(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理に用いられるプラズマを発生させるための電極を構成し、内部に冷却液の流路を備えた冷却ブロックにおいて、
各々アルミニウムからなり、少なくともそれらの一方に冷却液の流路形成用の凹部が加工されている第１の母材及び第２の母材を、両者の間に亜鉛を介在させた状態で酸素を含む加熱雰囲気下で接合することにより、亜鉛がアルミニウム中に拡散された拡散接合層と亜鉛酸化膜からなる防食層とが同時に形成されてなることを特徴とする冷却ブロック。
【請求項２】
亜鉛酸化膜中の亜鉛の量は、１ｍ２当たり３０ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載の冷却ブロック。
【請求項３】
第１の母材及び第２の母材の間には、ニッケル、シリコン、銅、ホウ素、リン、クロム、鉄及びカーボンから選択されるろう材が介在することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却ブロック。
【請求項４】
プラズマ発生用の処理ガスを処理雰囲気に供給するために厚さ方向に貫通する多数のガス供給孔が形成され、被処理体が載置される下部電極に対向する上部電極として構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の冷却ブロック。
【請求項５】
プラズマ処理に用いられるプラズマを発生させるための電極を構成し、内部に冷却液の流路を備えた冷却ブロックにおいて、  
各々アルミニウムからなる母材の表面にステンレス製のプレートが接合され、少なくともそれらの一方に冷却液の流路形成用の凹部が加工されている第１の部材及び第２の部材を、前記プレートを互いに対向させた状態で接合して構成され、第１の部材のプレートと第２の部材のプレートとの接合部はステンレス同士の拡散接合層が形成され、
アルミニウムからなる母材とプレートとの接合部は、ステンレス及びアルミニウムの拡散接合層が形成されていることを特徴とする冷却ブロック。
【請求項６】
プラズマ発生用の処理ガスを処理雰囲気に供給するために厚さ方向に貫通する多数のガス供給孔が形成されると共に、被処理体が載置される下部電極に対向する上部電極として構成され、
ステンレス製のプレートに形成されたガス供給孔の内周部は母材のアルミニウムにより被覆されていることを特徴とする請求項５記載の冷却ブロック。
【請求項７】
気密な処理容器と、この処理容器の内部に設けられ、プラズマ処理される基板を保持するための電極を兼用する載置台と、前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、請求項１ないし６のいずれか一に記載の冷却ブロックを含む電極と、前記処理容器内に処理ガスを導入するためのガス供給部と、前記載置台とこれに対向する前記電極との間に高周波電界を形成して前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生手段と、を備えた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、プラズマ処理に用いられるプラズマを発生するための電極を構成する冷却ブロック及びその冷却ブロックを用いたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の製造プロセスでは、プラズマを用いたプラズマ処理が多用されているが、このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置は、例えば図９に示すように、真空チャンバからなる処理容器１０内に下部電極を兼用し、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）Ｗを載置するための載置台１１と、この載置台１１の上方側に設けられた、多数のガス供給孔１２ａを有するシャワーヘッド１２とを備えている。このシャワーヘッド１２の下面は上部電極１３を構成し、この上部電極１３及び下部電極である載置台１１の間に高周波電源１５よりプラズマ発生用の高周波を印加して、当該載置台１１と上部電極１３との間の処理空間にプラズマを発生させ、このプラズマによりシャワーヘッド１２から処理容器１０内に導入された処理ガスを活性化し、これにより載置台１１に載置されたウエハＷに対してエッチングや成膜処理といったプラズマ処理を行うように構成されている。また前記上部電極１３は電極プレート１３ａと冷却ブロック１３ｂから構成されている。
