(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート部材に対してフタ部材が接合された冷却ユニットであって、
前記プレート部材は、
前記フタ部材に対向する平面部と、
前記平面部から、前記プレート部材の内部に向かって凹んだ溝部と、
前記平面部から、前記プレート部材の外側に向かって突出した突出部と、
を有し、
前記フタ部材には前記突出部に対応する位置に開口部が設けられ、
前記突出部の側壁と前記開口部の内壁との間には前記プレート部材及び前記フタ部材の混合層が存在し、
前記突出部は３つ以上設けられ、
複数の前記突出部によって形成される多角形の内側に前記プレートの中心が含まれることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項２】
前記平面部及び前記溝部に配置された第１耐水性被膜と、
前記フタ部材において、前記平面部及び前記溝部に対向する面に配置された第２耐水性被膜と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記プレート部材及び前記フタ部材は同一材料であることを特徴とする請求項２に記載の冷却ユニット。
【請求項４】
前記プレート部材及び前記フタ部材はアルミニウムを含む金属であることを特徴とする請求項３に記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記突出部の側壁と前記開口部の内壁とが接していることを特徴とする請求項２に記載の冷却ユニット。
【請求項６】
前記プレート部材には、前記突出部が配置された位置において、前記フタ部材から露出された前記突出部の第１表面から前記突出部とは反対側の前記プレート部材の第２表面まで貫通した貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項７】
プレート部材に対してフタ部材が接合された冷却ユニットの製造方法であって、
前記フタ部材に対向する平面部、前記平面部から前記プレート部材の内部に向かって凹んだ溝部、及び前記平面部から前記プレート部材の外側に向かって突出した突出部を有する前記プレート部材を準備し、
開口部が設けられた前記フタ部材を準備し、
前記開口部の内部に前記突出部が嵌合されるように前記プレート部材と前記フタ部材とを配置し、
前記突出部の側壁と前記開口部の内壁とを摩擦撹拌接合によって接合し、
前記突出部は３つ以上設けられ、
複数の前記突出部によって形成される多角形の内側に前記プレートの中心が含まれることを特徴とする冷却ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記プレート部材には、前記突出部が配置された位置において、前記フタ部材から露出された前記突出部の第１表面から前記突出部とは反対側の前記プレート部材の第２表面まで貫通した貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の冷却ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却ユニットおよび冷却ユニットの製造方法に関する。特に、半導体製造装置に用いる冷却ユニットおよび冷却ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩやメモリなどの半導体装置の製造工程では、半導体基板上に薄膜を成膜及び加工することでトランジスタ素子、配線、抵抗素子、容量素子等の機能素子を形成する。半導体基板上に薄膜を形成する方法としては、化学気相成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、物理気相成長（ＰＶＤ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積法（ＡＬＤ；Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法が用いられる。また、薄膜を加工する方法としてはイオン反応性エッチング（ＲＩＥ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法、機械研磨（ＭＰ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、化学機械研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの方法が用いられる。また、半導体装置の製造工程では、薄膜の成膜及び加工の他にもプラズマ処理等の表面処理の工程が行われる。
【０００３】
上記の成膜、加工及び表面処理の工程に用いられる半導体製造装置には、半導体基板を支持するステージが設けられている。当該ステージは単に半導体基板を支持するだけでなく、各処理工程に応じて半導体基板の温度を調節する機能が備えられている。例えば、上記のように温度を調節するために、ステージには冷却機構が設けられている。特に、上記の半導体製造装置においては、液体の冷媒を循環させることでステージを冷却する冷却機構（冷却ユニット）が広く用いられている。
