JP4844167B2 - Cooling block and plasma processing apparatus - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a cooling block constituting an electrode for generating plasma used for plasma processing and a plasma processing apparatus using the cooling block.

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。   In a manufacturing process of a semiconductor device or the like, plasma processing using plasma is frequently used. As shown in FIG. 9, for example, a plasma processing apparatus that performs such plasma processing is provided in a processing container 10 including a vacuum chamber. A shower having a plurality of gas supply holes 12a provided on the upper side of the mounting table 11 and a mounting table 11 for mounting a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W as a substrate, which also serves as a lower electrode. And a head 12. The lower surface of the shower head 12 constitutes an upper electrode 13, and a high frequency for plasma generation is applied between the upper electrode 13 and the mounting table 11, which is a lower electrode, from a high frequency power supply 15, so that the mounting table 11 and the upper electrode are Plasma is generated in the processing space between the processing head 13 and the processing gas introduced into the processing container 10 from the shower head 12 by this plasma is activated, thereby etching the wafer W mounted on the mounting table 11. And plasma processing such as film formation processing. The upper electrode 13 includes an electrode plate 13a and a cooling block 13b.

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。   The upper electrode 13 of the processing vessel affects the plasma processing. For example, in the case of plasma etching, the in-plane uniformity or the inter-surface uniformity of the etching rate of the wafer W is affected. The temperature control structure is one of the factors, and it is required to make the upper temperature in the same diameter surface of the wafer W uniform. As one of the structures satisfying such requirements, the upper electrode 13 has an electrode plate 13a made of a conductive material free from ceramics and heavy metal contamination disposed in contact with the processing region, and a cooling block is provided on the electrode plate 13a. A structure in which 13b is laminated is known. Since this cooling block 13b is located in a gas atmosphere in a vacuum, in order not to disturb the gas supply and to make the temperature uniform, a complicated flow path for sewing each gas supply hole 12a is required.

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。   Therefore, as the cooling block 13b, one having a structure in which two metal plates are joined by brazing and a cooling liquid flow path 14 is provided inside is used. Since the cooling block 13b has a function of heat exchange, high heat conduction performance is required, and since it is a high-frequency passage, high electrical conduction performance is required. Therefore, stainless steel (hereinafter referred to as SUS) having high resistivity and thermal conductivity cannot be used as the metal plate, and aluminum (Al) whose resistivity and thermal conductivity is much lower than SUS is widely used. ing.

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。   However, when aluminum is used, the flow path 14 in contact with the coolant has a solid aluminum surface, so that the inner peripheral surface of the flow path 14 may be corroded by the coolant flowing through the flow path 14. There is a possibility that the coolant is clogged in the flow path 14 due to corrosion of the inner peripheral surface of the flow path 14. Therefore, it is necessary to prevent corrosion of the flow path 14 formed in the cooling block 13b.

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。   As an anticorrosion method, a method of forming an aluminum oxide film on the inner peripheral surface of the flow path 14 by alumite treatment is conceivable. When the surface of the metal plate is alumite treated before brazing, the metal plate is joined. In addition, since the alumite cannot withstand the brazing temperature and cracks occur in the alumite, the function as an anticorrosion film is not sufficiently exhibited. Further, when the alumite treatment is performed after brazing, an electrolytic solution for anodizing must be poured into the flow path 14, and the electrolytic solution does not spread due to the complexity of the flow path 14, so that alumite is not formed in the flow path 14. There is a concern that a part is generated and a pinhole is formed. Further, dissolved oxygen and alumite are combined in the flow path 14, and there is a possibility that foreign matter that clogs the flow path 14 is deposited.

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。   Furthermore, in the method of coating the resin on the inner peripheral surface of the flow path 14, the resin has to be poured into the flow path 14, and the resin does not spread due to the complexity of the flow path 14, so the resin is not coated on the flow path 14. There is a possibility that a part is generated and a pinhole is formed. In addition, there remains a concern as to whether heat conductivity satisfying the function as the cooling block 13b can be obtained.