【０００３】
処理容器の上部電極１３はプラズマ処理に影響を与え、例えばプラズマエッチングの場合には、ウエハＷのエッチングレートの面内均一性あるいは面間均一性に影響を与える。温調構造もその要因の一つであり、ウエハＷの同径面内の上部温度を均一にすることが要求される。このような要請を満たす構造の一つとして、上部電極１３は処理領域に接する部位にはセラミックスや重金属汚染がない導電材料を用いた電極プレート１３ａを配置し、この電極プレート１３ａの上に冷却ブロック１３ｂを積層する構造が知られている。この冷却ブロック１３ｂは真空中のガス雰囲気に位置しているのでガス供給を阻害せず、また温度を均一にするために、各ガス供給孔１２ａを縫う複雑な流路が必要とされる。
【０００４】
そこで冷却ブロック１３ｂとしては、２枚の金属プレートをろう付けにより接合して、内部に冷却液の流路１４を有する構造のものが用いられている。この冷却ブロック１３ｂは熱交換としての機能を有するため高い熱伝導性能が要求されると共に高周波の通路になっているため高い電気導通性能が要求される。そのため金属プレートとしては、抵抗率及び熱伝導率が高いステンレススチール（以下、ＳＵＳという）は用いることはできず、抵抗率及び熱伝導率がＳＵＳよりも格段に低いアルミニウム（Ａｌ）が広く用いられている。
【０００５】
しかし、アルミニウムを用いた場合には冷却液に触れる流路１４はアルミ無垢面が見えている為、流路１４を通流する冷却液によって流路１４の内周面が腐食する懸念があり、流路１４の内周面の腐食により流路１４に冷却液が詰まるおそれがある。そこで冷却ブロック１３ｂに形成されている流路１４を防食する必要がある。
【０００６】
この防食方法としては、アルマイト処理により流路１４の内周面に酸化アルミ膜を形成する方法が考えられるが、ろう付けする前に金属プレートの表面をアルマイト処理した場合、金属プレートを接合する際に、アルマイトがろう付け温度に耐えられず、アルマイトにひび割れが生じるため、防食膜としての機能が十分に発揮されない。またろう付けした後にアルマイト処理した場合、流路１４内にアルマイト処理用の電解液を流し込まなければならず、流路１４の複雑さから電解液が行き渡らないので、流路１４にアルマイトが形成されない部分が生じ、ピンホールが形成される懸念がある。また、流路１４内において溶存酸素とアルマイトとが結合し、流路１４を詰まらせる異物が析出するおそれがある。
【０００７】
さらに流路１４の内周面に樹脂をコーティングする方法では、流路１４内に樹脂を流し込まなければならず、流路１４の複雑さから樹脂が行き渡らないので、流路１４に樹脂がコーティングされない部分が生じ、ピンホールが形成されるおそれがある。また冷却ブロック１３ｂとして機能を満たす熱伝導性が得られるかどうか懸念が残る。
【０００８】
その他冷却ブロック１３ｂ内にパイプを引き回す手法は、パイプ自体を複雑に曲げることができず、施工時のろう付け温度（約６００℃）に耐え得ることができないため採用できない。
【０００９】
なお、チラーを適用すれば耐食性を考慮する必要がなくなるので、アルミニウム及び銅といった適材を使用できるが、コスト及びスペースの関係上難しい場合が多い。
【００１０】
一方、特許文献１には自動車のラジエータにおいて、Ｓｉ等を含有するろう材／アルミニウム合金芯材／Ａｌ−Ｚｎ系合金犠牲材の３つの複合材を用い、偏平チューブはこの複合材のろう材側を外側にして電縫溶接していること、また複合材は芯材の片面に犠牲剤を塗布し、熱間圧延することで製造されることなどが記載されているが、プラズマ処理に用いられるプラズマを発生するための電極を構成する冷却ブロックにおいて、適切な製法については記載されていない。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−８６２９５号公報（段落０００２及び段落００１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマ処理に用いられるプラズマを発生するための電極を構成する冷却ブロックにおいて、電極に要求される機能を満たしながら、腐食を抑えて、使用寿命の長い冷却ブロックを提供することにある。また他の目的は、このような冷却ブロックを用いたプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、プラズマ処理に用いられるプラズマを発生させるための電極を構成し、内部に冷却液の流路を備えた冷却ブロックにおいて、