【０００４】
上記の冷却ユニットにおいて、例えば特許文献１のように、冷却水の流路となる溝部以外の領域において第１定盤部材（フタ部材）と第２定盤部材（プレート部材）とを接合させることで、冷却水が冷却ユニットの外部に漏れ出すことを抑制する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２２９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す冷却ユニットでは、第１定盤部材（フタ部材）の上方から溝部以外の領域に沿って第１定盤部材（フタ部材）と第２定盤部材（プレート部材）との接合処理を行う必要があるが、第１定盤部材（フタ部材）の上方からでは溝部の位置が分からないため、正確に溝部以外の領域の接合処理を行うことは困難であった。又は、特許文献１において、正確に溝部以外の領域の接合処理を行うためには、接合処理を行う箇所に事前にマーカなどを付与するなどの手間がかかっていた。
【０００７】
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、プレート部材とフタ部材との接合処理における作業性が良好な冷却ユニット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】
【０００８】
本発明の一実施形態による冷却ユニットは、プレート部材に対してフタ部材が接合された冷却ユニットであって、プレート部材は、フタ部材に対向する平面部と、平面部から、プレート部材の内部に向かって凹んだ溝部と、平面部から、プレート部材の外側に向かって突出した突出部と、を有し、フタ部材には突出部に対応する位置に開口部が設けられ、突出部の側壁と開口部の内壁との間にはプレート部材及びフタ部材の混合層が存在する。
【０００９】
また、平面部及び溝部に配置された第１耐水性被膜と、フタ部材において、平面部及び溝部に対向する面に配置された第２耐水性被膜と、をさらに有してもよい。
【００１０】
また、プレート部材及びフタ部材は同一材料であってもよい。
【００１１】
また、プレート部材及びフタ部材はアルミニウムを含む金属であってもよい。
【００１２】
また、突出部の側壁と開口部の内壁とが接していてもよい。
【００１３】
また、プレート部材には、突出部が配置された位置において、フタ部材から露出された突出部の第１表面から突出部とは反対側のプレート部材の第２表面まで貫通した貫通孔が設けられていてもよい。
【００１４】
また、貫通孔が設けられた突出部は３つ以上設けられ、複数の突出部によって形成される多角形の内側にプレート部材の中心が含まれるように突出部が配置されてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態による冷却ユニットの製造方法は、プレート部材に対してフタ部材が接合された冷却ユニットの製造方法であって、フタ部材に対向する平面部、平面部からプレート部材の内部に向かって凹んだ溝部、及び平面部からプレート部材の外側に向かって突出した突出部を有するプレート部材を準備し、開口部が設けられたフタ部材を準備し、開口部の内部に突出部が嵌合されるようにプレート部材とフタ部材とを配置し、突出部の側壁と開口部の内壁とを摩擦撹拌接合によって接合する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る冷却ユニットによれば、プレート部材とフタ部材との接合処理における作業性が良好な冷却ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプレート部材の構成を示す上面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフタ部材の構成を示す上面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ’断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの断面図の部分拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットにおける貫通孔の適用例を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の変形例に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係る冷却ユニットについて説明する。但し、本発明の冷却ユニットは多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、上方又は下方はそれぞれ冷却ユニットの使用時（装置装着時）における向きを示す。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１９】
〈第１実施形態〉
