みを減らすことが考えられる。しかしながら、これによっても電極の厚みの経時変化により電極の中央部と周辺部とで電極とクーリングプレートとの接触状態に差が生じ、電極の温度分布が不均一になる場合がある。
【０００５】
そこで、冷却板の表面を凸形状とすることで電極カバーの温度分布を均一にすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−８２０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、冷却板の外周側で冷却板を電極カバーにクランプする構造を有する。このため、冷却板の表面の凸形状だけでなく、クランプ力により冷却板と電極カバーとの接触力が定まる。よって、電極カバーの中央部と周縁部とで冷却板との接触力が均一でない場合、電極の温度分布は不均一になってしまう。
【０００８】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、被冷却部材とクーリングプレートとを適正に接触させることで被冷却部材の温度分布を均一にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、被冷却部材と、冷却機構を有し、前記被冷却部材を冷却するクーリングプレートと、前記クーリングプレートの外周側にて前記被冷却部材を該クーリングプレートに支持させるクランプと、を有し、前記クーリングプレートの前記被冷却部材と対向する面は、中央部が周縁部よりも前記被冷却部材側に出っ張る球面形状を有し、前記被冷却部材の前記クーリングプレートと対向する面は所定の圧力以上で押圧されている、冷却構造が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
一の側面によれば、被冷却部材とクーリングプレートとを適正に接触させることで被冷却部材の温度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る平行平板エッチング装置の縦断面の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係るクーリングプレート（球面）と比較例（フラット）との経時変化の一例を示す図。
【図３】一実施形態に係る冷却構造の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係るクーリングプレートの熱抵抗と面内圧力との関係を示す図。
【図５】一実施形態に係るクーリングプレート（球面）と比較例（フラット）とのセンタ／エッジの温度差を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１３】
［平行平板エッチング装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態にかかる平行平板エッチング装置１０の全体構成について、図１を参照しながら説明する。平行平板エッチング装置１０は、アルミニウム等からなり、内部を密閉可能な筒状のチャンバ１１を有している。チャンバ１１は、接地電位に接続されている。チャンバ１１の内部には、導電性材料、例えばアルミニウム等から構成された載置台１２が設けられている。載置台１２は、半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」ともいう。）を載置する円柱状の台であり、下部電極を兼ねている。
【００１４】
チャンバ１１の側壁と載置台１２の側面との間には、載置台１２の上方のガスをチャンバ１１外へ排出する経路となる排気路１３が形成されている。排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。排気プレート１４は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部とに仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１の上部は、プラズマエッチングが実行される反応室１７である。また、チャンバ１１下部の排気室（マニホールド）１８には、チャンバ１１内のガスを排出する排気管１５が接続されている。排気プレート１４は反応室１７にて生成されるプラズマを捕捉又は反射して排気室１８への漏洩を防止する。排気管１５は、ＡＰＣ（Adaptive Pressure Control：自動圧力制御）バルブ１６を介して排気装置に接続されている。排気装置は、チャンバ１１内を減圧し、所定の真空状態に維持する。
【００１５】
第１の高周波電源１９は、整合器２０を介して載置台１２に接続され、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力（以下、「ＬＦ」（Low Frequency）とも表記する。）を載置台１２に供給する。整合器２０は、載置台１２からの高周波電力の反射を抑え、バイアス用の高周波電力ＬＦの載置台１２への供給効率を最大にする。