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。   In addition, the method of drawing the pipe in the cooling block 13b cannot be employed because the pipe itself cannot be bent in a complicated manner and cannot withstand the brazing temperature (about 600 ° C.) during construction.

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。   In addition, since it is not necessary to consider corrosion resistance if a chiller is applied, an appropriate material such as aluminum and copper can be used, but it is often difficult in terms of cost and space.

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。   On the other hand, Patent Document 1 uses three composite materials of a brazing material containing Si and the like / aluminum alloy core material / Al—Zn alloy sacrificial material in an automobile radiator, and the flat tube is a brazing material side of the composite material. It is described that the composite is manufactured by applying a sacrificial agent to one side of the core material and hot rolling it, but is used for plasma treatment. An appropriate manufacturing method is not described in the cooling block that constitutes an electrode for generating plasma.

特開２００２−８６２９５号公報（段落０００２及び段落００１９）JP 2002-86295 A (paragraphs 0002 and 0019)

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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling block that constitutes an electrode for generating plasma used for plasma processing, while satisfying the functions required for the electrode, while corroding. It is to provide a cooling block having a long service life. Another object is to provide a plasma processing apparatus using such a cooling block.

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。 The present invention comprises an electrode for generating plasma used for plasma processing, and in a cooling block provided with a coolant flow path therein,
Each of the first base material and the second base material, each made of aluminum and having a recess for forming a coolant flow path formed in at least one of them, is filled with zinc in a state of interposing zinc therebetween. By bonding in a heating atmosphere containing zinc, a diffusion bonding layer in which zinc is diffused in aluminum and an anticorrosion layer made of a zinc oxide film are formed at the same time.

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。 In the cooling block described above, the amount of zinc in the zinc oxide film is preferably 30 g or more per 1 m 2 . Further, a structure in which a brazing material selected from nickel, silicon, copper, boron, phosphorus, chromium, iron, and carbon is interposed between the first base material and the second base material may be employed. This cooling block has, for example, a large number of gas supply holes penetrating in the thickness direction for supplying a processing gas for generating plasma to the processing atmosphere, and an upper electrode facing the lower electrode on which the object to be processed is placed Configured as

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。 Further, the present invention comprises an electrode for generating plasma used for plasma processing, and a cooling block provided with a coolant flow path therein,
A stainless steel plate is joined to the surface of the base material each made of aluminum, and at least one of the first member and the second member in which a recess for forming a flow path for the coolant is processed, the plate It is configured to be joined in a state of being opposed to each other, and a diffusion joining layer of stainless steel is formed at a joining portion between the plate of the first member and the plate of the second member,
The joining portion between the base material made of aluminum and the plate is characterized in that a diffusion joining layer of stainless steel and aluminum is formed. Similarly, in this cooling block, a number of gas supply holes penetrating in the thickness direction are formed in order to supply a processing gas for generating plasma to the processing atmosphere, and the lower electrode on which the object to be processed is placed is formed. It can be used as an opposing upper electrode. In this case, it is desirable that the inner peripheral portion of the gas supply hole formed in the stainless steel plate is covered with the base material aluminum.

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。   Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention includes an airtight processing container, a mounting table provided inside the processing container, which also serves as an electrode for holding a substrate to be plasma-processed, and the processing container described above. A high frequency is provided between the electrode provided to face the mounting table and including the cooling block described above, a gas supply unit for introducing a processing gas into the processing container, and the mounting table and the electrode facing the electrode. Plasma generating means for generating an electric field to turn the processing gas into plasma. In the plasma processing apparatus, the processing gas introduction means has a shower head for discharging gas from a large number of holes, and the electrode functions as a shower plate on the lower surface of the shower head, and has a large number of gas discharge holes. Is formed.

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。   According to the present invention, since aluminum is used as a base material, the original function required for the electrode is satisfied, and two base materials made of aluminum are interposed between each other so that zinc is contained in the aluminum. Since diffusion diffusion bonding and the formation of a zinc oxide film on the inner peripheral surface of the flow path through which the coolant flows are performed at the same time, surface treatment is performed before brazing as described above Alternatively, there is no problem as in the case where the surface treatment is performed after brazing, and a zinc oxide film can be formed in every corner even in a complicated flow path, and there is no risk of film cracking. Furthermore, since the brazing and joining are performed simultaneously, the manufacturing process is simplified.