各々アルミニウムからなり、少なくともそれらの一方に冷却液の流路形成用の凹部が加工されている第１の母材及び第２の母材を、両者の間に亜鉛を介在させた状態で酸素を含む加熱雰囲気下で接合することにより、亜鉛がアルミニウム中に拡散された拡散接合層と亜鉛酸化膜からなる防食層とが同時に形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
上述の冷却ブロックにおいて、亜鉛酸化膜中の亜鉛の量は、１ｍ２当たり３０ｇ以上であることが好ましい。また第１の母材及び第２の母材の間には、ニッケル、シリコン、銅、ホウ素、リン、クロム、鉄及びカーボンから選択されるろう材が介在した構造であってもよい。この冷却ブロックは、例えばプラズマ発生用の処理ガスを処理雰囲気に供給するために厚さ方向に貫通する多数のガス供給孔が形成され、被処理体が載置される下部電極に対向する上部電極として構成される。
【００１５】
また本発明は、プラズマ処理に用いられるプラズマを発生させるための電極を構成し、内部に冷却液の流路を備えた冷却ブロックにおいて、  
各々アルミニウムからなる母材の表面にステンレス製のプレートが接合され、少なくともそれらの一方に冷却液の流路形成用の凹部が加工されている第１の部材及び第２の部材を、前記プレートを互いに対向させた状態で接合して構成され、第１の部材のプレートと第２の部材のプレートとの接合部はステンレス同士の拡散接合層が形成され、
アルミニウムからなる母材とプレートとの接合部は、ステンレス及びアルミニウムの拡散接合層が形成されていることを特徴とする。この冷却ブロックについても同様に、プラズマ発生用の処理ガスを処理雰囲気に供給するために厚さ方向に貫通する多数のガス供給孔が形成されると共に、被処理体が載置される下部電極に対向する上部電極として用いることができる。この場合、ステンレス製のプレートに形成されたガス供給孔の内周部は母材のアルミニウムにより被覆されていることが望ましい。
【００１６】
さらに本発明のプラズマ処理装置は、気密な処理容器と、この処理容器の内部に設けられ、プラズマ処理される基板を保持するための電極を兼用する載置台と、前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、上述した冷却ブロックを含む電極と、前記処理容器内に処理ガスを導入するためのガス供給部と、前記載置台とこれに対向する前記電極との間に高周波電界を形成して前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生手段と、を備えたことを特徴とする。また上記プラズマ処理装置において、前記処理ガス導入手段は多数の孔からガスを吐出するためのシャワーヘッドを有し、前記電極は、前記シャワーヘッドの下面のシャワー板として機能し、多数のガス吐出孔が形成されるように構成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、母材としてアルミニウムを用いているので電極に要求される本来の機能を満足すると共に、アルミニウムからなる２つの母材同士を、亜鉛を介在させることで、亜鉛をアルミニウム中に拡散させた拡散接合と、冷却液が通流する流路の内周面への亜鉛酸化膜の形成とを同時に行うようにしているため、既述のようにろう付け前に表面処理を行う場合あるいはろう付け後に表面処理を行う場合のような不具合はなく、複雑な流路であっても隅々まで亜鉛酸化膜を形成することができ、しかも膜割れのおそれもない。更にまたろう付けと接合とが同時に行われるので製造プロセスも簡略化される。
【００１８】
また、この亜鉛酸化膜は冷却液による腐食作用に対して犠牲になって母材であるアルミニウムを腐食から保護するので冷却ブロックの使用寿命が長くなる。そのため冷却ブロックの交換頻度が少なくなり、メンテナンス作業が軽減される。またこの亜鉛酸化膜は、電気導通性及び熱伝導性が母材のアルミニウムと略同じであるため、冷却ブロックの電気的及び熱的な機能を阻害するおそれがない。
【００１９】
