等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置制造方法
【专利摘要】提供一种能够均匀且有效地冷却的等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置和冷却方法。真空等离子处理装置具备内部被真空排气的真空腔室、和设在上述真空腔室内的等离子产生源。等离子产生源具有：等离子产生电极，用来在上述真空腔室内产生等离子；和减压空间形成部件，在上述等离子产生电极的背面侧形成能够收容液体的冷却介质且将其减压的减压空间；用上述冷却介质通过上述减压蒸发时的气化热将上述等离子产生电极冷却。
【专利说明】等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用来对基材进行通过CVD或溅镀的成膜等等离子处理的真空等离子处理装置及其等离子产生源。
【背景技术】
[0002]在例如通过溅镀、等离子CVD等的向基材的成膜中，使用真空等离子处理装置。该真空等离子处理装置具备真空腔室和等离子产生源，所述等离子产生源具有电极，使真空腔室内产生等离子。
[0003]在该真空等离子处理装置中，由于向等离子产生源投入的电能的一部分乃至大部分被变换为热能，所以在等离子产生源上作用有较大的热负荷。所以，在真空等离子处理装置中，为了抑制与等离子接触的上述电极的温度上升而设有冷却装置。例如，在专利文献I中，公开了 一种冷却装置，其在磁控管溅镀装置中，具备设在支承靶的背板(电极板)的背后的冷却水路，通过供给到该冷却水路中的冷却水将上述背板冷却。具体而言，在该冷却装置中，沿着设在背板的背后的冷却路径的冷却水的循环能够进行等离子产生源(在此情况下是溅镀蒸发源)自身的冷却。
[0004]但是，在这样使冷却水沿着冷却路径流通的冷却方式、即水冷方式中，由于随着冷却水向下游侧流动，该冷却水的温度逐渐上升，所以在接近冷却路径的终点的部位不能将背板充分地冷却，有该部位的温度上升的问题。此外，在该水冷方式中，越是因真空等离子处理装置的规模的增大而等离子产生源(溅镀蒸发源)大型化，越是必须使冷却路径变长，其构造有变复杂的趋势。
[0005]进而，在上述水冷方式中，冷却路径内的冷却水有可能被分为温度相互不同的层、在其层间产生界膜，即，有可能产生层流边界层。这样的冷却路径内的界膜的产生使传热效率显著地下降。为了避免该情况，需要在冷却路径内设置促进紊流的产生的构造物、或勉强采用容易发生紊流那样的流速，它们一般使伴随着冷却水的流通的压力损失显著增大。
[0006]除此以外，由专利文献I那样的等离子产生源释放的热非常大，为了将这样的较大的热除去、将背板充分冷却，需要使大量的冷却水沿着冷却路径流通。为了确保需要的冷却水量，必须使冷却水的供给压力也变高，需要在背板的背面侧施加通常为200?700kPa的较大的压力(水压)。另一方面，由于背板的正面侧通常被减压到IOOPa以下，所以对水压加上真空的压力，在背板的正面侧与背面侧之间产生例如300kPa以上的较大的压力差。对于背板及冷却水的密封装置，要求即使作用有这样的较大的压力差也不发生破坏、变形、泄漏那样的牢固的结构。
[0007]S卩，在专利文献I所记载那样的水冷方式的冷却装置中，等离子产生源的均匀的冷却较困难，如果想要均匀冷却，则导致冷却路径的复杂化等不良状况。在水冷方式中如果要向等离子产生源的外部放热，则需要使大量的冷却水流通到等离子产生电极的背面侧，需要大规模的泵等系统。除此以外，需要背板的厚壁化及冷却水的密封装置的大型化，以承受背板的正面侧与背面侧之间的压力差，这些导致制造成本的高涨的可能性较高。[0008]进而，在具备电极内置磁场产生装置的磁控管溅镀蒸发源的装置中，产生用来对抗上述较大的压力差的背板的更加厚壁化的问题。具体而言，背板的厚度的增大，使设在等离子产生源的内侧(背板背面侧)的磁场产生装置与设在等离子产生源的外侧(背板表面侦D的靶表面的距离变大，该距离越大，从磁场产生装置对靶施加的磁场的强度越降低。因而，为了在靶表面得到充分的磁场强度，产生为了生成强力的磁场而需要大型的磁场产生装置的问题。
[0009]专利文献1:特开平5 - 148643号公报。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种在抑制设备的大型化及成本的增大的同时、能够均匀且有效地冷却的等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置、以及等离子产生源的冷却方法。
[0011 ] 本发明提供的等离子产生源，设在内部被真空排气的真空腔室的该内部，与该真空腔室一起构成真空等离子处理装置。该等离子产生源具备:等离子产生电极，用来在上述真空腔室内产生等离子；和减压空间形成部件，在上述等离子产生电极的背面侧形成能够收容液体的冷却介质且将其减压的减压空间；用上述冷却介质蒸发时的气化热将上述等离子产生电极冷却。
[0012]本发明提供的真空等离子处理装置，具备内部被真空排气的真空腔室、和上述等离子产生源；该等离子产生源设在上述真空腔室内。
[0013]本发明提供的方法，是将真空等离子处理装置的等离子产生源冷却的方法，所述真空等离子处理装置具备真空腔室和等离子产生源，所述真空腔室内部被真空排气，所述等离子产生源设在该真空腔室内，具有用来在该真空腔室内产生等离子的等离子产生电极，所述方法包括:在上述等离子产生电极的背面侧形成减压空间；和在上述减压空间内使液体的冷却介质气化，用该气化热将上述等离子产生电极冷却。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是表示有关本发明的第I实施方式的真空等离子处理装置的图。
[0015]图2是表示有关上述第I实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。
[0016]图3是表示有关第I实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。
[0017]图4是表示有关第I实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。
[0018]图5是表示有关本发明的第2实施方式的真空等离子处理装置的图。
[0019]图6是图5的VI — VI线剖面图。
[0020]图7是表示有关上述第2实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。
[0021]图8是图7的VIII — VIII线剖面图。
[0022]图9是表示有关上述第2实施方式的冷却装置的变形例的图。
[0023]图10是表示有关本发明的第3实施方式的真空等离子产生装置的图。
[0024]图11是表示图10所示的冷凝装置的构造的图。
[0025]图12是表示有关本发明的第4实施方式的真空等离子处理装置的图。
[0026]图13是表示有关上述第4实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。[0027]图14是表示有关上述第4实施方式的真空等离子处理装置的变形例的图。
[0028]图15是表示有关本发明的第5实施方式的真空等离子处理装置的图。
[0029]图16是图15的XVI — XVI线剖面图。
[0030]图17是表示有关本发明的第6实施方式的真空等离子产生装置的图。
[0031]图18是表示有关上述第6实施方式的真空等离子产生装置的变形例的图。
[0032]图19是图18所示的储液部及连接在其上的管的立体图。
[0033]图20是表示有关第7实施方式的真空等离子产生装置的图。
【具体实施方式】
[0034]以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。
[0035]图1是有关本发明的第I实施方式的真空等离子处理装置3，表示具备冷却装置I的装置的整体结构。该真空等离子处理装置3具备内部能够真空排气的箱状的真空腔室
4、设在该真空腔室4内、具有等离子产生电极8的等离子产生源2、和连接到真空腔室4的未图示的真空泵。上述真空泵将上述真空腔室4的内部排气，成为真空或极低压状态。在真空腔室4内，配备有作为等离子处理对象的晶片、玻璃、薄膜等基板(处理对象物)W，以该基板W与上述等离子产生电极8对置的方式配置上述等离子产生源2。对于等离子产生源2，能够从等离子电源(图示略)供给等离子产生用的电力(DC (直流)、PulseDC (间歇直流)、MF — AC (中间频率域的交流)或RF (高频)等)的电力。
[0036]在该真空等离子处理装置3中，通过上述真空泵动作而使上述真空腔室4内成为真空状态、将Ar等放电气体向真空腔室4内导入、和等离子电源对等离子产生源2的等离子产生电极8赋予电位，在该等离子产生电极8与上述基板W之间生成等离子P。
[0037]以后的说明主要以真空等离子处理装置3是溅镀装置为前提开展。但是，本发明的真空等离子处理装置并不限定于此，例如在溅镀装置以外的真空等离子处理装置、具体而言在进行等离子CVD、蚀刻等的装置中也能够采用。
[0038]如图1所示，等离子产生源2在溅镀装置的情况下是溅镀蒸发源，具有内部为空洞的平板状的箱体5。该箱体5具有上述等离子产生电极8、和将开口朝向基板W侧而配备的有底的箱体主体6，上述等离子产生电极8呈将上述箱体主体6的开口封闭的板状。上述箱体主体6相当于减压空间形成部件，具有以对置于上述等离子产生电极8的背面8a的方式配置的方形或圆板状的背壁6a、和从该背壁6a的周缘朝向上述等离子产生电极8的背面8a突出的周壁6b，通过将该周壁6b接合到上述等离子产生电极8的背面8a的周缘上，即，通过等离子产生电极8将上述箱体主体6的开口封闭，构成上述箱体5，并且在其内部形成被从外部的真空腔室4内空间气密地隔离的减压空间13。