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。   Further, the zinc oxide film sacrifices the corrosive action of the cooling liquid and protects the base material aluminum from corrosion, so that the service life of the cooling block is extended. Therefore, the replacement frequency of the cooling block is reduced and the maintenance work is reduced. In addition, since the zinc oxide film has substantially the same electrical conductivity and thermal conductivity as aluminum as the base material, there is no risk of hindering the electrical and thermal functions of the cooling block.

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。   In another invention, the flow path formed in the base material made of aluminum is formed of SUS, so that the original function required for the electrode is satisfied and corrosion by the coolant can be prevented by SUS. So the service life of the cooling block is long.

（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。 (First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a RIE (Reactive Ion Etching) plasma etching apparatus which is a plasma processing apparatus to which a cooling block according to an embodiment of the present invention is applied. Reference numeral 2 in FIG. 1 denotes a processing container (vacuum chamber) made of, for example, aluminum. The processing container 2 includes a small-diameter cylindrical upper portion 2a and a large-diameter cylindrical lower portion 2b, and is configured to be airtight. In the processing container 2, a support table 3 that is a mounting table that horizontally supports a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as a wafer) that is a substrate to be processed and functions as a lower electrode is provided. The support table 3 is made of aluminum, for example, and is supported by a conductor support 5 via an insulating plate 4. A focus ring 31 made of, for example, silicon (Si) is provided on the outer periphery above the support table 3. A lower portion of the support base 5 is covered with a cover 32. A baffle plate 33 is provided outside the support table 5 and is electrically connected to the processing container 2 through the baffle plate 33, the support table 5, and the cover 32. The processing container 2 is grounded.

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。   The top wall portion of the processing vessel 2 is a shower head 6 that is a gas supply unit for introducing a processing gas into the processing vessel 2. An upper electrode 7 that functions as a shower plate is provided on the lower surface of the shower head 6. Is provided. The upper electrode 7 has a circular electrode plate 7a having a thickness of, for example, 20 mm and a thickness laminated on the electrode plate 7a using a conductive material that is free from contamination such as ceramics or heavy metal at a portion in contact with the processing region. For example, it is composed of a 20 mm circular cooling block 80. The upper electrode 7 is provided in parallel with the support table 3 functioning as a lower electrode, and a large number of gas discharge holes 71 are formed in the electrode plate 7a. That is, the support table 3 and the upper electrode 7 which are lower electrodes constitute a pair of parallel plate electrodes. Further, since the upper electrode 7 is a portion that emits electric lines of force for converting the processing gas into plasma, the size of the upper electrode 7 is changed to the size of the wafer in order to generate plasma with high in-plane uniformity on the surface of the wafer W. It is formed to have the same size as the surface to be processed of W or larger. The upper electrode 7 is grounded via the processing container 2.

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。   An exhaust port 21 is formed in the bottom wall of the lower part 2 b of the processing container 2, and a vacuum pump 22 is connected to the exhaust port 21. Then, by operating the vacuum pump 22, the inside of the processing container 2 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum. On the other hand, a loading / unloading port 23 for loading / unloading the wafer W is provided on the side wall of the upper portion 2 a of the processing container 2, and the loading / unloading port 23 is opened and closed by a gate valve 24.

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。   The support table 3 is connected to a first high-frequency power source 26 for plasma formation and a second high-frequency power source 27 for ion attraction through matching units 28 and 25, respectively. In addition, high frequency power having a predetermined frequency is supplied from the second high frequency power supply 27 to the support table 3. The second high frequency power supply 27 supplies high frequency power lower than the frequency of the first high frequency power supply 26.

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。   An electrostatic chuck 34 for electrostatically attracting and holding the wafer W is provided on the surface of the support table 3. The electrostatic chuck 34 is configured by interposing an electrode 34a between insulators 34b, and a DC power source 35 is connected to the electrode 34a. When a voltage is applied to the electrode 34a from the power source 35, the wafer W is attracted and held by electrostatic force, for example, Coulomb force.