また他の発明は、アルミニウムからなる母材に形成された流路がＳＵＳによって形成されているため、電極に要求される本来の機能を満足すると共に、冷却液による腐食をＳＵＳで防ぐことができるので、冷却ブロックの使用寿命が長い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る冷却ブロックを適用したプラズマ処理装置であるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）プラズマエッチング装置を示す断面図である。図１中の２は、例えばアルミニウムからなる処理容器（真空チャンバー）である。前記処理容器２は、小径の円筒状の上部２ａと大径の円筒状の下部２ｂとからなり、気密に構成されている。この処理容器２内には、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下、ウエハという）を水平に支持し、且つ下部電極として機能する載置台である支持テーブル３が設けられている。前記支持テーブル３は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板４を介して導体の支持台５に支持されている。また、前記支持テーブル３の上方の外周には例えばシリコン（Ｓｉ）で形成されたフォーカスリング３１が設けられている。前記支持台５の下方部分はカバー３２で覆われている。なお、上記支持台５の外側にはバッフル板３３が設けられており、このバッフル板３３、支持台５、カバー３２を通して処理容器２と導通している。また前記処理容器２は接地されている。
【００２１】
前記処理容器２の天壁部分は処理容器２内に処理ガスを導入するためのガス供給部であるシャワーヘッド６となっており、このシャワーヘッド６の下面にはシャワー板として機能する上部電極７が設けられている。この上部電極７は処理領域に接する部位にセラミックスや重金属等の汚染がない導電材料を用いた厚さが例えば２０ｍｍの円形状の電極プレート７ａと当該電極プレート７ａの上に積層された厚さが例えば２０ｍｍの円形状の冷却ブロック８０とで構成されている。この上部電極７は下部電極として機能する支持テーブル３と平行に対向して設けられており、前記電極プレート７ａにおいて多数のガス吐出孔７１が穿設されている。即ち、下部電極である支持テーブル３と上部電極７とは一対の平行平板電極を構成している。また前記上部電極７は、処理ガスをプラズマ化するための電気力線を放出する部位であるため、ウエハＷ表面において面内均一性の高いプラズマを発生させるために、上部電極７のサイズをウエハＷの被処理面と同じ大きさかそれよりも大きく形成してある。なお、前記上部電極７は処理容器２を介して接地されている。
【００２２】
前記処理容器２の下部２ｂの底壁には、排気ポート２１が形成されており、この排気ポート２１には真空ポンプ２２が接続されている。そして前記真空ポンプ２２を作動させることにより処理容器２内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理容器２の上部２ａの側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口２３が設けられており、この搬入出口２３はゲートバルブ２４により開閉されるようになっている。
【００２３】
前記支持テーブル３には、整合器２８及び２５を介して夫々プラズマ形成用の第１の高周波電源２６及びイオン引き込み用の第２の高周波電源２７が接続されており、この第１の高周波電源２６及び第２の高周波電源２７から所定の周波数の高周波電力が支持テーブル３に供給されるようになっている。なお、前記第２の高周波電源２７は第１の高周波電源２６の周波数よりも低い高周波電力を供給する。
【００２４】
前記支持テーブル３の表面上にはウエハＷを静電吸着して保持するための静電チャック３４が設けられている。この静電チャック３４は絶縁体３４ｂの間に電極３４ａが介在されて構成されており、電極３４ａには直流電源３５が接続されている。そして電極３４ａに電源３５から電圧が印加されることにより、静電気力例えばクーロン力によってウエハＷが吸着保持される。
【００２５】
また前記支持テーブル３の内部には、冷却室３６が設けられており、この冷却室３６には、冷媒が冷媒導入管３６ａを介して導入され、冷媒排出管３６ｂから排出されて循環し、その冷熱が支持テーブル３を介してウエハＷに対して伝熱され、これによりウエハＷの処理面が所望の温度に制御される。
【００２６】
また処理容器２内が真空ポンプ２２により排気されて真空に保持されていても、冷却室３６に循環される冷媒によりウエハＷを有効に冷却可能なように、冷却ガスがガス導入機構３７によりそのガス供給ライン３８を介して静電チャック３４の表面とウエハＷの裏面との間に導入される。このように冷却ガスを導入することにより、冷媒の冷熱がウエハＷに有効に伝達され、ウエハＷの冷却効率を高くすることができる。