[0039]上述等离子产生电极8在被作为溅镀蒸发源使用的情况下，具有背板7、和作为形成在其表侧面上的被膜原料的靶9。靶9在溅镀装置的情况下是溅镀靶，在许多情况下，在背板7之上安装作为被膜原料的靶9。
[0040]上述背板7通常由金属形成为板状，在该实施方式中形成为圆板状，作为该金属，较多使用热传导性和电传导性的两者都较好的铜，但也可以使用SUS、铝等。上述靶9是被膜的原材料，可以使用所有的金属材料或C、Si等无机物、ITO等透明导电膜材料、Si02、SiN等化合物、有机物等能够形成为板状的所有的材料。此外，例如在将Cu或Ti等作为靶材的情况下，可以将背板7省略，而将靶9原样作为等离子产生电极使用。
[0041]如果在上述等离子产生电极8上、具体而言在靶9上生成等离子，则该等离子中的Ar等的离子被等离子产生电极的负电位吸引，以高能量向靶9撞击，将靶9的原子通过溅镀现象弹出。该原子作为被膜堆积到基板W上，由此实现成膜处理。另一方面，撞击在靶9上的Ar的能量将靶9加热，该热向背板7传递。结果，等离子产生电极8整体被加热。
[0042]另外，在真空等离子处理装置3是等离子CVD装置或蚀刻装置的情况下，没有靶，只有等离子产生电极8。此外，根据装置，也有在等离子产生电极8上安装基板W的情况。在此情况下，不是如溅镀装置那样等离子产生电极的靶蒸发，但与溅镀装置同样的是:在等离子产生电极8附近产生等离子，等离子中的具有高能量的离子或电子撞击到等离子产生电极上,该能量将等离子产生电极8加热。
[0043]在该实施方式中,在上述箱体5的外侧,配备有抑制在基板W的表面以外的地方产生等离子P的等离子产生防止遮蔽部10。该等离子产生防止遮蔽部10将等离子产生电极8的整个表面中的除了表侧面以外的面(在该实施方式中是前后左右的侧面及上表面)一边从箱体5保持一定的距离一边从外侧包围，这样，通过将箱体5的外表面物理地覆盖，防止在等离子产生电极8以外的箱体5表面上产生等离子P。
[0044]在上述箱体5的内侧，也可以在例如由假想线表示的位置上设置磁场产生装置
11。该磁场产生装置11使等离子产生电极8的表面附近产生磁场，通过该磁场的作用，使等离子P的生成变容易，承担使等离子P收敛的作用。在该磁场产生装置11中，可以使用例如形成为跑道状的磁控管磁场产生机构等。
[0045]如上述那样，在等离子产生电极8的背面侧，形成有作为箱体5的内部空间、从该箱体5的外部的真空腔室4的内部以气密状态隔离的空洞，将该空洞作为减压空间13。有关该实施方式的冷却装置I除了作为用来形成上述减压空间13的减压空间形成部件的上述箱体主体6以外，还具有冷却介质供给装置12和排气装置14。
[0046]上述冷却介质供给装置12向如上述那样以气密状态隔离的箱体5的内部、即等离子产生电极8的背面侧(在该实施方式中是背板7)供给液体的冷却介质。这里，以往的冷却方式是使冷却介质流通到等离子产生电极8的背面侧而将背板7冷却的方式，在该方式中，如已经叙述那样，背板7没有被充分冷却，背板7整体的冷却效率不高。对此，在有关该实施方式的真空等离子处理装置3的等离子产生源2的冷却装置I中，上述排气装置14将上述箱体5的内部的减压空间13排气而减压，由此促进供给到等离子产生电极8的背面8a的液体的冷却介质的蒸发，通过该冷却介质蒸发时的气化热将等离子产生电极8冷却。
[0047]这样，通过在等离子产生电极8的背面侧、即箱体5的内部形成减压空间13，能够在该等离子产生电极8的背面侧使冷却介质气化，由此，能够从等离子产生电极8有效率地将热去除。此外，通过箱体5的内部的减压空间13的减压，等离子产生电极8 (背板7)的表面侧和背面侧两者都为减压状态，所以作用于两者之间的压力差被缓和。所以，为了将冷却介质密封到减压空间13内，不需要耐压较高的密封装置。此外，上述压力差较小，能够将等离子产生源2的各部的耐压强度设计得较小。
[0048]接着，对构成第I实施方式的冷却装置I的减压空间形成部件即箱体主体6、排气装置14和冷却介质供给装置12详细地说明。
[0049]如图1所示，第I实施方式的冷却装置I是为了将沿着水平方向配备的平板状的等离子产生源2冷却而设置的。
[0050]在等离子产生源2的等离子产生电极8的背面侧，如上述那样形成有由箱体主体6和等离子产生电极8 (背板7)包围的减压空间13，被从真空腔室4的内部及箱体5的外部以气密状隔离。上述排气装置14具有用来将减压空间13内排气的排气管15及排气泵16，上述排气管15连接在上述箱体5的上部。排气泵16通过经由上述排气管15将减压空间13内排气，在冷却介质是水的情况下将该减压空间13的内部减压到20kPa (0.2气压)以下、优选的是4.2kPa (约0.04气压)以下的压力。20kPa相当于60°C的水的蒸汽压，4.2kPa相当于约30°C的水的蒸汽压，根据减压空间的压力控制等离子产生源2的温度。另一方面，如果减压空间13的压力低于约0.6kPa，则有可能被供给的水被冷却到冰点下而结冰，所以排气装置14优选的是将减压空间13内的压力维持为约0.6kPa以上。在冷却介质是水以外的情况下，由介质的蒸汽压和作为目标的冷却温度的关系决定压力，但为了享受等离子产生源2的强度方面的优点，优选的是不超过50kPa。
[0051]如上述那样，上述冷却介质供给装置12对上述减压空间13的内部供给液体的冷却介质，该被供给的液体的冷却介质通过被等离子产生源2的等离子产生电极8加热而气化，由此生成冷却介质的蒸汽。
[0052]将上述排气装置14的排气管15配管，以从上述减压空间13将冷却介质的蒸汽向真空腔室4的外部导引。排气泵16动作，以经由上述排气管15将上述冷却介质的蒸汽吸出。上述排气管15由蒸汽及液体的冷却介质能够流通的管材形成。该排气管15的一端在箱体5的上侧的内壁面上开口，进行配管，以便能够从箱体5的内部将冷却介质的蒸汽向真空腔室4的外部排气。
[0053]在上述排气泵16中，优选的是使用不仅将蒸汽的冷却介质、还能够将液体的冷却介质排出那样的喷射泵。例如，在冷却介质是水的情况下，可以使用水喷射泵或蒸汽喷射泵那样的、能够将水和蒸汽以混合状态排出的泵作为上述排气泵16。
[0054]对等离子产生电极8的背面8a供给冷却介质的冷却介质供给装置12在该实施方式中具有作为冷却介质喷雾部的多个喷嘴17、供给配管18和制冷剂供给泵19。上述各喷嘴17将上述液体的冷却介质对等离子产生源2的背面8a喷雾，将该冷却介质向背面8a的整面均匀地供给。这些喷嘴17在上述背壁6a即上述箱体5的平板状的上侧部分配备有多个。将上述供给配管18配管，以向上述各喷嘴17分配输送液体的冷却介质。上述制冷剂供给泵19动作，以经由上述供给配管18向上述各喷嘴17压送液体的冷却介质。
[0055]这样，上述冷却介质供给装置12将液体的冷却介质遍及背板7的背面8a的整面喷雾，通过将冷却介质均匀地扩散到等离子产生电极8的背面8a的整面上，能够将等离子产生源2没有不匀且有效率地冷却。
[0056]由于上述排气装置14的排气管15电气地连接在等离子产生源2上，所以该排气管15和真空腔室4具有相互不同的电位。由此，可以在它们之间配备电绝缘部20。作为这样的电绝缘部20，优选的是由陶瓷或玻璃等无机材料、或没有导电性的合成树脂等形成的部件，夹设在排气装置14的排气管15与真空腔室4之间。在图例中，不仅在排气管15与真空腔室4之间，在排气管15与等离子产生防止遮蔽部10之间、以及排气管15与支承它的部件之间也设有电绝缘部20。这些电绝缘部20的配设能够避免等离子产生防止遮蔽部10的周围的等离子P的产生、因向排气管15或连接在排气管15上的排气泵16等的接触造成的触电。此外，通过将排气管15的一部分用电绝缘部件构成，能够防止电流流到排气泵16中。同样，优选的是关于冷却介质的供给配管18及后述的泄流部21也优选的是适当设置电绝缘部。
[0057]接着，对使用上述冷却装置I将等离子产生源2冷却的方法、换言之本发明的冷却方法进行说明。
[0058]以下，对进行溅镀成膜处理的情况进行说明。在该溅镀成膜处理中，上述平板状的等离子产生源2 (溅镀蒸发源)及基板W例如以分别沿着水平方向且相互平行的方式配备。在将真空腔室4的内部排气到真空后，向该真空腔室4内供给等离子产生用的气体(例如Ar)，并对等离子产生源2 (溅镀蒸发源)使用等离子电源赋予电位，在等离子产生源2的等离子产生电极8的附近生成等离子P。
[0059]在这样的等离子P的产生时，在等离子产生电极8的表面(即靶9)上产生大量的热。为了该等离子产生电极8的冷却，在排气装置14将减压空间13排气的同时，冷却介质供给装置12将液体的冷却介质向上述减压空间13内供给。该供给在该实施方式中通过从各喷嘴17的喷雾进行，由此将上述冷却介质以向等离子产生电极8的背面8a整面均匀地扩散的方式供给。这样以向等离子产生电极8的背面8a整面扩散的方式被供给的液体的冷却介质一边吸收被传递给等离子产生电极8 (背板7)背面8a的热作为气化热一边蒸发。这样，通过气化热被夺去，包括等离子产生电极8的等离子产生源2被冷却。从上述背面8a蒸发的冷却介质的蒸汽经由排气装置14的排气管15被真空腔室4的外部的排气泵16吸入。即，通过该排气泵16从上述减压空间13排气。