図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る冷却ユニットの全体構成について説明する。本発明の第１実施形態に係る冷却ユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、研磨装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第１実施形態に係る冷却ユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を冷却する必要がある装置に対して使用することができる。
【００２０】
［冷却ユニット１０の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る冷却ユニット１０は、プレート部材１００及びフタ部材２００を有する。プレート部材１００は、フタ部材２００に対向する平面部１０５、平面部１０５からプレート部材１００の内部に向かって凹んだ溝部１１０、及び平面部１０５からプレート部材１００の外側に向かって突出した突出部１４０、１５０を有する。フタ部材２００には突出部１４０に対応する位置に開口部２１０が設けられている。プレート部材１００とフタ部材２００とは、突出部１４０の側壁１４２と開口部２１０の内壁２１２との接触部、及び突出部１５０の側壁１５２とフタ部材２００の外周側壁２１４との接触部において互いに接合されている。フタ部材２００はプレート部材１００の外周部に設けられた突出部１５０に囲まれている。ここで、突出部１４０−１〜１４０−５を特に区別しない場合は単に突出部１４０という。同様に、開口部２１０−１〜２１０−５を特に区別しない場合は単に開口部２１０という。
【００２１】
図２では、突出部１４０の側壁１４２と開口部２１０の内壁２１２とが接合されており、突出部１５０の側壁１５２とフタ部材２００の外周側壁２１４とが接合されている。一方で、平面部１０５とフタ部材２００の下面とは機械的に接触しているが、接合はされていない。
【００２２】
また、突出部１４０の上面とフタ部材２００の上面とが揃っている、つまり、両者が面位置である構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、突出部１４０の上面がフタ部材２００の上面よりも上方に突出していてもよく、逆にフタ部材２００の上面が突出部１４０の上面よりも上方に突出していてもよい。溝部１１０及びフタ部材２００によって構成された流路に流す冷媒として、水を用いることもできるが、例えば液体窒素や液体ヘリウムなどのその他の冷却用液体を用いることもできる。
【００２３】
図２では、平面部１０５とフタ部材２００の下面とが接合されない構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、平面部１０５とフタ部材２００の下面とが補助的に接合又は接着されていてもよい。また、平面部１０５とフタ部材２００の下面とは接触していなくてもよい。つまり、平面部１０５とフタ部材２００の下面とが離隔されていてもよい。また、図２では、側壁１４２と内壁２１２とが直接接している構造を例示したが、この構成に限定されない。
【００２４】
ここで、図３〜図６を用いて、プレート部材１００及びフタ部材２００の各々の構造について詳しく説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るプレート部材の構成を示す上面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ’断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係るフタ部材の構成を示す上面図である。図６は、図５のＣ−Ｃ’断面図である。
【００２５】
図３に示すように、溝部１１０は、その両端部において外部接続部１２０、１３０に接続されている。外部接続部１２０、１３０の一方から導入された冷却用液体は、溝部１１０を通過して外部接続部１２０、１３０の他方から外部に排出される。外部接続部１２０はプレート部材１００の外周付近に設けられており、外部接続部１３０はプレート部材１００の中央付近に設けられている。溝部１１０は外部接続部１２０から外部接続部１３０に向かって渦巻き状に配置されている。なお、外部接続部１２０、１３０の位置、及び溝部１１０の形状については、後述するように多様な形態をとり得る。
【００２６】
図４に示すように、溝部１１０は、断面形状が矩形であり、平面部１０５からプレート部材１００の内部方向に凹んでいる。溝部１１０の幅は１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができ、溝部１１０の深さは１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。図４では、溝部１１０の断面形状が矩形である例を示したが、この断面形状に限定されない。例えば、溝部１１０の底部が湾曲した形状であってもよく、プレート部材１００の内部からフタ部材２００に向かって溝部１１０の径が徐々に広がる又は徐々に狭くなるテーパ形状であってもよい。