【００１６】
載置台１２の上部には、静電電極板２１を内部に有する静電チャック２２が配置されている。静電チャック２２は下部円板状部材の上に、下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を有する。なお、静電チャック２２はアルミニウムからなり、上面にはセラミック等が溶射されている。載置台１２にウェハＷを載置するとき、ウェハＷは静電チャック２２の上部円板状部材の上に置かれる。
【００１７】
静電電極板２１には、直流電源２３が接続されている。静電電極板２１に正の直流電圧（以下、「ＨＶ」（High Voltage）とも表記する。）が印加されると、ウェハＷの裏面（静電チャック２２側の面）に負電位が発生して静電電極板２１とウェハＷの裏面との間に電位差が生じる。ウェハＷは、この電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、静電チャック２２における上部円板状部材上に静電吸着され、保持される。
【００１８】
また、静電チャック２２には、ウェハＷの周縁部を囲うように、円環状のフォーカスリング２４が載置される。フォーカスリング２４は、導電性部材、例えば、シリコンからなり、反応室１７においてプラズマをウェハＷの表面に向けて収束し、エッチング処理の効率を向上させる。
【００１９】
また、載置台１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられる。この冷媒室２５には、冷媒用配管２６を介してチラーユニットから低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却された載置台１２は静電チャック２２を介してウェハＷ及びフォーカスリング２４を冷却する。
【００２０】
静電チャック２２における上部円板状部材上のウェハＷが吸着する面（吸着面）には、複数の伝熱ガス供給孔２７が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２７には、伝熱ガス供給ライン２８を介してヘリウム（Ｈｅ）ガス等の伝熱ガスが供給される。伝熱ガスは、伝熱ガス供給孔２７を介して静電チャック２２の吸着面とウェハＷの裏面との間隙に供給される。その間隙に供給された伝熱ガスは、ウェハＷの熱を静電チャック２２に伝達するように機能する。
【００２１】
チャンバ１１の天井部には、載置台１２と対向するようにシャワーヘッド２９が配置されている。第２の高周波電源３１は、整合器３０を介してシャワーヘッド２９に接続され、例えば４０ＭＨｚ程度のプラズマ励起用の高周波電力（以下、「ＨＦ」（High Frequency）とも表記する。）をシャワーヘッド２９に供給する。このようにしてシャワーヘッド２９は上部電極としても機能する。なお、整合器３０は、シャワーヘッド２９からの高周波電力の反射を抑え、プラズマ励起用の高周波電力ＨＦのシャワーヘッド２９への供給効率を最大にする。なお、プラズマ励起用の高周波電力ＨＦは、載置台１２に印加されてもよい。
【００２２】
シャワーヘッド２９は、多数のガス穴３２を有する天井電極板３３と、天井電極板３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。また、クーリングプレート３４の内部にはバッファ室３６が設けられ、バッファ室３６にはガス導入管３７が接続されている。シャワーヘッド２９は、ガス導入管３７から供給されたガスを、バッファ室３６にて拡散し、多数のガス穴３２を介して反応室１７内へ供給する。
【００２３】
クーリングプレート３４は、冷却機構を有し、天井電極板３３を冷却する。冷却機構は、円周方向に延在する渦巻状又は環状の冷媒室３８と、冷媒用配管３８ａとを有する。冷媒室３８は、冷媒用配管３８ａを介してチラーユニットから低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデンを循環供給する。天井電極板３３は、プラズマからの入熱により高温になる。そこで、天井電極板３３とクーリングプレート３４とを接触させ、天井電極板３３の熱をクーリングプレート３４に抜熱させることで天井電極板３３の放熱を行い、天井電極板３３を冷却する。一実施形態にかかる冷却構造２９ａの詳細については後述される。
【００２４】
シャワーヘッド２９はチャンバ１１に対して着脱自在であり、チャンバ１１の蓋としても機能する。チャンバ１１からシャワーヘッド２９を離脱させれば、作業者はチャンバ１１の壁面や構成部品に直接触れることができる。これにより、作業者はチャンバ１１の壁面や構成部品の表面をクリーニングすることができ、チャンバ１１の壁面等に付着した付着物を除去することができる。
【００２５】