[0060]这样，通过在等离子产生源2的等离子产生电极8的背面8a侧形成能够真空排气的减压空间13，能够促进对该背面8a供给的冷却介质的气化，利用该冷却介质的气化热将等离子产生电极8有效率地冷却(气化冷却)。特别是，在利用这样的气化冷却的情况下，不发生在使冷却介质循环的方式中发生那样的伴随着界膜的传热的损失。此外，通过由等离子产生电极8和箱体主体6构成箱体5、将其内部作为减压空间13，能够大幅缓和等离子产生电极8的表面侧与背面8a侧之间的压力差。这使得不再需要为了有富余的强度确保而将背板7的厚度设定得较大、或为了液体的冷却介质的密封而使用耐压较高的密封装置，能够用简单的设备将包括等离子产生电极的等离子产生源2没有不匀而均匀地冷却。此外，由于需要的强度降低，所以能够实现装置的简洁化及等离子产生源2的设计的自由度的增大。
[0061]关于该第I实施方式的冷却装置1，也可以设置用来将冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间13向排气管15导出的泄流部，例如图2所示那样的泄流管21。该泄流管21的一端以在箱体5的内部开口的方式固定在例如箱体主体6上，泄流管21的另一端以在排气管15的内部开口的方式固定在该排气管15上，并且该另一端的位置设定为位于比上述一端靠下侧。经由该泄流管21，能够将在减压空间13的内部没有完全气化而成为剩余的冷却介质排出，能够防止该剩余的冷却介质成为气化冷却的妨碍。
[0062]上述等离子产生源2的等离子产生电极8的背面8a也可以不是水平而倾斜。例如，在如图3所示那样等离子产生电极8的背面8a倾斜的情况下，冷却介质供给装置12优选的是向上述背面8a中的较高的部分、在图3中向左侧的部分供给液体的冷却介质，以将液体的冷却介质通过重力的作用遍及背面8a整面均等地扩散。这样供给的液体的冷却介质顺着如上述那样倾斜的背面8a，向较低侧、在图3中向右侧流落。这样，能够通过重力的作用将液体的冷却介质向背面8a整面均等地扩散，能够将等离子产生源2有效率地冷却。
[0063]在这样将液体的冷却介质通过重力的作用遍及背面8a的整面均等地扩散的情况下，上述冷却介质供给装置12也可以不是经由上述喷嘴17，而使冷却介质沿着壁面滴下，向背面8a供给。即，冷却介质供给装置12也可以具有滴下部22，从该滴下部22沿着箱体5的侧壁面将冷却介质滴下，所述滴下部22将冷却介质向与倾斜的等离子产生电极8的背面8a中的较高侧的部分接触的箱体5的内侧壁面滴下。这样，从滴下部22滴下的冷却介质顺着箱体5的侧壁面，到达背面8a上，再沿着倾斜的背面8a流下。由此，液体的冷却介质向背面8a整面均等地扩散，促进该冷却介质的气化。
[0064]图1?图3表示等离子产生源2沿着水平配备的例子，但如图4所示的例子那样，在有关本发明的真空等离子处理装置中，等离子产生源2也可以沿着铅直方向配备。这样，在等离子产生源2沿着铅直方向以起立的姿势配置的情况下，能够使等离子产生电极8的背面8a的坡度比图3更大，例如也可以如图4所示那样做成铅直面，由此，能够进一步提高将液体的冷却介质通过重力的作用遍及背面8a的整面均等地扩散的效果。
[0065]上述泄流部、例如图2所示的使箱体5的内部与排气管15连通的泄流管21也能够应用到在图3及图4中分别表示的装置中。通过该应用，能够将要积存到背面8a的较低侧的剩余的冷却介质排出。
[0066]如果使用如图3或图4那样利用重力的作用将冷却介质向背面8a整面扩散的冷却介质供给装置12,则液体的冷却介质被向背面8a整面均等地分配,能够将冷却介质的气化遍及整面没有不匀地进行，所以能够更有效率地将电极冷却。
[0067]在以上所示的装置中，作为将冷却介质向背面8a整面扩散的手段，也可以利用毛细管现象。例如，虽然图示省略，但也可以在等离子产生电极8的背面8a上形成导引冷却介质的槽，以便能够将液体的冷却介质通过毛细管现象的作用遍及背面8a的整面均等地扩散。通过将这样的用毛细管现象的作用导引液体的冷却介质的槽形成在上述背面8a上，液体的冷却介质向背面8a整面均等地扩散，能够将等离子产生源2更有效率地冷却。导引冷却介质的槽也可以直接形成在图1、图2的等离子产生源2的背面8a上。或者也可以将槽以外的构造、例如网状的物体设在等离子产生电极8的背面8a上，通过其毛细管现象的作用将液体的冷却介质扩散。
[0068]接着，说明有关本发明的第2实施方式的真空等离子处理装置3。
[0069]上述真空等尚子处理装置3如图5及图6所不,具备真空腔室4、在内部具有减压空间13的具有圆筒状的周壁的等离子产生源2、将其冷却的冷却装置1、冷却介质供给装置
12、排气装置14、和如后述那样使等离子产生源2的箱体5旋转的旋转驱动装置，上述等离子产生源2的圆筒状的周壁的至少外周部构成等离子产生电极8。上述等离子产生源2为绕朝向水平的轴心旋转自如地配备的圆筒。
[0070]以下，对第2实施方式的等离子产生源2及设在该电极上的冷却装置I详细地说明。以下的说明，对于等离子产生源2是溅镀蒸发源、是具备圆筒旋转靶的所谓回旋磁控管溅镀蒸发源的情况进行。
[0071]在上述真空腔室4的侧壁上，形成有圆形状的开口部23。上述等离子产生源2(回旋磁控管溅镀蒸发源)的一方的端部构成被轴支承部5a，在该被轴支承部5a经由上述开口部23突出到真空腔室4的外部的状态下，其以外的等离子产生源2的部分收容在真空腔室4的内部。具体而言，等离子产生源2具有包括圆筒状的周壁5c及上述被轴支承部5a的箱体5，通过将该箱体5例如从上述开口部23朝向真空腔室4的内部插入，将等离子产生源2组装到真空腔室4上。此外，上述旋转驱动装置例如具有马达、和将该马达与上述箱体5连结的驱动传递机构，连结在该箱体5上，以使上述箱体5绕其周壁5c的轴心旋转。
[0072]在上述等离子产生源2的被轴支承部5a的外周面与上述真空腔室4中的包围上述开口部23的部分的内周面之间，设有:轴承部24，将包括圆筒状的周壁5c的箱体5相对于真空腔室4绕水平轴旋转自如地支承；以及密封部25，不妨碍箱体5相对于该真空腔室4的旋转而保持真空腔室4的内部的气密性。在第2实施方式中，也与第I实施方式同样，需要对旋转的箱体5赋予等离子产生用的电位，所以虽然图示省略，但在轴承部24中的腔室侧的部分或箱体侧的部分的任一处设有电绝缘部。
[0073]上述箱体5的周壁5c的主要部构成用于等离子的生成的等离子产生电极8，其以外的箱体5的部分、例如上述被轴支承部5a及其相反侧的端壁5b等，相当于本发明的减压空间形成部件。等离子产生电极8类似于第I实施方式，由背管7和安装在其上的靶9构成，但上述背管7由上述箱体5的周壁5c的主要部分构成，上述靶9配设在上述背管的外周面上。
[0074]在回旋磁控管溅镀的情况下，在图6中用双点划线表示那样的等离子产生电极的内部以固定状态安装磁场产生装置。磁场产生装置11在靶9的表面上在形成跑道状的磁控管磁场的地方有选择地生成跑道状的磁场。在图6的例子中，磁场产生机构例如如图6的双点划线IlA所示那样被朝下安装，等离子仅在等离子产生电极8的下方生成，在该处发生溅镀蒸发。另一方面，由于包括圆筒状靶9的等离子产生电极8旋转，上述靶9被上述等离子溅镀的部位依次变化，所以结果靶9遍及其整周溅镀蒸发。
[0075]上述排气装置14将上述等离子产生源2的箱体5的内部的减压空间13减压。减压空间13的压力根据使用的冷却介质而不同，但在冷却介质是水的情况下，如在第一实施方式中详述那样，优选的是0.6?20kPa之间。
[0076]关于上述冷却介质供给装置12及上述排气装置14，它们的主要部分分别设在上述等离子产生源2的箱体5的内部。冷却介质供给装置12将液体的冷却介质向上述等离子产生电极8的内周面供给，排气装置14将由冷却介质供给装置12供给的冷却介质的蒸汽从箱体5的内部排气。
[0077]上述排气装置14具有排气管15，该排气管15在具有圆筒状的周壁5c的箱体5的内部沿着该箱体5的轴心配置。当然，该排气管15具有比等离子产生源2的箱体5的内径小的外径。该排气管15为了将具有圆筒状的周壁5c的箱体5的内部的空间某种程度均匀地减压而配置，但也可以将该排气管15省略。
[0078]上述冷却介质供给装置12具有未图示的供给泵、供给配管18和作为冷却介质喷雾部的多个喷嘴17，该供给配管18具有在排气管15的管壁内沿轴向延伸的部分。上述供给泵配备在真空腔室4的外部，将液体的冷却介质向上述供给配管18内供给。上述各喷嘴17将供给到上述供给配管18内的液体的冷却介质喷雾，沿着圆筒状的等离子产生电极8的轴芯方向隔开间隔、例如等间隔地设置。各喷嘴17从上述供给配管18朝外(在图例中朝上)突出，能够将液体的冷却介质朝向圆筒状的等离子产生电极8的内表面喷雾。另一方面，由于圆筒状的等离子产生电极8 (靶)旋转，所以关于其轴芯方向通过喷嘴17的均等配置(分散配备)、关于圆周方向通过旋转动作，分别实现对于等离子产生电极8的内表面的冷却介质的供给的均匀化。
[0079]上述各喷嘴17的喷雾的方向没有特别限定，但在旋转轴被设置为水平的情况下，从利用冷却介质在圆筒内表面流下的作用的观点看，优选的是朝上。冷却介质的供给位置并不特别限定于具有圆筒状的周壁5c的箱体5的旋转轴是水平的情况，只要将冷却介质向圆筒内空间供给就可以。如果具有圆筒状的周壁5c的箱体5的旋转轴是水平，则被供给的冷却介质在箱体5的下侧、在轴芯方向上大致均匀地形成储液部。在液体的冷却介质附着在内周面上的状态下箱体5旋转，随着旋转的箱体5，冷却介质被抬起，所以积存在箱体5的下侧的液体的冷却介质成为膜而被均等地向箱体5的内周面涂敷扩散。