【００２７】
上記シャワーヘッド６は、その上部にガス導入口７２が設けられると共に、その内部にはガスが拡散するための空間７３が形成されている。前記ガス導入口７２にはガス供給配管７４が接続されており、このガス供給配管７４の他端には処理ガスを供給するための処理ガス供給系７５が接続されている。
【００２８】
一方、処理容器２の上部２ａの周囲には、搬入出口２３を挟んで２つのマルチポールリング磁石２５ａ，２５ｂが配置されている。このマルチポールリング磁石２５ａ，２５ｂは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられて構成されており、隣接する複数のセグメント柱状磁石同士の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより磁力線が隣接するセグメント磁石間に形成され、上下電極の間の処理空間の周辺部のみに磁場が形成され、処理空間へプラズマを閉じ込める作用を有する。
【００２９】
次に、冷却ブロック８０について詳細に説明する。冷却ブロック８０はアルミニウム（Ａｌ）の母材８からなり、図２に示すように、当該母材８の内部には冷却液例えば水を通流させるための屈曲した流路８１が形成されている。前記冷却ブロック８０の表面には前記流路８１を避けるように（この例では流路８１と流路８１との間に）ガス吐出孔８２が穿設されている。前記電極プレート７ａに穿設されたガス吐出孔７１と前記冷却ブロック８０に穿設されたガス吐出孔８２とは、電極プレート７ａと冷却ブロック８０とを重ねたときに各々ガス吐出孔７１，８２が一致して重なり合うように位置設定されており、このガス吐出孔７１，８２から処理ガスが上下電極の間の処理空間に吐出されるようになっている。前記流路８１には、冷却液が冷却液導入管８３ａを介して導入され、冷却液排出管８３ｂから排出されて、プラズマ処理装置の外の温調装置を通って循環し、これにより上部電極７が設定温度にコントロールされ、ウエハＷの上方に生成されたプラズマをプロセスに見合った状態に制御している。なお、前記冷却液導入管８３ａ及び冷却液排出管８３ｂは、図１及び図２に示すように冷却ブロック８０の上面から上方に向かって伸び出し、円筒状の上部２ａ内の流路に接続されている。なお、図１において冷却液導入管８３ａは冷却液排出管８３ｂに隠れていて見えない。また図３に示すように、前記流路８２の内周面全体には後述する亜鉛酸化膜（防食膜）９４が形成されている。
【００３０】
この冷却ブロック８０の製造方法について図４及び図５を用いて具体的に説明する。先ず一面側に冷却液の流路形成用の凹部８０ａが加工されたアルミニウムからなる第１の母材（下部部材）８ａと第２の母材（上部部材）８ｂとを用意する（図４（ａ））。そして第１の母材８ａの上面に溶剤等の溶媒に亜鉛（Ｚｎ）粉末を分散させた塗布液（スラリー）をガススプレー等で塗布すると共に第２の母材８ｂの上面にろう材例えばニッケル（Ｎｉ）粉末を溶媒に分散させた塗布液（スラリー）を塗布する（図４（ｂ））。なお、スプレー塗布は１ｍ２当たり３０ｇ以上の亜鉛を塗布することが好ましい。また図４（ｂ）に示すように、第１の母材８ａの表面にはＺｎの塗布膜９１が形成されると共に第２の母材８ｂの表面にはＮｉの塗布膜９２が形成される。
【００３１】
その後、第１の母材８ａにＺｎの塗布膜９１が形成された面と第２の母材８ｂにＮｉの塗布膜９２が形成された面とを張り合わせ、酸素を含む減圧雰囲気例えば減圧空気雰囲気にある加熱炉内に搬入し、図５（ａ）に示すように例えば第１の母材８ａ側を支持部で支持し、第２の母材８ｂの上面を押圧しながら加熱する。これにより接合面において亜鉛及びニッケルがアルミニウム中に拡散し、Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｉからなる接合層（拡散接合層）９３が形成されて拡散接合が達成される。また第１の母材８ａの凹部８０ａが第２の母材８ｂにより蓋をされた状態になって冷却ブロック８０の流路８１が形成される。そしてこの凹部８０ａにおいては、亜鉛と酸素により亜鉛酸化膜９４が形成される。なお、この例では亜鉛酸化膜９４は詳しくはＺｎ−Ｎｉ−Ａｌの複合酸化膜である。即ち、前記流路８１の内面全体に亜鉛酸化膜９４が形成される。
【００３２】
続いて図５（ｃ）に示すように冷却ブロック８０を切削工具例えばドリル８５を用いて流路８１と流路８１との間を切削することで例えば口径０．５〜１ｍｍのガス吐出孔８２が形成される。
【００３３】