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。   In addition, a cooling chamber 36 is provided inside the support table 3, and a refrigerant is introduced into the cooling chamber 36 via a refrigerant introduction pipe 36a, discharged from a refrigerant discharge pipe 36b, and circulated. Cold heat is transferred to the wafer W via the support table 3, whereby the processing surface of the wafer W is controlled to a desired temperature.

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。   Further, even if the inside of the processing container 2 is evacuated by the vacuum pump 22 and kept in a vacuum, the cooling gas is supplied by the gas introduction mechanism 37 so that the wafer W can be effectively cooled by the refrigerant circulated in the cooling chamber 36. It is introduced between the front surface of the electrostatic chuck 34 and the back surface of the wafer W via the gas supply line 38. By introducing the cooling gas in this way, the cooling heat of the refrigerant is effectively transmitted to the wafer W, and the cooling efficiency of the wafer W can be increased.

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。   The shower head 6 is provided with a gas inlet 72 at an upper portion thereof, and a space 73 for gas diffusion is formed therein. A gas supply pipe 74 is connected to the gas introduction port 72, and a processing gas supply system 75 for supplying a processing gas is connected to the other end of the gas supply pipe 74.

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。   On the other hand, around the upper part 2a of the processing container 2, two multipole ring magnets 25a and 25b are arranged with the loading / unloading port 23 interposed therebetween. The multi-pole ring magnets 25a and 25b are configured by attaching a plurality of anisotropic segment columnar magnets to a ring-shaped magnetic body casing, and the directions of the adjacent segment columnar magnets are opposite to each other. It is arranged to be. As a result, magnetic field lines are formed between adjacent segment magnets, and a magnetic field is formed only in the peripheral portion of the processing space between the upper and lower electrodes, and has an action of confining plasma in the processing space.

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。   Next, the cooling block 80 will be described in detail. The cooling block 80 is made of an aluminum (Al) base material 8, and as shown in FIG. 2, a bent flow path 81 is formed inside the base material 8 to allow a coolant, for example, water to flow therethrough. . A gas discharge hole 82 is formed on the surface of the cooling block 80 so as to avoid the flow path 81 (between the flow path 81 and the flow path 81 in this example). The gas discharge hole 71 drilled in the electrode plate 7a and the gas discharge hole 82 drilled in the cooling block 80 are gas discharge holes 71 and 82, respectively, when the electrode plate 7a and the cooling block 80 are overlapped. Are set so as to overlap with each other, and the processing gas is discharged from the gas discharge holes 71 and 82 into the processing space between the upper and lower electrodes. A cooling liquid is introduced into the flow path 81 through a cooling liquid introduction pipe 83a, is discharged from the cooling liquid discharge pipe 83b, and circulates through a temperature control device outside the plasma processing apparatus, thereby the upper electrode. 7 is controlled to a set temperature, and the plasma generated above the wafer W is controlled to a state suitable for the process. The coolant introduction pipe 83a and the coolant discharge pipe 83b extend upward from the upper surface of the cooling block 80 as shown in FIGS. 1 and 2, and are connected to the flow path in the cylindrical upper portion 2a. ing. In FIG. 1, the coolant introduction pipe 83a is hidden behind the coolant discharge pipe 83b and cannot be seen. As shown in FIG. 3, a zinc oxide film (anticorrosion film) 94 described later is formed on the entire inner peripheral surface of the flow path 82.

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。 A method for manufacturing the cooling block 80 will be specifically described with reference to FIGS. First, a first base material (lower member) 8a and a second base material (upper member) 8b made of aluminum having a recess 80a for forming a coolant flow path formed on one side are prepared (FIG. 4 ( a)). Then, a coating solution (slurry) in which zinc (Zn) powder is dispersed in a solvent such as a solvent is applied to the upper surface of the first base material 8a by gas spraying, and a brazing material such as nickel is applied to the upper surface of the second base material 8b. A coating solution (slurry) in which (Ni) powder is dispersed in a solvent is applied (FIG. 4B). In addition, it is preferable to apply 30 g or more of zinc per 1 m 2 for spray coating. Further, as shown in FIG. 4B, a Zn coating film 91 is formed on the surface of the first base material 8a, and a Ni coating film 92 is formed on the surface of the second base material 8b. .