【００２７】
図３に示すように、突出部１４０は、プレート部材１００の中央部（突出部１４０−１）と、中央部から４方向に離隔した位置に配置されている（突出部１４０−２〜５）。突出部１４０−２〜５は、渦巻き状の溝部１１０の隣接する円弧の間に配置されている。突出部１５０はプレート部材１００の外周部に設けられている。つまり、プレート部材１００の上面側において、溝部１１０及び突出部１４０、１５０を除いた領域が平面部１０５である。なお、図３では、突出部１４０が５つ配置された構成を例示したが、この構成に限定されず、５つよりも少なくてもよく、５つよりも多くてもよい。また、後述するように、プレート部材１００の中央部に突出部１４０が配置されていなくてもよい。
【００２８】
図４に示すように、突出部１４０、１５０は、断面形状が矩形であり、平面部１０５からプレート部材１００の外部方向に突出している。突出部１４０の幅は１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができ、突出部１４０の高さは０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。同様に、突出部１５０の幅は１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができ、突出部１５０の高さは０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。突出部１４０、１５０はプレート部材１００の一部である。つまり、プレート部材１００と突出部１４０、１５０とが一体形成されている。ただし、プレート部材１００の平面部１０５の上面に、プレート部材１００とは異なる部材の突出部１４０、１５０が接続されていてもよい。図４では、突出部１４０、１５０の断面形状が矩形である例を示したが、この断面形状に限定されない。例えば、プレート部材１００の内部から外部に向かって突出部１４０、１５０の径が徐々に小さくなるテーパ形状であってもよい。突出部１４０、１５０の断面形状がテーパ形状の場合、開口部２１０及びフタ部材２００の外周側壁２１４の断面形状も突出部１４０、１５０の断面形状に対応するテーパ形状にするとよい。
【００２９】
図５に示すように、フタ部材２００は円盤型の形状であり、フタ部材２００の内部には突出部１４０−１〜５に相当する位置に開口部２１０−１〜５が設けられている。フタ部材２００の外径（外周側壁２１４）は突出部１５０の内径と概略一致している。つまり、フタ部材２００は、平面視においてプレート部材１００の平面部１０５及び溝部１１０と重畳している。突出部１４０、１５０と開口部２１０及び外周側壁２１４とが嵌合することで、フタ部材２００がプレート部材１００に設置される。ここで、フタ部材２００がプレート部材１００から浮いてしまうことを抑制するために、例えば、突出部１４０を３つ以上設け、複数の突出部１４０によって形成される多角形の内側にプレート部材１００の中心が含まれるように当該複数の突出部１４０を配置することができる。
【００３０】
なお、図４では開口部２１０の側壁がフタ部材２００の主面に対して垂直である構造を例示したが、この構造に限定されず、突出部１４０、１５０の形状に合わせて適宜形状を変えることができる。
【００３１】
［プレート部材１００とフタ部材２００との接合方法］
突出部１４０の側壁１４２と開口部２１０の内壁２１２との接合、及び突出部１５０の側壁１５２とフタ部材２００の外周側壁２１４との接合は、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ；Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）などの方法を用いることができる。ＦＳＷとは、先端に突起物（プローブ）のあるツールを回転させながら接合部に押し込み、摩擦熱によって軟化した材料を攪拌（塑性流動化）して接合する方法である。ここで、ＦＳＷによって接合された層を混合層とする。
【００３２】
上記のように、まずプレート部材１００及びフタ部材２００を準備する。ここで、プレート部材１００にはフタ部材２００に対向する平面部１０５、平面部１０５からプレート部材１００の内部に向かって凹んだ溝部１１０、及び平面部１０５からプレート部材１００の外側に向かって突出した突出部１４０が設けられている。また、フタ部材２００には開口部２１０が設けられている。次に、開口部２１０の内部に突出部１４０が嵌合されるようにプレート部材１００とフタ部材２００とを配置する。換言すると、開口部２１０の内部に突出部１４０が入り込むようにプレート部材１００とフタ部材２００とを配置する。そして、突出部１４０の側壁と開口部２１０の内壁とをＦＳＷによって接合することで、冷却ユニットが完成する。
【００３３】