平行平板エッチング装置１０では、バイアス用の高周波電力ＬＦが載置台１２に印加され、プラズマ励起用の高周波電力ＨＦがシャワーヘッド２９に印加される。反応室１７内に印加された高周波電力により、シャワーヘッド２９から供給されたガスからプラズマが生成され、そのプラズマによってウェハＷにエッチングが施される。なお、平行平板エッチング装置１０へのガスや高周波電力の供給は、制御装置５０によって制御される。制御装置５０のＣＰＵは、エッチング処理の手順を設定するレシピに従い、ウェハＷにプラズマエッチングを施す。
【００２６】
［冷却構造］
次に、一実施形態にかかるシャワーヘッド２９が有する冷却構造について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係るクーリングプレート（球面）の構成と比較例に係るクーリングプレート（フラット）の構成と経時変化の一例を示す。
【００２７】
図２の右側には、本実施形態にかかる冷却構造２９ａ（クーリングプレート３４の天井電極板３３と対向する面３４ａの形状が球面）が示されている。図２の左側には、比較例にかかる冷却構造１２９ａ（クーリングプレート１３４の天井電極板３３と対向する面１３４ａの形状がフラット）が示されている。
【００２８】
本実施形態にかかる冷却構造２９ａは、天井電極板３３と、天井電極板３３を冷却するクーリングプレート３４と、クーリングプレート３４の外周側にて天井電極板３３をクーリングプレート３４に支持させるクランプ４０とを有する。天井電極板３３は、シリコン等の導電性部材で形成されている。クーリングプレート３４及びクランプ４０は、アルミニウム等の金属で形成されている。
【００２９】
クーリングプレート３４の天井電極板３３と対向する面３４ａは、中央部（以下、「センタ」とも表記する。）が周縁部（以下、「エッジ」とも表記する。）よりも天井電極板３３側に出っ張る球面形状を有する。
【００３０】
クランプ４０は、天井電極板３３を外周側から保持した状態で、ねじ４１によりクーリングプレート３４に固定する。これにより、天井電極板３３のクーリングプレート３４と対向する面３３ａは所定の圧力以上で押圧される。所定の圧力は、後述される実験結果から０．１ＭＰａであることが好ましい。これによれば、冷却構造２９ａが新品のとき（ウェハＷのエッチング処理前）及び消耗したとき（４００ｈ程度の所定時間エッチング処理を実行した後）において、天井電極板３３のセンタ及びエッジの両方においてクーリングプレート３４との接触が均一に維持される。この結果、天井電極板３３が交換が必要な程度にまで消耗した場合においても、天井電極板３３からクーリングプレート３４への伝熱性は維持される。これにより、天井電極板３３の温度分布は、センタとエッジとでバラツキなく均一に保持され、良好なエッチング特性を得ることができる。
【００３１】
これに対して、図２の左側に示す比較例にかかる冷却構造１２９ａの場合、図２の右側の本実施形態にかかる冷却構造２９ａと比較すると、クーリングプレート１３４の天井電極板３３と対向する面１３４ａがフラットである点において異なる。また、比較例にかかる冷却構造１２９ａでは、天井電極板３３のクーリングプレート１３４と対向する面３３ａの圧力は所定の圧力以上に制御されていない点において異なる。
【００３２】
よって、比較例にかかる冷却構造１２９ａの場合、４００ｈ程度のエッチング処理後においてはプロセスガスにより天井電極板３３が消耗してその厚みが減ることで天井電極板３３の剛性が低下した状態になる。これにより、消耗後の天井電極板３３は撓んで、特に中央部にて天井電極板３３とクーリングプレート３４との接触力を低下させる。その結果、天井電極板３３からクーリングプレート３４への伝熱性が悪くなり、天井電極板３３の温度分布が不均一になってエッチング特性が悪化する。
【００３３】
本実施形態にかかるクーリングプレート３４は天井電極板３３との接触面が球面に形成されている。これにより、本実施形態にかかる冷却構造２９ａでは、経時変化による天井電極板３３の温度分布の均一性の低下を抑制することができる。更に本実施形態にかかる冷却構造２９ａでは、天井電極板３３のクーリングプレート３４と対向する面３３ａ内の圧力が所定の圧力以上に制御されている。これにより、経時変化による天井電極板３３の温度分布の均一性の低下を防止する。この結果、天井電極板３３が消耗したときにおいてもエッチング特性を良好に保つことができる。
【００３４】
なお、本実施形態にかかる冷却構造２９ａは、シャワーヘッド２９に設けられているが、これに限らない。また、天井電極板３３は被冷却部材の一例である。本実施形態にかかる冷却構造２９ａは、クーリングプレートにより冷却が必要な被冷却部材は、該被冷却部材がクランプによりクーリングプレートに支持される構造であれば、電極に限らず他の部材であってもよい。また、本実施形態にかかる冷却構造２９ａは、平行平板エッチング装置１０に搭載されているが、これに限らず、均熱性が必要な被冷却部材を有する装置に適用可能である。