また、この例では第１の母材８ａの一面側に凹部８０ａが加工されているが、第２の母材８ｂの一面側に凹部８０ａを加工してもよいし、あるいは第１の母材８ａ及び第２の母材８ｂの両面における互いに対応する位置に凹部８０ａを各々加工し、両母材８ａ，８ｂの凹部８０ａ同士で流路８１を形成するようにしてもよい。
【００３４】
次にこのように構成されたプラズマエッチング装置の作用の一例について説明を行う。先ず、ゲートバルブ２４を開いてウエハＷを搬入出口２３から処理容器２内に搬入し、支持テーブル３に載置し、直流電源３５から静電チャック３４の電極３４ａに所定の電圧が印加されることにより静電チャック３４に吸着保持した後、真空ポンプ２２により排気ポート２１を介して処理容器２内を所定の真空度まで排気する。
【００３５】
そして処理ガス供給系７５から処理ガス例えばフッ素（Ｆ）等がガス供給配管７４、ガス導入口７２を介してシャワーヘッド６の空間７３に至り、冷却ブロック８０のガス吐出孔８２及び電極プレート７ａのガス吐出孔７１を通って処理雰囲気に吐出される。そして処理容器２内のガス圧力を例えば１３〜１３３３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）に設定し、その状態で第１の高周波電源２６から支持テーブル３に例えば１００ＭＨｚの高周波電力を供給する。この高周波は、支持テーブル３、処理空間、上部電極７、冷却ブロック８０及び処理容器２の経路を流れ、処理雰囲気に高周波電界が形成される。
【００３６】
また第２の高周波電源２７からは、プラズマのイオンエネルギーをコントロールするために例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が供給されると共に、上部電極７と下部電極である支持テーブル３との間に高周波電界が形成される。またシャワーヘッド６と支持テーブル３との間にはダイポールリング磁石２５ａ，２５ｂにより水平磁界が形成されているので、ウエハＷが存在する電極間の処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が形成される。そしてこのマグネトロン放電により処理ガスがプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷの表面に形成された所定の膜がエッチングされる。
【００３７】
そして冷却ブロック８０の流路８１には冷媒液導入管８３ａから冷却液例えば水が導入されることで、冷却ブロック８０を介して電極プレート７ａの下面が設定温度例えば６０℃に均一に維持されるように温度調整され、これによりウエハＷの上方のプラズマの電子密度の面内均一性が図られる。
【００３８】
上述の実施の形態によれば、冷却ブロック８０の母材８としてアルミニウムを用いているので上部電極７に要求される本来の機能を満足すると共に、アルミニウムからなる２つの母材８ａ，８ｂ同士を、亜鉛を介在させることで、図５に示すように亜鉛をアルミニウム中に拡散させた拡散接合と、冷却液が通流する流路８１の内周面への亜鉛酸化膜９４の形成とを同時に行うようにしているため、既述のようにろう付け前に表面処理を行う場合あるいはろう付け後に表面処理を行う場合のような不具合はなく、複雑な流路であっても隅々まで亜鉛酸化膜９４を形成することができ、しかも膜割れのおそれもない。更にまたろう付けと接合とが同時に行われるので製造プロセスも簡略化される。
【００３９】
また、この亜鉛酸化膜９４は冷却液による腐食作用に対して犠牲になって母材８ａ，８ｂであるアルミニウムを腐食から保護するので冷却ブロック８０の使用寿命が長くなる。仮に、亜鉛酸化膜９４に膜割れが生じてピンホールが形成されたとしても電気陰性度の関係からアルミニウムよりも亜鉛が先に腐食されるため、アルミニウムの腐食を抑えてくれる。そのため冷却ブロック８０の交換頻度が少なくなり、メンテナンス作業が軽減される。またこの亜鉛酸化膜９４は、電気導通性及び熱伝導性が母材８のアルミニウムと略同じであるため、冷却ブロック８０の電気的及び熱的な機能を阻害するおそれがない。
【００４０】
なお、上述の実施の形態では、冷却ブロック８０は電極プレート７ａの上面に備え付けられているが、例えば支持テーブル３側に設けて下部電極の一部を構成するようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る冷却ブロックは、母材８の内部に形成された流路８１の内面全体がステンレススチール（ＳＵＳ）で覆われている構成にある。