[0080]第2实施方式的排气装置14也与第I实施方式同样，具有上述排气管15和排气泵16。将排气管15配管，以从箱体5的内部的减压空间13将冷却介质的蒸汽向真空腔室4的外部导引，排气泵16以经由该排气管15将冷却介质的蒸汽吸出的方式动作。
[0081]关于排气装置14，第2实施方式与第I实施方式不同的点是，被赋予了用来在排气管15被固定以便不旋转的同时、容许配备在其外侧的箱体5的旋转的构造。具体而言，有关第2实施方式的排气管15在具有圆筒状的周壁5c的箱体5的内部，以与该箱体5同轴状配备，其端部中的开口部23的相反侧的端部(图中的左侧的端部)被封闭，在该封闭的端部与箱体5的端壁5b之间，设有用来容许箱体5相对于排气管15的相对旋转的轴承部24。
[0082]排气管15的端部中的开口部23侧的端部(图中的右侧的端部)水平地延伸到真空腔室4的外侧，连接在设于箱体5的外侧的排气泵16上。在排气管15的外周面与箱体5的被轴支承部5a的内周面之间配备有轴承部24和密封部25，在密封部25保持箱体5的内部的气密性的同时，轴承部24容许箱体5相对于排气管15的相对旋转。从这样的观点，配置到上述箱体内部的磁场产生装置11优选的是由排气管15支承。
[0083]如图5、图6所示，上述排气管15中的在上述箱体5内水平延伸的部分具有多个吸气口 26，这些吸气口 26分别在沿轴心方向排列的多个位置上形成。在上述排气管15内，有根据距排气泵的距离而发生压力梯度的情况，若考虑这一点，则各吸气口 26优选的是例如越处于距排气泵较远的位置具有越大的开口直径。
[0084]在有关该第2实施方式的具有圆筒状的周壁5c的等离子产生源2中，也通过在圆筒状等离子产生电极8的背面侧即内表面侧形成能够真空排气的减压空间13、并且对于上述等离子产生电极8的内表面供给液体的冷却介质，能够利用该冷却介质的气化热将等离子产生源2有效地冷却。
[0085]有关该第2实施方式的等离子产生源2也是在其内部形成减压空间13的结构，所以能够将作用在等离子产生电极8的外侧(表面侧)与内侧(背面侧)之间的压力差大幅地缓和。该压力差的缓和消除了使箱体5的厚度变大的需要、以及用于冷却介质的密封的耐压较高的密封装置的需要，能够用简单的设备将等离子产生源2没有不匀地有效地冷却。
[0086]进而，如上述那样，液体的冷却介质的供给时的箱体5的旋转、再加上沿着旋转轴将冷却介质喷雾部(在第2实施方式中是喷嘴17)均匀地配置即分散配置，能够向等离子产生电极8的内表面均匀地供给制冷剂。进而，如果该旋转轴是水平的，则随着箱体5的旋转，能够将积存在箱体5的下侧的液体的冷却介质均等地涂敷扩散到内周面上，能够将等离子产生源2更没有不匀而均匀地冷却。
[0087]在有关该第2实施方式的等离子产生源2中，也在其箱体5的内部大量积存有液体的冷却介质而冷却变得困难那样的情况下，也能够将积存在箱体5的内部的液体的冷却介质使用图7及图8所示那样的手段向箱体5的外部排出。
[0088]在图7及图8所示的真空等离子处理装置3的排气装置14中，除了上述排气管15及排气泵16以外，还设有将在减压空间13中冷凝而积存的液体的冷却介质向排气管15导出的泄流部21、和用来向该泄流部21将液体的冷却介质汲起的汲起部27。
[0089]泄流部21是配备在排气管15的内部、并且能够流过液体的冷却介质的槽状的部件。泄流部21以相对于水平方向稍稍倾斜的方式，具体而言带有随着朝向箱体5的外侧而变低的朝向的坡度而配备，液体的冷却介质沿着该坡度流动。泄流部21形成为朝向上方开口的槽状，以使液体的冷却介质从上方流入。此外，在上述排气管15中的位于上述泄流部21的上方的部分上，形成有汲起部27汲起的液体的冷却介质流入的流入口 28。
[0090]上述汲起部27具有设在作为上述箱体5的一部分的鼓出部5e上的图8所示那样的多个汲取部29。上述鼓出部5e在该实施方式中形成在与上述被轴支承部5a的内侧相邻的位置上，呈比其他部分向径向的外侧鼓出的形状，换言之，呈具有比其他部分的内周面向径向外侧凹陷的内周面的形状。上述各汲取部29分别在上述鼓出部5e的周向上排列的多个位置上形成，具有能够将进入到该鼓出部5e中的液体的冷却介质汲取的形状。具体而言，各汲取部29具有分隔壁29a和辅助壁29b，所述分隔壁29a从该鼓出部5e的内周面向径向内侧突出，以将上述鼓出部5e内的空间在周向上分隔，所述辅助壁29b从各分隔壁29a的径向内侧端沿箱体5的旋转周向延伸，各辅助壁29b防止各分隔壁29a汲取的液体的冷却介质洒落。在该汲起部27中，积存在箱体5的下侧的液体的冷却介质向处于最低的位置的汲取部29流入，被该汲取部29汲起。各汲取部29以仅其辅助壁29b与相邻于它的汲取部29的分隔壁29a之间的区域朝向排气管15侧开口的方式配置，具有能够暂且将汲取的冷却介质不洒落而收容的形状。这些汲取部29匹配于箱体5的旋转(以旋转驱动力为动力源)，绕排气管15以描绘圆轨道的方式旋转，当汲取部29位于圆轨道的最上部时该开口的部分朝向下方，能够使液体的冷却介质落下。
[0091]图7及图8所示的汲起部27在液体的冷却介质大量积存在箱体5的内部那样的情况下，也能够将剩余的液体的冷却介质向箱体5的外部排出，将等离子产生源2没有不匀地有效率地冷却。
[0092]在上述第2实施方式的冷却装置I中，具有圆筒状的周壁5c的等离子产生源2将其轴心朝向水平方向而配备，但也可以将轴芯朝向斜向或垂直方向而配备。图9所示的等离子产生源2具有包括圆筒状的周壁5c的箱体5，并且以其轴心朝向斜向的姿势绕该轴心旋转自如地配备。
[0093]这样，在等离子产生源2的箱体5以倾斜的姿势配置的情况下，被供给到箱体5的内部的液体的冷却介质顺着箱体5的内周面而向下方流动。并且，在箱体5的下部剩余积存液体的冷却介质。因而，在此情况下，也只要设置能够将积存在箱体5内部的最低的位置的剩余的冷却介质向排气管15排出那样的泄流部，则即使没有设置图7及图8所示那样的复杂的汲起部27，也能够将剩余的液体的冷却介质向箱体5的外部排出，将等离子产生源2没有不匀地有效率地冷却。例如，在图9所示的例子中，在排气管15中的与上述剩余的冷却介质积存的部位相邻的部分上，形成将该排气管15的内外连通的连通孔15a，剩余的冷却介质顺着上述连通孔15a及比其靠上游侧的排气管15的内部而被排出。虽然没有图示，但在以轴芯朝向垂直方向的方式配置箱体5的情况下也同样。
[0094]如上述那样，在有关第2实施方式的箱体5的内部，也能够与第I实施方式同样设置磁场产生装置11。在此情况下，磁场产生装置11除了在图6中用双点划线IlA表示的位置即排气管15的下方的位置以外，还可以配置在例如由双点划线IlB表示的位置即排气管15的侧方的位置。该位置优选的是对应于想要产生等离子P的位置而设定。
[0095]以上，第2实施方式取具有圆筒状的周壁5c的等离子产生源2是回旋磁控管溅镀蒸发源的情况为例实施了说明，但本发明也能够应用到等离子CVD装置或蚀刻装置中。例如，也可以应用到作为等离子CVD装置的装置中，进行旋转圆筒电极的冷却，所述装置如特开2008 - 196001号公报所公开那样，作为等离子产生源而具备旋转圆筒电极，在其表面上卷绕薄膜状的基板，一边随着圆筒电极的旋转而将薄膜状基板在真空中输送，一边在该基板上形成被膜。在该装置与具备回旋磁控管溅镀蒸发源的装置之间有以下的不同点:等离子产生电极不是靶材，不蒸发；基板是薄膜状，被紧贴卷绕到等离子产生电极上；不是溅镀法，而使用通过等离子将原料气体分解而向薄膜蒸镀的等离子CVD法。但是，具有上述旋转圆筒的等离子产生源设置在真空腔室中，产生的等离子的能量经由薄膜基板被向旋转的圆筒状等离子产生电极传递，需要冷却，在内部还设有不旋转的磁场产生装置，由于与回旋磁控管溅镀蒸发源基本构造相同，所以本发明的冷却装置的应用是有效的。
[0096]接着，对第3实施方式的等离子产生源2及具备它的真空等离子处理装置进行说明。
[0097]如图10及图11所示，有关第3实施方式的装置代替第I实施方式的排气泵16而具备冷凝装置31。其他结构与第I实施方式大致同样。因此，以下，对冷凝装置31的结构详细地进行说明。
[0098]如图10所示，与第I实施方式大致同样，等离子产生源2具有为空洞且在内部形成有减压空间13的平板状的箱体5，该箱体5由等离子产生电极8和箱体主体6形成。在该箱体5的上侧，连接着用来将箱体内部的减压空间13排气的排气管15。该排气管15连接于设在真空腔室4的外部的上述冷凝装置31上。
[0099]排气管15的一端在上述箱体主体6的背壁6a的内壁面上开口，以便能够将冷却介质的蒸汽从箱体5的内部向真空腔室4的外部排气，另一端连接在该冷凝装置31上，以将被排出的冷却介质的蒸汽向冷凝装置31导入。
[0100]详细如图11所示，冷凝装置31具备冷凝器32和辅助减压机构34。
[0101]冷凝器32具有冷凝腔室35、设在其内部的热交换部36、和设在冷凝腔室35的外侧的冷却系统33，在冷凝腔室35上连接着排气管15。上述热交换部36例如由冷却盘管构成，制冷剂在其内部与上述冷却系统33之间循环。冷却系统33在使循环的制冷剂与冷却源热交换而成为低温后，向热交换部36送入。作为冷却系统33，采用冷却塔或冷却器等。热交换部36也可以代替图示那样的冷却盘管型，而是壳&管方式、板方式等。或者，也可以通过将冷凝腔室35的壁面冷却，将该冷凝腔室35自身用于热交换部。向等离子产生源供给的冷却介质与从冷却系统33向热交换部36供给的制冷剂也可以相同，在此情况下，也可以通过将从冷却系统33供给的介质向冷凝腔室35内直接喷淋或喷雾，使该介质与从排气管15流入到冷凝腔室35内的制冷剂蒸汽之间热交换，使上述制冷剂蒸汽冷凝。