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。   Thereafter, the surface on which the Zn coating film 91 is formed on the first base material 8a and the surface on which the Ni coating film 92 is formed on the second base material 8b are bonded together, and a reduced pressure atmosphere containing oxygen, for example, a reduced pressure air atmosphere 5A, the first base material 8a side is supported by a support portion, for example, as shown in FIG. 5A, and heating is performed while pressing the upper surface of the second base material 8b. As a result, zinc and nickel are diffused into the aluminum at the bonding surface, and a bonding layer (diffusion bonding layer) 93 made of Al—Zn—Ni is formed, thereby achieving diffusion bonding. Further, the recess 80a of the first base material 8a is covered with the second base material 8b, and the flow path 81 of the cooling block 80 is formed. And in this recessed part 80a, the zinc oxide film 94 is formed with zinc and oxygen. In this example, the zinc oxide film 94 is specifically a composite oxide film of Zn—Ni—Al. That is, a zinc oxide film 94 is formed on the entire inner surface of the flow path 81.

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。   Subsequently, as shown in FIG. 5C, the cooling block 80 is cut between the flow path 81 and the flow path 81 by using a cutting tool such as a drill 85, for example, a gas discharge hole 82 having a diameter of 0.5 to 1 mm. Is formed.

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。   Further, in this example, the recess 80a is processed on the one surface side of the first base material 8a, but the recess 80a may be processed on the one surface side of the second base material 8b, or the first base material 8a. The recesses 80a may be processed at positions corresponding to each other on both surfaces of the base material 8a and the second base material 8b, and the flow path 81 may be formed by the recesses 80a of the base materials 8a and 8b.

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。   Next, an example of the operation of the plasma etching apparatus configured as described above will be described. First, the gate valve 24 is opened, the wafer W is loaded into the processing container 2 from the loading / unloading port 23, placed on the support table 3, and a predetermined voltage is applied from the DC power source 35 to the electrode 34a of the electrostatic chuck 34. Thus, after being attracted and held by the electrostatic chuck 34, the inside of the processing container 2 is exhausted to a predetermined degree of vacuum through the exhaust port 21 by the vacuum pump 22.

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。   Then, a processing gas such as fluorine (F) from the processing gas supply system 75 reaches the space 73 of the shower head 6 through the gas supply pipe 74 and the gas introduction port 72, and the gas discharge holes 82 of the cooling block 80 and the electrode plate 7a. The gas is discharged into the processing atmosphere through the gas discharge holes 71. The gas pressure in the processing container 2 is set to, for example, 13 to 1333 Pa (100 mTorr to 10 Torr), and in this state, for example, high frequency power of 100 MHz is supplied from the first high frequency power supply 26 to the support table 3. This high frequency flows through the path of the support table 3, the processing space, the upper electrode 7, the cooling block 80, and the processing container 2, and a high frequency electric field is formed in the processing atmosphere.

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。   Further, from the second high frequency power supply 27, for example, high frequency power of 3.2 MHz is supplied in order to control ion energy of plasma, and a high frequency electric field is generated between the upper electrode 7 and the support table 3 which is the lower electrode. It is formed. Further, since a horizontal magnetic field is formed between the shower head 6 and the support table 3 by the dipole ring magnets 25a and 25b, an orthogonal electromagnetic field is formed in the processing space between the electrodes on which the wafer W exists, thereby Magnetron discharge is formed by the drift of the generated electrons. The processing gas is turned into plasma by the magnetron discharge, and a predetermined film formed on the surface of the wafer W is etched by the plasma.

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。   Then, a cooling liquid such as water is introduced into the flow path 81 of the cooling block 80 from the refrigerant liquid introducing pipe 83a, so that the lower surface of the electrode plate 7a is uniformly maintained at a set temperature such as 60 ° C. via the cooling block 80. Thus, the temperature is adjusted in this way, and thereby the in-plane uniformity of the electron density of the plasma above the wafer W is achieved.