ＦＳＷを用いて接合させることで、突出部１４０の側壁と開口部２１０の内壁との境界付近において固相のまま接合し、プレート部材１００の材料とフタ部材２００の材料とによる混合層が形成される。つまり、突出部１４０の側壁と開口部２１０の内壁との間にはプレート部材１００及びフタ部材２００の混合層が存在している。ここで、ＦＳＷは突出部１４０及びフタ部材２００が上方に露出した方向から処理されるため、接合すべき領域を視認することができる。
【００３４】
［冷却ユニット１０の各構成部品の材料］
以下に、冷却ユニット１０の各構成部品の材料について説明する。プレート部材１００としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、Ａｌを主成分とする金属、Ｔｉを主成分とする金属、ステンレス（ＳＵＳ）などの材料を用いることができる。同様に、フタ部材２００として、プレート部材１００と同様に、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｌを主成分とする金属、Ｔｉを主成分とする金属、ＳＵＳなどの材料を用いることができる。プレート部材１００及びフタ部材２００は同一材料を用いることができる。ただし、プレート部材１００及びフタ部材２００は異なる材料を用いてもよい。
【００３５】
以上のように、第１実施形態の冷却ユニット１０によると、突出部１４０の側壁１４２と開口部２１０の内壁２１２とが接合され、突出部１５０の側壁１５２とフタ部材２００の外周側壁２１４とが接合されることで、突出部１４０及びフタ部材２００の接合領域を視認することができるため、プレート部材１００とフタ部材２００との接合処理における作業性を向上させることができる。また、接合部が溝部１１０及びフタ部材２００によって構成された流路から離れた位置に設けられているため、例えば冷却水を流した際に冷却水が接合部に到達しにくくすることができる。その結果、接合部の冷却水による腐食等の不具合を抑制することができる。又は、冷却水が接合部に到達した場合であっても、接合部付近では冷却水が滞留するため、接合部の冷却水による腐食等の進行を抑制することができる。
【００３６】
また、プレート部材１００及びフタ部材２００を同一材料にすることで、より強度の高い接合部を得ることができ、水素イオン濃度の差に起因した電食（金属材料の腐食）の発生を抑制することができる。また、プレート部材１００及びフタ部材２００としてＡｌを含む金属を用いることで、冷却ユニット１０全体の熱伝導率を高めることができ、冷却効率を向上させることができる。また、複数の突出部１４０によって形成される多角形の内側にプレート部材１００の中心が含まれるように当該複数の突出部１４０が配置されることで、フタ部材２００がプレート部材１００から浮いてしまうことを抑制することができ、冷却用液体が冷却ユニット１０の外部に漏れ出すことを抑制することができる。
【００３７】
〈第２実施形態〉
図７を用いて、本発明の第２実施形態に係る冷却ユニットについて説明する。本発明の第２実施形態に係る冷却ユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、研磨装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第２実施形態に係る冷却ユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を冷却する必要がある装置に対して使用することができる。
【００３８】
まず、第２実施形態に係る冷却ユニットの発明に至る経緯について説明する。近年、冷却ユニットにおいて、より安価な冷却ユニットを実現するために、冷却ユニットの材質としてＡｌを主成分とする金属を用い、冷媒として安価な水を用いることが要求されている。Ａｌは化学的に活性な金属であるため水に曝されると腐食（錆び）が進行してしまう。したがって、冷却ユニットの材質にＡｌを用いる場合はＡｌの表面をアルマイト処理を施して酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）被膜を形成し、冷却水に接する領域にＡｌが露出しないようにする構造が採用されている。
【００３９】
例えば、特許文献１示すような構造で第１定盤部材（フタ部材）と第２定盤部材（プレート部材）との接合処理を行うと、接合処理によって発生する熱が冷却水の流路の内面（溝部及び溝部に対応する第１定盤部材（フタ部材）の下面）に相当する領域に伝わり、流路の内面に形成されたＡｌ2Ｏ3被膜が剥がれてしまう。流路の内面のＡｌ2Ｏ3被膜が剥がれてしまうと、その領域の耐腐食性が低下してしまい、流路の内面が腐食する（錆びる）という問題が生じてしまう。
【００４０】
第２実施形態に係る冷却ユニットは、上記の問題に鑑みてなされたものであり、部材としてＡｌを用いた冷却ユニットにおいて、冷却水に対する耐腐食性が高い冷却ユニットを提供することを目的とする。
【００４１】