[0102]在冷凝腔室35的底部，连接着返送配管37。该返送配管37被配管为，将在冷凝腔室35内冷凝而液化的冷却介质向冷凝腔室35外导出、向制冷剂供给泵19返送。经过返送配管37回到制冷剂供给泵19的冷却介质经由供给配管18再次被向等离子产生源2的减压空间13导入，贡献于等离子产生源2的冷却。
[0103]上述辅助减压机构34通过将冷凝腔室35内排气，将从减压空间13经过排气管15的内部到冷凝器32的冷凝腔室35内的空间减压，在该辅助减压机构34中优选的是采用例如真空泵。该辅助减压机构34的排气能力是比有关第I实施方式的上述排气泵16的排气能力低的能力、具体而言是将冷凝腔室35内辅助地排气之程度的能力就足够。
[0104]接着，对以上叙述的冷凝装置31的动作方式进行叙述。
[0105]与第I实施方式同样，对在等离子产生源2的等离子产生电极8的附近产生等离子P、进行溅镀成膜处理的情况进行叙述。在这样的等离子P的产生时，在等离子产生电极8的表面上产生大量的热。所以，为了该等离子产生电极8的冷却，从冷却介质供给装置12向等离子产生源2的内部供给液体的冷却介质。冷却介质供给装置12例如通过经由喷嘴17将液体的冷却介质对等离子产生电极8的背面8a喷雾，向该背面整体均匀地扩散。这样扩散到等离子产生电极8 (背板7)的背面全域的液体的冷却介质将被传递到该背面8a的热作为气化热吸收而蒸发，由此将包括等离子产生电极8的等离子产生源2冷却。
[0106]这样贡献于等离子产生电极8的冷却的冷却介质、即气化的冷却介质经由排气管15被向真空腔室4的外部的冷凝装置31的冷凝腔室35内导入。在该冷凝腔室35内设有热交换部36，并且，由于在该热交换部36内流通着被冷却系统33冷却的制冷剂，所以冷凝腔室35的内部空间被保持为低温，由此，冷却介质的蒸汽压成为较低的状态。因此，冷却介质的蒸汽被向冷凝腔室35吸入而液化，以液体状态积存到冷凝腔室35的底部。
[0107]冷凝腔室35的内部的压力由冷却介质的种类和冷却系统33的冷却能力(冷却温度)决定。例如，在冷却介质是水、冷凝腔室35内部的温度是18°C?30°C的情况下，相当于该温度的水的饱和蒸汽压的2?4.2kPa左右成为冷凝腔室35的内部的压力。对该压力加上排气管15的压力损失量后的压力成为减压空间13的压力。如果适当地进行排气管15的设计，则能够使排气管15的压力损失成为5kPa以下。例如，如果使排气管15的压力损失为5kPa，则减压空间13的压力成为7?12.2kPa。此外，如果使排气管15的压力损失为lkPa，则减压空间13的压力成为3?5.2kPa。此时，等离子产生源2的温度可以设为减压空间13的压力为冷却介质的饱和蒸汽压的温度、即24°C?50°C左右的范围的温度。
[0108]在上述冷却系统33中，还可以使用氟利昂冷冻机，通过其使用，还能够使冷凝器32的能力提闻。
[0109]如上述那样，通过冷凝器32将气化的冷却介质液化，冷凝腔室35内的压力降低到比真空腔室4内的减压空间13的压力低的压力。结果，减压空间13内的蒸汽经由排气管15向冷凝器32流入。因而，冷凝装置31能够起到与排气泵16同样的作用。
[0110]上述辅助减压机构34可以省略，但优选的是将该辅助减压机构34连接到冷凝器32上。辅助减压机构34是用来将冷凝腔室35内辅助地排气的，与第I实施方式的排气泵16相比，排气能力较小就足够。仅通过冷凝器32的冷凝腔室35内的减压功能(伴随着冷却介质的液化的减压)也能够进行某种程度的蒸汽的吸引，但没有将混入到减压空间13、排气管15及冷凝腔室35内的空气等排气的能力。在此情况下，通过使辅助减压机构34动作，能够进行混入空气的排气。即，该辅助减压机构34能够有助于进行冷却介质以外的气体的排气、和启动时的系统的减压的目的等。如上述那样，辅助减压机构34由于是为了有限的目的设置的，所以其能力比较小就可以，可以采用低成本的机构。
[0111]以上所述的第3实施方式的冷凝装置31也可以代替第2实施方式的排气泵16而使用。即，可以代替图1?图9中公开的排气泵16而采用第3实施方式的冷凝装置31。除此以外，在第3实施方式中，也既可以在排气管15与真空腔室4之间夹设将真空腔室4与等离子产生源2之间电绝缘的电绝缘部20，也可以设置将冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间13向排气管15导出的泄流部21。
[0112]另外，第3实施方式的其他结构及起到的其他的作用效果与第I实施方式大致同样，所以其说明省略。
[0113]接着，说明有关本发明的第4实施方式的真空等离子处理装置3。
[0114]图12表示有关第4实施方式的真空等离子处理装置3的整体结构。该真空等离子处理装置3与上述第I实施方式同样，具备等离子产生源2、真空腔室4、等离子产生防止遮蔽部10和磁场产生装置11，上述等离子产生源2具有等离子产生电极8和箱体主体6，它们构成箱体5，在该箱体5的内部形成减压空间13。以上的构成要素与有关上述第I实施方式的真空等离子处理装置的构成要素是同样的，其说明省略。
[0115]在有关该第4实施方式的真空等离子处理装置3中，在将上述减压空间13真空排气后，向该减压空间13内封入冷却介质，通过该冷却介质与上述第I实施方式同样在等离子产生电极8的背面8a气化，从等离子产生电极8夺去热(气化热)。
[0116]进而，有关该第4实施方式的真空等离子处理装置3作为其特征，具备液化装置
40。液化装置40将在上述减压空间13内气化的冷却介质液化，将使用该液化装置40从等离子产生电极8夺去的热向减压空间13或真空腔室4的外部排出即排热。
[0117]在如上述那样将液体的冷却介质向等离子产生电极直接引导而使其在等离子产生电极内循环的以往的冷却方式中，需要将等离子产生电极(背板)做成较厚而坚固的结构，相对于此，在有关该第4实施方式的等离子产生源2的冷却装置I中，在减压空间13中被封入通过在等离子产生电极8的背面侧气化而从等离子产生电极8夺去热的冷却介质，并且通过上述液化装置40将气化的冷却介质液化，实现等离子产生源2的均匀且有效的冷却。
[0118]接着，对第4实施方式的冷却装置I详细地说明。
[0119]如图12所示，第4实施方式的冷却装置I设在沿着水平方向配备的平板状的等离子产生源2上，将该平板状的等离子产生源2冷却。
[0120]等离子产生源2与第I实施方式同样，其下部由等离子产生电极8构成。在该等离子产生电极8的背面侧、在图12中在上侧，与第I实施方式同样，形成有由箱体主体6和背板7围成的减压空间13。减压空间13不连通到真空腔室4的外部，并且相对于真空腔室4的内部空间也气密地隔离。该减压空间13事前(在等离子产生源2的组装时)被真空排气，然后在该减压空间13中封入有冷却介质。
[0121]冷却介质以其一部分为液体的状态、其余的部分为气体(蒸汽)的状态存在于减压空间13内，减压空间13内的压力为等离子产生源2的温度下的冷却介质的饱和蒸汽压。作为冷却介质可以使用水，如果动作中的等离子产生源2的温度是30°C?60°C左右，则减压空间的压力在水的蒸汽的压力下为4.2?20kPa左右的范围。在冷却介质是水以外的情况下，由介质的蒸汽压和作为目标的冷却温度的关系决定压力，但为了享受等离子产生源2的强度方面的优点，优选的是设为不超过50kPa。
[0122]被封入到减压空间13中的冷却介质中，处于液体的状态者通过接触到被加热的等离子产生电极8的背面8a而气化，在其气化时从等离子产生电极8夺去气化热，将等离子产生电极8冷却。另一方面，冷却介质的蒸汽被上述液化装置40液化，在其液化时将气化热交接给液化装置40。这样回到液体的冷却介质再次被提供给背面8a上的气化。S卩，冷却介质通过在减压空间13内交替地重复气化和液化，将施加在等离子产生电极8上的热夺去，向等离子产生源2的外部以及真空腔室4的外部排出。
[0123]液化装置40通过将在上述减压空间13内气化的冷却介质的蒸汽冷却，使其冷凝为液体。具体而言，有关本实施方式的液化装置40具有设在减压空间13的内侧的液化面
42、和用来使低温的冷却水在真空腔室4的外部与上述液化面42的附近部位之间循环的冷却配管44,通过该循环的冷却水,将上述液化面42冷却,通过该冷却后的液化面42与冷却介质的蒸汽相互接触而热交换，促进冷却介质的蒸汽的液化。
[0124]更具体地讲，有关本实施方式的液化装置40利用上述箱体主体6的背壁6a构建，上述液化面42由该背壁6a的内侧面构成，上述冷却配管44被装入到上述背壁42的内部。上述液化面42也可以具有用来增加与冷却介质的蒸汽的接触面积而促进其液化的翅片状的构造。有关该实施方式的液化面42、即箱体主体6的背壁6a的内侧面夹着上述减压空间13对置于等离子产生电极8的背面8a，与该背面8a平行地配置。
[0125]上述冷却配管44是冷却水能够在其内部流通的配管，其一端连接在设于真空腔室4的外侧的冷却水的供给源上。从该供给源向冷却配管44内供给冷却水，该冷却水被设为比减压空间13的温度低温、且能够将气化的冷却介质液化的温度。冷却配管44从位于真空腔室4的外侧的上述供给源将箱体主体6内贯通，达到设在真空腔室4的内部的液化面42的附近。更具体地讲，在该实施方式中，上述箱体主体6除了上述背壁6a及周壁6b以外，还具有从上述背壁6a将上述真空腔室4贯通而突出到其外部的贯通部6p，上述冷却配管44具有:供给部44a，从上述供给源经过上述贯通部6p达到上述背壁6a ;蜿蜒部44b，连接在该第I供给部44a上，并且以在上述液化面42的附近沿着该液化面42水平延伸的方式，在上述背壁6a内蜿蜒；返回部44c，连接在该蜿蜒部44b上，经过上述贯通部6p达到真空腔室4的外部；被配管为，能够从箱体主体6的内侧将液化面42没有不匀地、遍及整面均等地冷却。即，将冷却水从真空腔室4的外部供给到上述液化面42的附近的部位，并且通过该冷却水与液化面42的热交换，将被该冷却水吸收的热与该冷却水一起向真空腔室4的外部排出。