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。   According to the above-described embodiment, since aluminum is used as the base material 8 of the cooling block 80, the original function required for the upper electrode 7 is satisfied, and two base materials 8a and 8b made of aluminum are bonded to each other. By interposing zinc, diffusion bonding in which zinc is diffused in aluminum as shown in FIG. 5 and formation of the zinc oxide film 94 on the inner peripheral surface of the flow path 81 through which the coolant flows are simultaneously performed. As described above, there is no problem as in the case of surface treatment before brazing or surface treatment after brazing as described above. The film 94 can be formed, and there is no fear of film cracking. Furthermore, since the brazing and joining are performed simultaneously, the manufacturing process is simplified.

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。   Further, the zinc oxide film 94 sacrifices the corrosive action by the coolant and protects the aluminum, which is the base material 8a, 8b, from corrosion, so that the service life of the cooling block 80 is extended. Even if a film crack occurs in the zinc oxide film 94 and a pinhole is formed, zinc is corroded earlier than aluminum due to the electronegativity, so that corrosion of aluminum is suppressed. Therefore, the replacement frequency of the cooling block 80 is reduced and the maintenance work is reduced. In addition, since the zinc oxide film 94 has substantially the same electrical conductivity and thermal conductivity as the aluminum of the base material 8, there is no possibility of hindering the electrical and thermal functions of the cooling block 80.

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。 In the above-described embodiment, the cooling block 80 is provided on the upper surface of the electrode plate 7a. However, for example, it may be provided on the support table 3 side to constitute a part of the lower electrode.
(Second Embodiment)
The cooling block according to the second embodiment of the present invention has a configuration in which the entire inner surface of the flow path 81 formed inside the base material 8 is covered with stainless steel (SUS).

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。   A manufacturing method of the cooling block 90 will be specifically described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 6, the lower plate 94a made of SUS is processed to form, for example, a groove in parallel to form a recess 80a for forming a flow path, and a convex portion of the groove between the groove of the lower plate 94a. A hole 95 larger than the diameter of a gas discharge hole in the base material to be described later is formed in 80b. A hole 95 larger than the diameter of a gas discharge hole in a base material, which will be described later, is formed on the surface of a flat upper plate 94b made of SUS. The hole 95 formed in the lower plate 94a and the hole 95 formed in the upper plate 94b overlap each other when the lower plate 94a and the upper plate 94b are overlapped. The position is set as follows. Further, in order to form a bent concave part as shown in FIG. 2 in the lower plate 94a, the lower plate 94a can be formed by, for example, processing a plurality of plates and welding them. FIG. 6 shows a part thereof. Subsequently, the lower surfaces of the lower plate 94a and the upper plate 94b are each immersed in a crucible in which aluminum is melted, cooled and solidified, and then taken out from the crucible. This achieves SUS-Al diffusion bonding in which SUS is diffused into aluminum at the contact surface between SUS and Al, and base materials 8a and 8b made of aluminum are formed on the lower surfaces of lower plate 94a and upper plate 94b, respectively. (FIG. 7A). The holes 95 formed in the lower plate 94a and the upper plate 94b are filled with Al.

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。   Thereafter, the lower plate 94a and the upper plate 94b are bonded to each other, and carried into a heating furnace, for example, in a reduced-pressure air atmosphere. As shown in FIG. 7B, for example, the lower plate 94a side is supported by a support portion, and the upper plate 94b Heat while pressing the top surface of. As a result, a bonding layer (diffusion bonding layer) 96 of SUS is formed on the bonding surface between the lower plate 94a and the upper plate 94b, thereby achieving diffusion bonding. Further, the flow path 81 of the cooling block 90 is formed with the concave portion 80a of the lower plate 94a covered with the upper plate 94b. Further, a bonding layer (diffusion bonding layer) 97 of Al is achieved at the bonding surface between Al filled in the hole 95 of the lower plate 94a and Al filled in the hole 95 of the upper plate 94b. Then, the cooling block 90 is obtained by cooling (FIG.7 (c)). Note that the surface of Al is exposed in the holes 95 of the plates 94a and 94b made of SUS, and the gas discharge holes 82 are formed on the exposed surfaces in the next step.