【００３５】
［冷却構造の他の構成］
次に、本実施形態にかかる冷却構造２９ａの他の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る冷却構造２９ａの他の構成の一例を示す。図３に示す冷却構造２９ａは、クーリングプレート３４と天井電極板３３との間に伝熱シート３９が挿入されている点が、図２の右側に示した冷却構造２９ａの構成と異なる。伝熱シート３９は、例えばポリマーシート等の絶縁体で構成されてもよい。これにより、クーリングプレート３４の面３４ａと天井電極板３３の面３３ａとの密着性をより高めることができる。この結果、天井電極板３３の温度分布がより均一になり、更に良好なエッチング特性を安定して得ることができる。
【００３６】
［伝熱シートの有無と熱抵抗］
例えば、図４には、本実施形態に係るクーリングプレート３４の試験片３４Ｐと天井電極板３３の試験片３３Ｐとが直接接触した場合の天井電極板３３の熱抵抗と面内圧力との関係を示した実験結果が曲線Ｄに示されている。また、本実施形態に係るクーリングプレート３４の試験片３４Ｐと天井電極板３３の試験片３３Ｐとの間に３種類の伝熱シート（シート１〜３）が介在した場合の天井電極板３３の熱抵抗と面内圧力との関係を示した実験結果が曲線Ａ〜Ｃに示されている。
【００３７】
この実験では、本実施形態に係る冷却構造２９ａが使用される平行平板エッチング装置１０のチャンバ１１内が真空状態であることを考慮して、真空中において天井電極板３３の試験片３３Ｐの熱抵抗を測定した。これによれば、曲線Ａ〜Ｄのいずれにおいても天井電極板３３のクーリングプレート３４に対向する面３３ａにおける面内圧力が０．１ＭＰａ以上のときに熱抵抗の変化量が少なくなり、天井電極板３３のクーリングプレート３４への伝熱状態が安定した状態になっていることがわかる。換言すれば、天井電極板３３のクーリングプレート３４に対向する面３３ａに０．１ＭＰａ以上の圧力が加わったとき、熱抵抗の変化量が少なく、天井電極板３３が熱的に安定した状態になることがわかる。また、伝熱シートがある場合には、伝熱シートがない場合よりも２倍以上熱抵抗が低下し、天井電極板３３からクーリングプレート３４への伝熱性が高まることがわかった。
【００３８】
［クランプ力とトルクの適正化］
本実施形態にかかる冷却構造２９ａのクーリングプレート３４の面３４ａの曲率半径Ｒは、８４ｍ〜１２０ｍの範囲のいずれかの値である。本実施形態では、図３に示すようにねじ４１の本数とクランプ４０による締め付け（クランプ力）により、クーリングプレート３４の外周側にて天井電極板３３をクーリングプレート３４に密着させるためのトルクが最適化される。これにより、天井電極板３３のクーリングプレート３４に対向する面３３ａ内において０．１ＭＰａ以上の圧力が加わることが好ましい。
【００３９】
例えば、図５の表の中央には、本実施形態にかかる冷却構造２９ａのうち、クーリングプレート３４（球面）と天井電極板３３とが直接接触した場合のクランプ４０により発生するトルクとセンタ及びエッジの温度差とその経時変化が示されている。
【００４０】
また、図５の表の右側には、本実施形態にかかる冷却構造２９ａのうち、クーリングプレート３４（球面）と天井電極板３３との間に伝熱シートが介在した場合のクランプ４０により発生するトルクとセンタ及びエッジの温度差とその経時変化が示されている
【００４１】
また、図５の表の左側には、比較例にかかる冷却構造１２９ａ（クーリングプレート１３４がフラット）の場合のクランプ４０により発生するトルクとセンタ及びエッジの温度差とその経時変化が示されている。
【００４２】
本実験では、新品時と消耗時（４００ｈ程度エッチングした後）において、天井電極板３３の温度分布にどの程度の経時変化が生じたかを、センタとエッジとの温度差を測定することで分析した。
【００４３】
これによれば、比較例にかかる冷却構造１２９ａでは、新品時及び消耗時においてクーリングプレート１３４と天井電極板３３との接触力及び天井電極板３３の裏面圧力が「低下」した。また、天井電極板３３のセンタとエッジとの温度差は、新品の場合に「１０．０」℃であるのに対して、消耗した場合に「２１．１」℃となり、新品の場合の２倍以上となった。このように、比較例の冷却構造１２９ａでは、新品時よりも消耗時に、天井電極板３３の温度分布がより不均一になった。特に、新品時と消耗時との天井電極板３３の温度差は、センタにおいて「５４．４」℃となり、エッジの「４３．３」℃よりも温度差が大きくなった。これらから、消耗時には、エッジよりもセンタにてよりクーリングプレート１３４と天井電極板３３との接触が悪くなり、天井電極板３３からクーリングプレート１３４への伝熱性が損なわれ、天井電極板３３の温度分布が不均一になっていることがわかった。
【００４４】