[0126]接着，对该真空等离子处理装置3的使用方法、特别是将上述等离子产生源2冷却的方法进行说明。
[0127]该说明也与第I实施方式同样，对进行溅镀成膜处理的情况进行。在该溅镀成膜处理中，在真空腔室4内，例如上述平板状的等离子产生源2 (溅镀蒸发源)和基板W分别以水平的姿势即相互为平行的姿势配置，真空腔室4的内部被排气为真空。然后，将等离子产生用的气体(例如Ar)向真空腔室4内供给，并且等离子电源对等离子产生源2 (溅镀蒸发源)赋予电位，在该等离子产生源2的等离子产生电极8的附近生成等离子P。
[0128]该等离子P的生成使等离子产生电极8的表面(即靶9)产生大量的热。该产生的热传到等离子产生电极8的背面8a、在该实施方式中传到背板7的上表面。在该背面8a上，液体的冷却介质以层叠为膜状的状态存在，如果热传到该液体的冷却介质，则该冷却介质气化，变化为冷却介质的蒸汽。随着该冷却介质的气化，从上述背面8a夺去气化热，由此将等离子产生电极8冷却。
[0129]通过上述冷却介质的蒸发，减压空间13内的冷却介质的蒸汽量增加，减压空间13内的蒸汽压上升。该蒸汽压如果变得比液化面42的温度下的冷却介质的饱和蒸汽压高，则在液化面42上冷却介质的蒸汽被冷凝而回到液体。即液化。所述液化面42即在该实施方式中位于等离子产生电极8的背面8a的上方、以对置于该背面8a即朝向下方的方式配置的面。在该液化时，上述冷却介质从上述背面8a夺去的气化热传到液化面42。
[0130]这样回到液体的冷却介质成为液滴，顺着减压空间13内的壁面、或以液滴的原状向下方滴落，回到位于减压空间13的下侧的等离子产生电极8的背面8a之上。这样，冷却介质交替地重复气化和液化，将由等离子产生电极8产生的热向液化面42传递。
[0131]这样的蒸发和液化的现象大体上可以说明为，如上述那样在等离子产生电极8的背面8a和液化面42上分别发生，但由于减压空间13的压力遍及全域是一定的压力、即相当于冷却介质的蒸汽压的压力，所以严格地讲，冷却介质的液化即箱体5的内壁面的加热在减压空间13内部在温度相对较低的地方发生，冷却介质的气化即箱体5的内壁面的冷却是温度相对较高的地方，如果在那里存在液体的冷却介质则发生。结果，只要在发生热输入的等离子产生电极8的背面8a上存在冷却介质，包围减压空间的壁面就经由介质蒸汽被有效率地热交换，作为整体成为大致相同的温度。
[0132]这样，传到液化面42的热被在液化面42的内侧以沿着液化面42蜿蜒的方式配设的冷却配管44中流通的冷却水运到真空腔室4外。因而，只要将该冷却水向排水坑等排出，就也能够与冷却水一起进行排热。
[0133]在该冷却装置I中，可以将用来使冷却水流通的冷却配管44设在从等离子产生电极8 (背板7)离开的地方，不需要在背板7上直接安装冷却配管44。所以，不需要如以往的冷却装置那样匹配于冷却配管44的配设而使等离子产生电极8的厚度变厚(加强)。此夕卜，对于在等离子产生电极8的附近不能确保冷却配管44的设置空间那样的真空等离子处理装置，也能够容易地设置冷却装置I。
[0134]除此以外，在该冷却装置I中，设置使冷却水循环的冷却配管44的地方也可以不是等离子产生电极8的附近那样的狭窄的地方，可以设在在空间上比较有富余的箱体主体6内。即，由于设置空间的制约较少，所以可以在冷却配管44内设置使流通的冷却水产生紊流那样的构造物(例如障碍板等)，或利用能够承受较大的流速那样的大径的配管作为冷却配管44，能够提高真空等离子处理装置3的设计的自由度。
[0135]上述等离子产生电极8的背面8a如图13所示，也可以是相对于水平倾斜的面，以使液体的冷却介质通过重力的作用遍及该背面8a的整面均等地扩散。作为这样倾斜的背面8a，例如优选的是如图13所示那样以从水平方向的一方侧(图13的左端侧)的端部朝向另一端侧(图13的右端侧)逐渐变高的方式倾斜的面。[0136]进而，也可以不仅是上述背面8a，使液化面42也倾斜。例如,作为液化面42，也可以使用与背面相反、以从水平方向的一方侧(图13的左端侧)的端部朝向另一端侧(图13的右端侧)逐渐变低的方式倾斜的面。
[0137]这样的背面8a及液化面42的相对于水平的倾斜，能够使得在液化面42中液化的液体的冷却介质顺着倾斜的液化面42，通过重力的作用从左端侧向右端侧流落，接着一边沿着倾斜的等离子产生电极8的背面8a从右端侧向左端侧流下一边气化。结果，能够将液体的冷却介质从液化面42可靠地收集，将该收集的液体的冷却介质均等地扩散到背面整面上而使用，能够将等离子产生源2有效率地冷却。
[0138]此外，作为能够将液体的冷却介质通过重力的作用遍及背面整面均等地扩散的真空等离子处理装置3，也包括是如图14所示那样沿着铅直方向配备等离子产生源2的结构、以等离子产生电极8的背面8a成为沿着上下方向的垂直面的方式配置该等离子产生电极8的结构。在此情况下，作为液化装置，优选的是图14所示那样的包括板状的至少一个液化部件46的结构。该液化部件46在如上述那样设为垂直面的等离子产生电极8的背面8a上的至少一个位置、优选的是图示那样的多个位置上，以接触在该背面8a上的方式安装在该背面8a上。各液化部件46的表面中的至少下表面48构成液化面。该下表面48是相对于水平方向倾斜的面，是与接触在背面8a上的一侧的端部相比、其相反侧的端部更高而倾斜的面。在各液化部件46的内部，设有将其在水平方向或接近于水平方向的方向上贯通的冷却配管45。在该冷却配管45内，与上述冷却配管44同样，流过设为比冷却介质的液化温度低温的冷却水。
[0139]在该实施方式中，将液化部件46的表面、特别是下表面48作为液化面有效地利用。具体而言，减压空间13内的冷却介质在液化部件46的表面上液化，特别是顺着其倾斜的下表面48而朝向背面8a，再以沿着该背面8a即朝向铅直方向的面顺着该背面8a的方式流落。这样，该冷却介质一边遍及背面8a整面扩散，一边促进该背面8a上的气化，由此，有效地将等离子产生源2冷却。
[0140]作为将上述冷却介质向背面整面扩散的手段，也可以利用毛细管现象。虽然图示省略，但在等离子产生电极8的背面上，可以赋予能够将液体的冷却介质通过毛细管现象的作用遍及背面的整面均等地扩散的构造，例如将冷却介质导引的槽或网状构造体。对上述背面8a赋予这样的通过毛细管现象的作用将液体的冷却介质扩散的构造帮助液体的冷却介质均等地扩散到背面8a整面上，抑制局部地发生液体的冷却介质消失的部位，促进等离子产生电极8的均匀的冷却。
[0141]代替它或除此以外，以将液体的冷却介质向等离子产生电极8的背面有效而均匀地供给的目的，在减压空间13内设置液体的冷却介质的储液部、并设置从储液部将冷却介质送出并通过喷雾等方法向等离子产生电极背面供给的循环装置也是有效的。
[0142]接着，基于图15及图16说明有关本发明的第5实施方式的真空等离子处理装置
3。有关该第5实施方式的真空等离子处理装置3与第2实施方式同样，具备真空腔室4、具有包括圆筒状的周壁5c的箱体5的等离子产生源2、和使箱体5绕其周壁5c的轴心旋转的图略的旋转驱动装置，该周壁5c的至少外周部分由等离子产生电极8构成，并且等离子产生源2绕朝向水平的轴心旋转自如地配备。这些真空腔室4及等离子产生源2与第2实施方式的该部分是同样的，由此，以下将其说明省略，专门对与第2实施方式的不同点进行说明。
[0143]与第2实施方式同样，等离子产生源2的箱体5是中空，在其内部形成被从外部气密地隔离的减压空间13，但该减压空间13内预先被真空排气，然后在该减压空间13内封入冷却介质，并配置构成液化装置40的冷却配管单元50。该冷却配管单元50也具有圆筒状的外周面，其外周面构成上述液化装置40的液化面42。进而，在箱体5的一方的端部的被轴支承部5a的内周面与上述冷却配管单元50的外周面之间，设有容许箱体5相对于冷却配管单元50的旋转的轴承部26、和不论该旋转如何都将两者间密封的密封部27。上述轴承部26也设在上述冷却配管单元50与上述箱体5的另一方的端部的端壁5b之间。
[0144]在该结构中，减压空间13内的液体的冷却介质气化后的冷却介质的蒸汽通过与上述液化面42接触并热交换而液化。
[0145]上述液化装置40与第4实施方式同样，通过使在设于箱体5内的等离子产生电极8的背面8a气化的冷却介质的蒸汽接触在由冷却水的循环冷却后的液化面42上并热交换，将液体的冷却介质液化、即冷凝。第5实施方式的液化装置与第4实施方式不同的点是，冷却配管单元50形成为能够插入到圆筒状的箱体5内那样的大致圆柱状，其表面、特别是圆筒状外周面构成液化面42。
[0146]上述冷却配管单元50具有由圆筒状的内侧配管52和圆筒状的外侧配管54构成的双重配管构造，以其轴心为水平的姿势并且在该轴心与圆筒状的箱体5的轴心一致的位置配备，所述外侧配管54具有比该内侧配管52的外径大的内径，配置在该内侧配管52的外侧。上述内侧配管52具有两端开放的形状，上述外侧配管54具有仅其两端中的位于真空腔室4的外侧的端部开放、另一方的端部即上述端壁5b侧的端部被闭塞的形状。对于该冷却配管单元50，将冷却水从真空腔室4的外部向上述内侧配管52内供给，该冷却水在上述外侧配管54的闭塞端部折返，经过形成在该外侧配管54的内周面与上述内侧配管52的外周面之间的圆筒状的通路向真空腔室4的外侧(图15的左侧)返回。这样，进行该冷却水的循环。