【００４１】
この冷却ブロック９０の製造方法について図６及び図７を用いて具体的に説明する。先ず図６に示すようにＳＵＳからなる下プレート９４ａを加工して例えば平行状に溝を形成して流路形成用の凹部８０ａを形成し、下プレート９４ａの溝と溝との部位の凸部８０ｂに、後述する母材におけるガス吐出用の孔の径よりも大きい孔９５を穿設する。またＳＵＳからなる平坦な上プレート９４ｂの表面に後述する母材におけるガス吐出用の孔の径よりも大きい孔９５を穿設する。なお、前記下プレート９４ａに穿設された孔９５と前記上プレート９４ｂに穿設された孔９５とは、前記下プレート９４ａと前記上プレート９４ｂと重ねたときに各々孔９５が一致して重なり合うように位置設定されている。また下プレート９４ａにおいて、図２に示すように全体が円形で、屈曲した凹部を形成するためには、例えば複数のプレートを用いて各々に加工し、それらプレートを溶接して作ることができる。図６はその一部を示す。続いて下プレート９４ａ及び上プレート９４ｂの下面を各々アルミニウムを溶融した坩堝の中に浸し、冷却して固まった後、坩堝の中から取り出す。これによりＳＵＳとＡｌとの接触面においてＳＵＳがアルミニウム中に拡散した、ＳＵＳ−Ａｌの拡散接合が達成され、下プレート９４ａ及び上プレート９４ｂの下面に夫々アルミニウムからなる母材８ａ，８ｂが形成される（図７（ａ））。なお、下プレート９４ａ及び上プレート９４ｂに形成されている孔９５はＡｌで満たされている。
【００４２】
その後、下プレート９４ａと上プレート９４ｂとを張り合わせ，例えば減圧空気雰囲気にある加熱炉内に搬入し、図７（ｂ）に示すように例えば下プレート９４ａ側を支持部で支持し、上プレート９４ｂの上面を押圧しながら加熱する。これにより下プレート９４ａと上プレート９４ｂとの接合面においてＳＵＳ同士の接合層（拡散接合層）９６が形成されて拡散接合が達成される。また下プレート９４ａの凹部８０ａが上プレート９４ｂにより蓋をされた状態になって冷却ブロック９０の流路８１が形成される。また下プレート９４ａの孔９５に満たされているＡｌと上プレート９４ｂの孔９５に満たされているＡｌとの接合面においてＡｌ同士の接合層（拡散接合層）９７が達成される。その後、冷却することで冷却ブロック９０が得られる（図７（ｃ））。なお、ＳＵＳからなるプレート９４ａ，９４ｂの孔９５にＡｌの表面が露出しており、この露出面において次工程にてガス吐出孔８２が穿設される。
【００４３】
即ち、続いて図７（ｄ）に示すように冷却ブロック９０を孔９５よりも小さい直径のドリル８５を用いてプレート９４ａ，９４ｂの孔９５に露出しているＡｌを切削することでガス吐出孔８２が形成される。
【００４４】
また、この例では下プレート９４ａの一面側に凹部８０ａが形成されているが、上プレート９４ｂの一面側に凹部８０ａを形成してもよいし、あるいは下プレート９４ａ及び上プレート９４ｂの両面における互いに対応する位置に凹部８０ａを各々形成し、両プレート９４ａ，９４ｂの凹部８０ａ同士で流路８１を形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述した冷却ブロック９０において、アルミニウムからなる母材８ａ，８ｂの外殻に対してアルマイト処理を行ってもよい。
【００４６】
このようにして得られた冷却ブロック９０も図１に示すプラズマ処理装置に適用することができる。
【００４７】
上述の実施の形態によれば、アルミニウムからなる母材に形成された流路８１がＳＵＳによって形成されているため、電極に要求される本来の機能を満足する。即ち、流路８１以外はアルミニウムで構成されているため、内部に抵抗率及び熱伝導率が高いＳＵＳがあっても、アルミニウムの外殻が高周波及び熱のパスとなると共に、冷却液による腐食をＳＵＳで防ぐことができるので、冷却ブロック９０の使用寿命が長い。
【００４８】
また上述の実施の形態によれば、切削したガス吐出孔８２の周面はＡｌで覆われているため、ガス吐出孔８２から処理ガスが吐出される際、処理ガスよってＳＵＳが腐食されるといったおそれがないため、このことからも冷却ブロック９０の使用寿命を長くすることができる。
【００４９】
また、本発明における基板としては、上述の実施の形態のようにウエハに限られるものではなく、液晶ディスプレイ若しくはプラズマディスプレイなどに用いられるフラットパネル用のガラス基板、あるいはセラミックス基板等であってもよい。
【実施例】
【００５０】
次に本発明の効果を確認するために行った実験について述べる。
【００５１】
（実施例１）