図７は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの断面図の部分拡大図である。図７に示すように、第２実施形態に係る冷却ユニット１０Ａは、プレート部材１００Ａ、フタ部材２００Ａ、第１耐水性被膜３１０Ａ、及び第２耐水性被膜３２０Ａを有する。プレート部材１００Ａは、フタ部材２００Ａに対向する平面部１０５Ａ、平面部１０５Ａからプレート部材１００Ａの内部に向かって凹んだ溝部１１０Ａ、及び平面部１０５Ａからプレート部材１００Ａの外側に向かって突出した突出部１４０Ａ、１５０Ａを有する。フタ部材２００Ａには突出部１４０Ａに対応する位置に開口部２１０Ａが設けられている。
【００４２】
第１耐水性被膜３１０Ａは平面部１０５Ａ及び溝部１１０Ａに配置されている。具体的には、第１耐水性被膜３１０Ａは平面部１０５Ａの全域に配置されている。換言すると、第１耐水性被膜３１０Ａは平面部１０５Ａを覆っている。第２耐水性被膜３２０Ａはフタ部材２００Ａにおいて、平面部１０５Ａ及び溝部１１０Ａに対向する面に配置されている。第２耐水性被膜３２０Ａはフタ部材２００Ａの下面全域に配置されている。換言すると、第２耐水性被膜３２０Ａはフタ部材２００Ａの下面を覆っている。ここで、突出部１４０Ａの側壁１４２Ａ及び開口部２１０Ａの内壁２１２Ａ、並びに突出部１５０Ａの側壁１５２Ａ及びフタ部材２００Ａの外周側壁２１４Ａには耐水性被膜は形成されていない。つまり、側壁１４２Ａと内壁２１２Ａとが接しており、側壁１５２Ａと外周側壁２１４Ａとが接している。
【００４３】
第１耐水性被膜３１０Ａ及び第２耐水性被膜３２０Ａとしては、例えばＡｌ2Ｏ3膜を用いることができる。Ａｌ2Ｏ3膜は例えばアルマイト処理や溶射処理によって形成することができる。ここで、上記の耐水性被膜として、Ａｌ2Ｏ3膜以外にイットリア（Ｙ2Ｏ3）膜、ジルコニア（ＺｒＯ2）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜などの被膜を用いることができる。
【００４４】
図７では、プレート部材１００Ａとフタ部材２００Ａとは、側壁１４２Ａと内壁２１２Ａとの接触部、及び側壁１５２Ａと外周側壁２１４Ａとの接触部において互いに接合されている。一方で、平面部１０５Ａの上面に配置された第１耐水性被膜３１０Ａとフタ部材２００Ａの下面に配置された第２耐水性被膜３２０Ａとは機械的に接触しているが、接合はされていない。ただし、平面部１０５Ａとフタ部材２００Ａの下面とが補助的に接合又は接着されていてもよい。また、平面部１０５Ａとフタ部材２００Ａの下面とは接触していなくてもよい。つまり、平面部１０５Ａとフタ部材２００Ａの下面とが離隔されていてもよい。また、図７では、側壁１４２Ａと内壁２１２Ａとが直接接している構造を例示したが、この構成に限定されない。
【００４５】
以上のように、第２実施形態の冷却ユニット１０Ａによると、冷却水が流れる領域の溝部１１０Ａ及びフタ部材２００Ａの下面、並びに接合されていない平面部１０５Ａの上面とフタ部材２００Ａの下面との間には、それぞれ第１耐水性被膜３１０Ａ及び第２耐水性被膜３２０Ａが配置されているため、冷却水がプレート部材１００Ａ及びフタ部材２００Ａに直接接触することを抑制することができる。その結果、プレート部材１００Ａ及びフタ部材２００Ａの腐食を抑制することができる。また、プレート部材１００Ａとフタ部材２００Ａとが、側壁１４２Ａと内壁２１２Ａとの接触部、及び側壁１５２Ａと外周側壁２１４Ａとの接触部において接合されている。つまり、冷却水の流路から離れた位置においてプレート部材１００Ａとフタ部材２００Ａとが接合されていることで、接合処理によって発生する熱が冷却水の流路内の第１耐水性被膜３１０Ａ及び第２耐水性被膜３２０Ａが配置された領域に伝わりにくくなるため、冷却水が流れる領域に形成された耐水性被膜が剥がれてしまうことを抑制することができる。
【００４６】
〈第３実施形態〉
図８及び図９を用いて、本発明の第３実施形態に係る冷却ユニットについて説明する。本発明の第３実施形態に係る冷却ユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、研磨装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第３実施形態に係る冷却ユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を冷却する必要がある装置に対して使用することができる。
【００４７】
図８は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの断面図である。図８に示すように、第３実施形態に係る冷却ユニット１０Ｂは、図２に示す冷却ユニット１０と同様にプレート部材１００Ｂ及びフタ部材２００Ｂを有する。プレート部材１００Ｂは、フタ部材２００Ｂに対向する平面部１０５Ｂ、平面部１０５Ｂからプレート部材１００Ｂの内部に向かって凹んだ溝部１１０Ｂ、及び平面部１０５Ｂからプレート部材１００Ｂの外側に向かって突出した突出部１４０Ｂ、１５０Ｂを有する。プレート部材１００Ｂには、突出部１４０Ｂが配置された位置に貫通孔４００Ｂが設けられている。貫通孔４００Ｂは、フタ部材２００Ｂから露出された突出部１４０Ｂの第１表面１４６Ｂ（上面）から、突出部１４０Ｂとは反対側のプレート部材１００Ｂの第２表面１０６Ｂ（下面）まで貫通している。