[0147]上述液化面42由上述外侧配管54的外周面构成，被在两配管52、54中流动的冷却水、特别是在外侧配管54的紧邻的内侧流动的冷却水有效地冷却，将冷却介质的蒸汽液化。被该液化面42冷却而液化的冷却介质顺着冷却配管44的外周面而流落，滴落到等离子产生电极8的内侧面即背面8a中的位于冷却配管44的下方的面上。这样滴落到内表面上的冷却介质随着箱体5的旋转被均等地涂敷扩散到箱体5的内周面(等离子产生电极8的背面)上，再次被提供给气化。
[0148]在该第5实施方式的箱体5的内部,也可以以与第2实施方式相同的方式设置磁场产生装置11。此外，与第2实施方式同样，圆筒状的等离子产生源2并不限定于回旋磁控管溅镀蒸发源，也能够应用到等离子CVD装置或蚀刻装置中。
[0149]此外，在第5实施方式的等离子产生源2中，等离子产生源2也并不限定于绕朝向水平的轴心旋转自如地配备的结构。等离子产生源2也可以与图9所示的真空等离子处理装置3同样，绕朝向斜向的轴心旋转自如地配备。
[0150]接着，对第6实施方式的等离子产生源2及具备它的真空等离子处理装置进行说明。
[0151]如图17所示，在第6实施方式的装置中，除了由等离子产生电极8和箱体主体6形成内部为空洞的箱体5之外，在该箱体5上经由连通管63连接着扩张腔室62，该连通管63及扩张腔室62构成形成与上述箱体5内的箱体内空间13a连通的扩张空间的扩张部。SP，上述连通管63内的管内空间13b及上述扩张腔室62内的腔室内空间13c与上述箱体内空间13a连通，这些空间13a?13c构成一个减压空间13。在该减压空间13中，与上述第4及第5实施方式同样，封入了通过在等离子产生电极8的背面8a气化而从等离子产生电极8夺去热(气化热)的冷却介质，在构成上述扩张空间的腔室内空间13c中，设有用来将气化的冷却介质液化的液化装置60。
[0152]第6实施方式的其他结构、例如真空腔室4的结构等，此外随着等离子的产生而在等离子产生源2中产生热等，与第I实施方式及第2实施方式大致同样。因此，以下对作为第6实施方式的特征的扩张部详细地进行说明。
[0153]如图17所示，第6实施方式的等离子产生源2与第I实施方式及第2实施方式同样，等离子产生电极8和箱体主体6形成内部是空洞(S卩将箱体内空间13a包围)的箱体5。上述连通管63是从上述箱体主体6的背壁6a的上部中央向上方延伸的短尺寸且管状的部件，将真空腔室4的上壁贯通而延伸到外部。连通管63相比箱体5及扩张腔室62(详细后述)为小径，能够实现箱体内空间13a与腔室内空间13c之间的冷却介质的流通。
[0154]上述扩张腔室62相邻于真空腔室4的上壁而配置。在该扩张腔室62上连接着从上述真空腔室4向上方延伸的上述连通管63的上端，由此，上述箱体5的箱体内空间13a与上述扩张腔室62的腔室内空间13c经由连通管63连通。这样，上述箱体内空间13a、上述连通管63内的管内空间13b和扩张腔室62内的腔室内空间13c形成一个减压空间13。即，在本实施方式中，减压空间13扩展到真空腔室4的外部。
[0155]上述液化装置60是如上述那样用来将在扩张腔室62的内部气化的冷却介质液化的，在该实施方式中具有作为热交换器的冷却盘管66。对于该冷却盘管66的内部，从设在扩张腔室62的外侧的冷却塔等冷却系统(图示省略)经由冷却配管供给制冷剂。即，在该第6实施方式中，被上述制冷剂冷却的冷却盘管66的表面构成使冷却介质的蒸汽液化的液化面。
[0156]接着，对该装置的等离子产生源2的冷却方法进行叙述。
[0157]与第4实施方式同样，考虑在等离子产生源2的等离子产生电极8的附近产生等离子P而进行溅镀成膜处理的情况。在这样的等离子P的产生时，在等离子产生电极8的表面产生大量的热。
[0158]这样由等离子产生电极8产生的热传到等离子产生电极8的背面8a即背板7的上表面。在该背面8a上，以层叠为膜状的状态存在液体的冷却介质，如果热传到，则液体的冷却介质气化，变化为冷却介质的蒸汽。匹配于该冷却介质的气化，从等离子产生电极8的背面8a夺去气化热，通过夺去气化热，等离子产生电极8被冷却。
[0159]这样在等离子产生电极8的背面8a气化的冷却介质集中到箱体内空间13a的上侦牝经由在箱体主体6的背壁6a上开口的连通管63而上升，向腔室内空间13c进入。这样移动到真空腔室4的外侧的腔室内空间13c中的冷却介质的蒸汽被设在该腔室内空间13c中的冷却盘管66冷却而液化。具体而言，在冷却盘管66的表面上，冷却介质的蒸汽被冷凝而回到液体的冷却介质、即液化，这样成为液体的冷却介质落下到扩张腔室62的底部而积存。这样冷却介质回到液体时，从等离子产生电极8的背面8a被夺去的气化热经由液化面42移动到冷却配管的制冷剂中，经由冷却塔被向外部排热。
[0160]回到液体的冷却介质从扩张腔室62的底部顺着连通管63的内壁面而流下，回到箱体内空间13a中，积存到箱体5的底部即等离子产生电极8的背面上。这样，在减压空间13中，通过交替地重复在箱体内空间13a中蒸发的冷却介质气化、气化的冷却介质在扩张腔室62的腔室内空间13c中液化的循环，将由等离子产生电极8产生的热向装置的外部有效率地排热。
[0161]这样，在从等离子产生电极8稍稍离开的位置且真空腔室4的外侧，形成扩张空间(在该实施方式中是管内空间13b的上半部及腔室内空间13c)，在该扩张空间中设置例如具有冷却盘管66的液化装置60而将气化的冷却介质冷却，具有一些优点。例如，由于能够将减压空间13自由扩张到等离子产生电极8的背面侧的位置以外的位置，所以能够采用富有变化的装置结构，能够扩大真空等离子处理装置的设计的幅度。此外，通过使用来向外部排热的液化装置60移动到真空腔室4的外侧，能够使包括等离子产生电极8的箱体5的容积变小。这样的箱体5的容积的削减能够实现真空腔室4的紧凑化，能够实现例如将真空腔室4内减压的时间的大幅的缩短、及冷却机构的结构的简单化。
[0162]在本发明中，上述扩张部(在第6实施方式中是连通管63及扩张腔室62)的位置并不限定于等离子产生电极8的上方，可以根据箱体5及等离子产生电极8的位置及姿势而适当变更。
[0163]例如，在图18所示的例子中，以等离子产生电极8朝向左右方向的方式配置等离子产生源2的箱体5。上述连通管63以从上述箱体5的上部沿着水平方向从等离子产生电极8离开的方向、并且以朝向上方缓缓倾斜的方式，延伸到真空腔室4的外侧。扩张腔室62设在真空腔室4的外侧的位置，具体而言设在与真空腔室4的上部相邻的位置。通过在该扩张腔室62上连接上述连通管63，作为扩张腔室62的内部空间的腔室内空间13c与箱体内空间13a经由上述连通管63内的管内空间13b连通。在这样形成单一的减压空间13后，通过在腔室内空间13c中设置上述那样的冷却盘管66，能够使由箱体5气化的冷却介质在扩张腔室62的内部液化，能够发挥与图17所示的装置同样的作用效果。
[0164]在图18所示的配置中，由于等离子产生电极8的背面8a直立，所以难以如该背面8a在水平方向上扩展的情况那样将液体的冷却介质均等地扩散到上述背面8a的整体上，但例如图18及图19所示那样的储液部64及多个管65能够实现这一点。上述储液部64形成在扩张腔室62的底部，以将由冷却盘管66液化的冷却介质捕获储存。上述各管65从上述储液部64—边斜下倾斜一边延伸到上述等离子产生电极8的上端的附近，以使冷却介质从上述储液部64流下到等离子产生电极8的上端。
[0165]通过这些储液部64及管65向等离子产生电极8的上端供给的液体的冷却介质在等离子产生电极8的背面8a上扩散而流下。由此，能够将液体的冷却介质遍及等离子产生电极8的背面8a整体均等地扩散。
[0166]此外，作为第7实施方式，如图20所示，在将包括绕朝向水平的轴心旋转自如地配备的辊状的箱体的等离子产生源2冷却的情况下，为了设置扩张部，也可以采用以下这样的结构。
[0167]图20所示的等离子产生源2与第6实施方式不同，具备具有圆筒状的周壁5c的箱体5，该箱体5以其轴心在水平方向上延伸、并且能够以其轴心为中心旋转的方式，配置在真空腔室4内，其周壁5c的外周部由等离子产生电极8构成。该装置也具备设在真空腔室4的外侧的扩张腔室62和管状的连通管63，但连通管63从扩张腔室62的底部朝向上述真空腔室4延伸，从一侧插入到真空腔室4内，以使该连通管63的轴心与上述箱体5的旋
转轴心一致。
[0168]上述箱体5的一方的端部构成朝向侧方(在图例中是左方)开口的筒状的被轴支承部5a，在其内侧经由轴承部26和密封部27可相对旋转地支承着上述连通管63。S卩，在连通管63不移动、圆筒状的箱体5相对于该连通管63绕朝向水平方向的轴保持着气密性的状态下容许上述连通管63相对旋转。上述连通管63是沿着水平方向延伸的圆管状的部件，与插入到箱体5中的一侧相反侧的端部连通到扩张腔室62的底部。扩张腔室62是内部为空洞的箱状的部件，在作为其内部的空间的腔室内空间13c中，与图17及图18的情况同样，配备有液化装置60的冷却盘管66。
[0169]该第7实施方式的用来支承箱体5的构造与图5所示的构造相同，液化装置60的动作方式与第6实施方式大致同样,所以说明省略。