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。   That is, as shown in FIG. 7D, the cooling block 90 is cut by using the drill 85 having a smaller diameter than the hole 95 to cut the Al exposed in the holes 95 of the plates 94a and 94b. 82 is formed.

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。   In this example, the concave portion 80a is formed on one surface side of the lower plate 94a. However, the concave portion 80a may be formed on one surface side of the upper plate 94b, or the both surfaces of the lower plate 94a and the upper plate 94b may be mutually connected. The recesses 80a may be formed at corresponding positions, and the flow path 81 may be formed by the recesses 80a of the plates 94a and 94b.

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。   Further, in the cooling block 90 described above, an alumite treatment may be performed on the outer shells of the base materials 8a and 8b made of aluminum.

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。   The cooling block 90 obtained in this way can also be applied to the plasma processing apparatus shown in FIG.

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。   According to the above-mentioned embodiment, since the flow path 81 formed in the base material made of aluminum is formed of SUS, the original function required for the electrode is satisfied. That is, since the portion other than the flow path 81 is made of aluminum, even if there is SUS having high resistivity and thermal conductivity, the outer shell of aluminum becomes a high-frequency and heat path, and corrosion by the coolant is caused. Since it can be prevented by SUS, the service life of the cooling block 90 is long.

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。   Further, according to the above-described embodiment, since the peripheral surface of the cut gas discharge hole 82 is covered with Al, when the processing gas is discharged from the gas discharge hole 82, SUS is corroded by the processing gas. Since there is no fear, the service life of the cooling block 90 can be extended from this.

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。   The substrate in the present invention is not limited to a wafer as in the above-described embodiment, and may be a glass substrate for a flat panel used in a liquid crystal display or a plasma display, or a ceramic substrate. .

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。   Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described.

（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。 Example 1
A test block corresponding to the cooling block 80 was manufactured by the same method (FIG. 4) as described in the first embodiment. The coating amount of zinc on the surface of the first base material 8a is 30 g per 1 m 2 . A brazing material containing 80% by weight or more of Ni was applied to the surface of the second base material 8b. This cooling block is referred to as Example 1.

（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。 (Example 2)
A cooling block was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of zinc applied was 60 g per 1 m 2 . This cooling block is referred to as Example 2.

（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。 (Comparative example)
A cooling block was prepared in the same manner as in Example 1 except that zinc was not applied by spraying. This cooling block is used as a comparative example.
(Test procedure, conditions and results)
5000 ml of a corrosion promoting solution having a pH of 6.4 to 6.8 (actual measurement value 6.6) is circulated in the circulation path including the flow paths formed in the cooling blocks of Example 1, Example 2 and Comparative Example. It was. In addition, the component contained in 5000 ml is 10 ppm of copper ions, 100 ppm of chlorine ions, 100 ppm of sulfate ions, and 100 ppm of hydrogen carbonate ions. Then, the corrosion promoting liquid circulating in the flow path was replaced with a new corrosion promoting liquid every week.

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。   At each timing when the corrosion promoting liquid was circulated for 1 week, 2 weeks,..., 20 weeks, a portion where the flow path of the cooling block of Example 1, Example 2 and Comparative Example was formed was cut out to a thickness of about 25 mm. Was divided by the brazed part, and the in-plane corrosion state was observed. The result is shown in FIG. In FIG. 8, the vertical axis represents the depth (mm) of pitting corrosion, and the horizontal axis represents the period during which the corrosion promoting liquid was circulated.