これに対して、本実施形態に係る冷却構造２９ａでは、伝熱シートを介在した場合、新品のとき及び消耗したときの両方においてクーリングプレート３４と天井電極板３３との接触力及び天井電極板３３の裏面圧力は「維持」された。伝熱シートを介在しなかった場合、クーリングプレート３４と天井電極板３３との接触力は「維持」されたが、天井電極板３３の裏面圧力は「低下」した。本実施形態に係る冷却構造２９ａは、消耗したときの天井電極板３３のセンタとエッジとの温度差が伝熱シートがある場合に「１３．３」℃、伝熱シートがない場合に「１６．７」℃となり、比較例の冷却構造１２９ａの消耗したときの温度差「２１．１」℃よりも低い。これにより、本実施形態に係る冷却構造２９ａは、消耗後においても天井電極板３３の温度分布を均一に維持することができることがわかった。
【００４５】
特に、本実施形態に係る冷却構造２９ａにおいて伝熱シートを介在しなかった場合、新品のとき及び消耗したときの天井電極板３３の温度差は、センタにおいて「３８．９」℃となり、エッジの温度差「４５．６」℃よりも低かった。
【００４６】
これに対して、本実施形態に係る冷却構造２９ａにおいて伝熱シートを介在した場合、、新品のとき及び消耗したときの天井電極板３３の温度差は、センタにおいて「１５．６」℃となり、エッジの温度差「１８．９」℃よりも低かった。また、伝熱シートを介在した場合、天井電極板３３のセンタ及びエッジの温度差が最も小さく、経時変化による伝熱性への影響が最も生じていなかった。
【００４７】
かかる実験結果によれば、本実施形態にかかる冷却構造２９では、クーリングプレート３４の天井電極板３３と対向する面３４ａが、中央部が周縁部よりも天井電極板３３側に出っ張る球面形状を有する。加えて、本実施形態にかかる冷却構造２９ａでは、天井電極板３３のクーリングプレート３４と対向する面３３ａが所定の圧力以上で押圧されている。具体的には、クランプ４０とねじ４１の本数によってトルク値を管理し、ねじ１２本のときに天井電極板３３のセンターとエッジにおいて面内圧力が０．１ＭＰａを満たすようにクランプ力が調整される。
【００４８】
かかる構成により、本実施形態にかかる冷却構造２９によれば、経時変化後にガス穴が広がった場合においても、０．１ＭＰａ以上の圧力が天井電極板３３の接触面３３ａに加わる。これにより、消耗後においても天井電極板３３はクーリングプレート３４の球面３４ａに接触し、伝熱性が低下しないことが確認できた。さらに、クーリングプレート３４と天井電極板３３との間に伝熱シート３９が挿入されている場合、伝熱シート３９が挿入されていない場合よりも天井電極板３３がクーリングプレート３４により密着する。このため、クーリングプレート３４による天井電極板３３からの抜熱がより効果的に行われることが確認できた。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態の冷却構造２９では、クーリングプレート３４の天井電極板３３と対向する面３４ａが球面形状を有し、天井電極板３３のクーリングプレート３４と対向する面３３ａが０．１ＭＰａの圧力以上で押圧されている。これにより、天井電極板３３とクーリングプレート３４とを適正に接触させることで、消耗後においても天井電極板３３の温度分布を均一にすることができる。
【００５０】
以上、冷却構造及び平行平板エッチング装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる冷却構造及び平行平板エッチング装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００５１】
例えば、本発明に係る冷却構造は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)の平行平板エッチング装置だけでなく、その他の半導体製造装置に適用可能である。その他の半導体製造装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置が挙げられる。本発明にかかる冷却構造は、これらの装置において電極等の被冷却部材（冷却すべき部材）を冷却する構造として使用可能である。
【００５２】
また、本発明にかかる平行平板エッチング装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０：平行平板エッチング装置
１１：チャンバ
１２：載置台
１６：ＡＰＣ
１７：反応室
１８：排気室
１９：第１の高周波電源
２１：静電電極板
２２:静電チャック
２３:直流電源
２４:フォーカスリング
２５:冷媒室
２７:伝熱ガス供給孔
２９:シャワーヘッド
３３：天井電極板
３４：クーリングプレート
３１:第２の高周波電源
３９：伝熱シート
４０：クランプ
４１：ねじ
【図１】
0006541355.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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