第１の実施の形態で述べたのと同様の手法（図４）により冷却ブロック８０に相当する試験用ブロックを製造した。第１の母材８ａの表面における亜鉛の塗布量は、１ｍ２当たり３０ｇである。また第２の母材８ｂの表面にはＮｉを８０重量％以上含んだろう材を塗布した。この冷却ブロックを実施例１とする。
【００５２】
（実施例２）
亜鉛の塗布量を１ｍ２当たり６０ｇとした他は、実施例１と同様にして冷却ブロックを作製した。この冷却ブロックを実施例２とする。
【００５３】
（比較例）
亜鉛のスプレー塗布を行わない他は、実施例１と同様にして冷却ブロックを作製した。この冷却ブロックを比較例とする。
（試験手順、条件及び結果）
実施例１、実施例２及び比較例の冷却ブロックに形成されている流路を含む循環路に５０００ｍｌのｐＨが６．４〜６．８（実測値６．６）の腐食促進液を循環させた。なお、５０００ｍｌ中に含まれる成分は、銅イオン１０ｐｐｍ、塩素イオン１００ｐｐｍ、硫酸イオン１００ｐｐｍ及び炭酸水素イオン１００ｐｐｍである。そして１週間毎に流路を循環している腐食促進液を新しい腐食促進液に入れ替えた。
【００５４】
腐食促進液を１週間、２週間‥‥２０週間循環させた各々のタイミングにおいて実施例１、実施例２及び比較例の冷却ブロックの流路が形成されている部分を厚さ２５ｍｍ程切り出し、これをろう付け部分で割り、面内の腐食状態を観察した。その結果を図８に示す。図８において、縦軸は孔食の深さ（ｍｍ）を示し、横軸は腐食促進液を循環させた期間を示す。
【００５５】
図８に示すように、実施例１及び実施例２では比較例に比べて、腐食の進行が遅いことが分かる。即ち、実施例１、実施例２及び比較例において、孔食の深さが０．４８ｍｍまで達するのに要する時間は、実施例１では１１週間、実施例２では２０週間、比較例では８．５週間である。このことから実施例１は比較例に比べて使用寿命が約１．３倍長く、実施例２は比較例に比べて使用寿命が約２、４倍長いことが分かる。これは腐食促進液による腐食を亜鉛酸化膜９４で犠牲しているためであり、また亜鉛酸化膜９４はアルミニウムよりも電位が低いため腐食の進行がアルミニウムよりも遅いからである。このようなことから冷却ブロック８０の流路８１の内面全体に亜鉛酸化膜９４を形成することが有効であることが理解できる。また上述のように実施例２は実施例１よりも使用寿命が長いことから、第１の母材８ａの表面における亜鉛の塗布量を増やすことで、孔食の深さをより一層抑えることができ、１ｍ２当たり３０ｇ以上とすることが好ましいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷却ブロックを適用したＲＩＥプラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図２】図１の装置の冷却ブロックを拡大して示す平面図である。
【図３】図１の装置の冷却ブロックを拡大して示す断面図である。
【図４】前記冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。
【図５】前記冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。
【図６】他の冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。
【図７】他の冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。
【図８】本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示す説明図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ    ウエハ
２    処理容器
３    支持テーブル
４    絶縁板
５    支持台
６    シャワーヘッド
７    上部電極
７a   電極プレート
７１  ガス吐出孔
８    母材
８ａ  第１の母材
８ｂ  第２の母材
８０  冷却ブロック
８１  流路
８２  ガス吐出孔
９０  冷却ブロック
９１  Ｚｎの塗布膜
９２  Ｎｉの塗布膜
９３  接合層
９４  亜鉛酸化膜
９４ａ  下プレート
９４ｂ  上プレート
【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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