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。 As shown in FIG. 8, it can be seen that the progress of corrosion is slower in Example 1 and Example 2 than in the comparative example. That is, in Example 1, Example 2, and Comparative Example, the time required for the pitting depth to reach 0.48 mm is 11 weeks in Example 1, 20 weeks in Example 2, and 8. 5 weeks. From this, it can be seen that Example 1 has a service life of about 1.3 times longer than that of the comparative example, and Example 2 has a service life of about 2 to 4 times longer than that of the comparative example. This is because the corrosion by the corrosion promoting liquid is sacrificed by the zinc oxide film 94, and since the zinc oxide film 94 has a lower potential than aluminum, the progress of corrosion is slower than that of aluminum. From this, it can be understood that it is effective to form the zinc oxide film 94 on the entire inner surface of the flow path 81 of the cooling block 80. In addition, since the service life of Example 2 is longer than that of Example 1 as described above, the depth of pitting corrosion can be further suppressed by increasing the amount of zinc applied on the surface of the first base material 8a. It can be seen that it is preferably 30 g or more per 1 m 2 .

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。It is sectional drawing which shows the RIE plasma etching apparatus to which the cooling block which concerns on one embodiment of this invention is applied. 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。It is a top view which expands and shows the cooling block of the apparatus of FIG. 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。It is sectional drawing which expands and shows the cooling block of the apparatus of FIG. 前記冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the said cooling block. 前記冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the said cooling block. 他の冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of another cooling block. 他の冷却ブロックの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of another cooling block. 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。It is explanatory drawing which shows the result of the experiment conducted in order to confirm the effect of this invention. 従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

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
W wafer 2 processing vessel 3 support table 4 insulating plate 5 support base 6 shower head 7 upper electrode 7a electrode plate 71 gas discharge hole 8 base material 8a first base material 8b second base material 80 cooling block 81 flow path 82 gas Discharge hole 90 Cooling block 91 Zn coating film 92 Ni coating film 93 Bonding layer 94 Zinc oxide film 94a Lower plate 94b Upper plate

Claims (7)

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。 In the cooling block comprising an electrode for generating plasma used for plasma processing and provided with a coolant flow path inside,
Each of the first base material and the second base material, each made of aluminum and having a recess for forming a coolant flow path formed in at least one of them, is filled with zinc in a state of interposing zinc therebetween. A cooling block comprising a diffusion bonding layer in which zinc is diffused in aluminum and an anticorrosion layer made of a zinc oxide film are formed simultaneously by bonding in a heating atmosphere. 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。 The cooling block according to claim 1, wherein the amount of zinc in the zinc oxide film is 30 g or more per 1 m 2 . 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。   The brazing material selected from nickel, silicon, copper, boron, phosphorus, chromium, iron and carbon is interposed between the first base material and the second base material. The cooling block described. 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。   A number of gas supply holes penetrating in the thickness direction are formed in order to supply a processing gas for generating plasma to the processing atmosphere, and configured as an upper electrode facing the lower electrode on which the target object is placed. The cooling block according to claim 1, wherein the cooling block is characterized in that: 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。 In the cooling block comprising an electrode for generating plasma used for plasma processing and provided with a coolant flow path inside,
A stainless steel plate is joined to the surface of the base material each made of aluminum, and at least one of the first member and the second member in which a recess for forming a flow path for the coolant is processed, the plate It is configured to be joined in a state of being opposed to each other, and a diffusion joining layer of stainless steel is formed at a joining portion between the plate of the first member and the plate of the second member,
A cooling block in which a diffusion bonding layer of stainless steel and aluminum is formed at a bonding portion between a base material made of aluminum and a plate. 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。 A number of gas supply holes penetrating in the thickness direction are formed in order to supply the processing gas for generating plasma to the processing atmosphere, and the upper electrode is configured to face the lower electrode on which the target object is placed,
6. The cooling block according to claim 5, wherein the inner peripheral portion of the gas supply hole formed in the stainless steel plate is covered with aluminum as a base material. 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。


An airtight processing container, a mounting table provided inside the processing container, which also serves as an electrode for holding a substrate to be plasma-treated, and provided inside the processing container so as to face the mounting table described above, Between the electrode including the cooling block according to any one of claims 1 to 6, a gas supply unit for introducing a processing gas into the processing container, the mounting table, and the electrode facing the mounting table A plasma processing apparatus comprising: plasma generating means for generating a high-frequency electric field to turn the processing gas into plasma.


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