【００４８】
図９は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニットにおける貫通孔の適用例を示す断面図である。例えば、トランジスタなどをシリコンウェハ５００Ｂ上に形成する場合、シリコンウェハ５００Ｂを搬送するロボットアームと冷却ユニット１０Ｂとの間のシリコンウェハ５００Ｂの移動において、シリコンウェハ５００Ｂをリフトアップ／リフトオフするためにリフトピン５１０Ｂが必要である。図９に示す例は、リフトピン５１０Ｂを貫通孔４００Ｂを介して昇降させる機構である。貫通孔４００Ｂの径はリフトピン５１０Ｂの径よりも大きい。
【００４９】
なお、図８及び図９の構成において、図７に示す第１耐水性被膜３１０Ａ及び第２耐水性被膜３２０Ａを適用してもよい。
【００５０】
以上のように、第３実施形態の冷却ユニット１０Ｂによると、プレート部材１００Ｂと突出部１４０Ｂとが連続し、貫通孔４００Ｂがプレート部材１００Ｂ及び突出部１４０Ｂを貫通することで、貫通孔４００Ｂと冷却水の流路とを離隔することができる。したがって、冷却水が貫通孔４００Ｂを介して冷却ユニット１０Ｂの外部に漏れ出すことを抑制することができる。
【００５１】
〈第４実施形態〉
図１０及び図１１を用いて、本発明の第４実施形態に係る冷却ユニットとその変形例について説明する。本発明の第４実施形態に係る冷却ユニットは、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、蒸着装置、エッチング装置、プラズマ処理装置、研磨装置、測定装置、検査装置、及び顕微鏡等に使用することができる。ただし、第４実施形態に係る冷却ユニットは上記の装置に使用するものに限定されず、基板を冷却する必要がある装置に対して使用することができる。なお、第４実施形態に係る冷却ユニットは、第１実施形態〜第３実施形態に示す冷却ユニットの構造を用いることができる。第４実施形態に係る冷却ユニットは第１実施形態〜第３実施形態に係る冷却ユニットと比較してプレート部材及びフタ部材の平面形状が異なるため、第４実施形態ではその平面形状についてのみ説明する。
【００５２】
図１０は、本発明の一実施形態に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。図１０に示す冷却ユニット１０Ｃと図１に示す冷却ユニット１０とを比較すると、冷却ユニット１０Ｃはプレート部材１００Ｃの中心位置２３０Ｃには突出部１４０Ｃ及び開口部２１０Ｃ（以下、接合部という）が配置されていない点において、冷却ユニット１０と相違する。図１０に示すように、必ずしもプレート部材１００Ｃの中心位置２３０Ｃに接合部が配置されていなくてもよい。ただし、中心位置２３０Ｃに接合部が配置されない場合、接合部は３つ以上設けることが好ましく、複数の接合部によって形成される多角形の内側に中心位置２３０Ｃが含まれるように各々の接合部を配置することができる。このようにすることで、フタ部材２００Ｃがプレート部材１００Ｃから浮いてしまうことを抑制することができる。
【００５３】
図１１は、本発明の一実施形態の変形例に係る冷却ユニットの全体構成を示す上面図である。図１１に示す冷却ユニット１０Ｄと図１に示す冷却ユニット１０とを比較すると、溝部１１０Ｄの平面形状が異なる点において、冷却ユニット１０と相違する。図１１に示すように、外部接続部１２０Ｄ、１３０Ｄの両方がプレート部材１００Ｄの外周付近に設けられている。また、溝部１１０Ｄは、外部接続部１２０Ｄからプレート部材１００Ｄの中央付近の折り返し部１６０Ｄに向かって渦巻き状に配置され、折り返し部１６０Ｄで折り返され、折り返し部１６０Ｄから外部接続部１３０Ｄに向かって渦巻き状に配置されている。
【００５４】
冷却水は入口から流路に導入されてプレート部材の平面上を流れて出口で排出されるが、周囲との熱交換により入口付近の冷却水の温度に比べて出口付近の冷却水の温度が高くなってしまう。しかし、図１１に示す溝部１１０Ｄの形状によれば、冷却水の入口及び出口がともにプレート部材１００Ｄの外周付近に配置され、溝部１１０Ｄがプレート部材１００Ｄの中央付近で折り返されていることで、入口付近と出口付近の冷却水の温度差に起因する冷却効率のばらつきを抑制することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：冷却ユニット
１００：プレート部材
１０５：平面部
１０６：第２表面
１１０：溝部
１２０、１３０：外部接続部
１４０、１５０：突出部
１４２、１５２：側壁
１４６：第１表面
１６０：折り返し部
２００：フタ部材
２１０：開口部
２１２：内壁
２１４：外周側壁
２３０：中心位置
３１０：第１耐水性被膜
３２０：第２耐水性被膜
４００：貫通孔
５００：シリコンウェハ
５１０：リフトピン
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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