[0170]在图17?图20所示的第6及第7实施方式中，使冷却介质的蒸汽液化的液化装置60具有冷却盘管66，该冷却盘管66设在扩张腔室62内，并且通过冷却后的制冷剂在该冷却盘管66内流通，将冷却介质的蒸汽在上述扩张腔室62内液化。这样的液化使扩张腔室62的内部的腔室内空间13c成为减压状态，能够不使用泵等流体机械而将在箱体内空间13a中产生的气体的冷却介质向扩张腔室62侧吸入。但是，用来使冷却介质的蒸汽液化的机构并不限定于冷却盘管66。例如，使用壳&管式或板式的热交换器等、或使冷却配管等围绕在扩张部(例如上述扩张腔室62)的壁的内部或内侧面上而将壁面直接冷却也是有效的。此外，还可以通过将与储存在减压空间13中的冷却介质相同种类的冷却介质新供给到扩张部的内部空间即扩张空间中，使用新供给的冷却介质将扩张部直接冷却。另外，在这样将冷却介质新向扩张空间供给的情况下，优选的是另外设置将热交换后的冷却介质向扩张部的外部排出的机构，以将存在于减压空间内的冷却介质的量保持为一定。
[0171]有关第6及第7实施方式的扩张部具有设在真空腔室4的外侧的扩张腔室62、和将该扩张腔室62与箱体5连接的连通管63，但有关本发明的扩张部并不限定于此。例如，也可以通过使箱体5向特定方向膨胀到真空腔室4的外侧形成扩张部，将减压空间13扩张。在此情况下，只要在真空腔室4上设置容许该扩张部的贯通的大小的孔就可以。
[0172]本发明并不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围内能够将各部件的形状、构造、材质、组合等适当变更。此外，在此次公开的实施方式中，没有明示地公开的事项、例如运转条件或作业条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域的技术人员通常实施的范围，采用只要是通常的本领域的技术人员就能够容易地想到的事项。
[0173]例如，上述冷却介质优选的是水，但只要是液体且通过减压空间内的减压能够蒸发就可以，也可以使用水以外的物质。
[0174]此外，经由排气泵16回收的冷却介质的蒸汽及液体也可以通过再冷凝而在冷却装置I的冷却介质中使用。
[0175]此外，有关本发明的真空等离子处理装置优选的是具备匹配于真空腔室4内回到大气压而使箱体5的内部回到大气压的装置。该装置不需要对等离子产生源2赋予能承受其内外的压力差的坚固的构造，提高等离子产生源2的设计的自由度。[0176]此外，有关本发明的真空等离子处理装置也可以还具备计测减压空间的压力、特别是蒸汽压的机构。该计测机构的具备能够进行冷却的状况的监视、基于计测结果的冷却介质的供给量的调整、排气装置的排气能力的调整等。
[0177]如以上这样，根据本发明，能够提供一种能够在抑制设备的大型化及成本的增大的同时、将等离子产生源均匀且有效地冷却的等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置、以及等离子产生源的冷却方法。
[0178]本发明提供的真空等离子处理装置具备内部被真空排气的真空腔室、和本发明提供的等离子产生源；该等离子产生源设在上述真空腔室内。该等离子产生源具备:等离子产生电极，用来在上述真空腔室内产生等离子；和减压空间形成部件，在上述等离子产生电极的背面侧形成能够收容液体的冷却介质且将其减压的减压空间；用上述冷却介质通过上述减压蒸发时的气化热将上述等离子产生电极冷却。
[0179]此外，本发明提供的方法，是将真空等离子处理装置的等离子产生源冷却的方法，所述真空等离子处理装置具备真空腔室和等离子产生源，所述真空腔室内部被真空排气，所述等离子产生源设在该真空腔室内，具有用来在该真空腔室内产生等离子的等离子产生电极，所述方法包括:在上述等离子产生电极的背面侧形成减压空间；和在上述减压空间内使液体的冷却介质气化，用该气化热将上述等离子产生电极冷却。
[0180]根据以上的结构，能够利用在形成于上述等离子产生电极的背面侧的减压空间内蒸发的冷却介质的气化热将该等离子产生电极均匀且有效地冷却。
[0181]上述装置优选的是还具备排气装置，所述排气装置将上述减压空间减压以促进上述减压空间内的冷却介质的蒸发。
[0182]关于上述等离子产生源，例如优选的是，上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成该箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成。这样，构成箱体的一部分的等离子产生电极能够通过该箱体内部的冷却介质的蒸发而被效率良好地冷却。
[0183]也可以是，上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成包括圆筒状的周壁的箱体；上述等离子产生电极是圆筒状，构成上述周壁的至少一部分。
[0184]优选的是，上述冷却介质供给装置包括多个冷却介质喷雾部，所述多个冷却介质喷雾部在上述减压空间内配置在相互不同的位置，从这些冷却介质喷雾部将上述冷却介质喷雾。这些喷嘴的分散配置能够使冷却介质的供给更加均匀化。
[0185]优选的是，上述排气装置具有:排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引；排气泵，经由上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出；和电绝缘部，设在上述排气管与真空腔室之间，将该真空腔室与等离子产生源电绝缘。
[0186]此外，还优选的是，上述排气装置具有:排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引；排气泵，经由上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出；和泄流部，将上述冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间向排气管导出。
[0187]优选的是，上述等离子产生源的等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以便能够将上述液体的冷却介质通过重力的作用在该背面上扩散。该倾斜能够利用上述重力将上述冷却介质均匀供给。
[0188]或者优选的是，在上述等离子产生源的等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造例如槽或网状构造。
[0189]在如上述那样等离子产生源的箱体具有圆筒状的周壁的情况下，还可以是，上述箱体以可绕其轴心旋转的方式配置在真空腔室内，构成为，随着该箱体的旋转，向等离子产生电极的内周面整面涂敷扩散液体的冷却介质。
[0190]在如上述那样等离子产生源的箱体具有圆筒状的周壁的情况下，还可以是，上述箱体以可绕其轴心旋转的方式配置在真空腔室内，构成为，通过在旋转轴方向上分散配置的冷却介质喷雾部和箱体的旋转的协同作用，将上述冷却介质向圆筒状的等离子产生电极的内周面涂敷扩散。
[0191]在如上述那样等离子产生源的箱体具有圆筒状的周壁的情况下，还优选的是，上述箱体可绕其轴心旋转且以该轴心沿水平方向延伸的姿势配置在上述真空腔室内，能够将冷凝而积存在上述箱体的下侧的液体的冷却介质随着电极的旋转向箱体的内周面均等地涂敷扩散而构成。这样的等离子产生源的配置能够促进减压空间内的冷却介质的循环，提高等离子产生电极的冷却的效率。
[0192]在如上述那样等离子产生源的箱体具有圆筒状的周壁的情况下，还可以是，上述箱体可绕其轴心旋转且以该轴心沿水平方向延伸或相对于水平方向倾斜的姿势配置在上述真空腔室内；上述排气装置除了上述排气管及排气泵以外，还具备:泄流部，将在上述减压空间中冷凝而积存的液体的冷却介质向上述排气管导出；和汲起部，将冷凝而积存在上述圆筒状的箱体的下侧的液体的冷却介质利用上述箱体的旋转向箱体的上侧汲起后向上述泄流部排出。
[0193]上述排气装置优选的是，具有:排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引；和冷凝装置，沿着上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出并使吸出的冷却介质液化。该冷凝装置能够实现上述冷却介质的再利用。
[0194]上述冷凝装置优选的是，具有:冷凝器，在内部使冷却介质液化；和辅助减压机构，使上述冷凝器内减压。
[0195]上述冷凝装置优选的是，具有返送配管，所述返送配管用来将由冷凝器液化后的冷却介质向上述减压空间返送。
[0196]优选的是，还具备电绝缘部件，所述电绝缘部件设在上述排气管与真空腔室之间，将等离子产生源相对于上述真空腔室电绝缘。
[0197]优选的是，上述排气装置具有泄流部，所述泄流部将冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间向排气管导出。
[0198]关于上述冷却方法，优选的是，除了形成上述减压空间、和在上述减压空间内使液体的冷却介质气化以外，还包括:将该减压空间内排气，以促进被供给到上述减压空间中的冷却介质的蒸发。
[0199]此外，作为有关本发明的真空等离子处理装置，还优选的是，上述减压空间内被排气，在该减压空间内封入上述冷却介质，并且设有用来将在该上述减压空间中气化的冷却介质液化的液化装置。该液化装置将通过在上述减压空间内气化而贡献于上述等离子产生电极的冷却后的冷却介质再次液化，由此能够将该冷却介质反复用于上述冷却。
[0200]关于上述等离子产生源，例如优选的是，上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成该箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成，在上述箱体的内部设有液化装置。
[0201]上述等离子产生源也可以是，具有包括圆筒状的周壁的箱体，该周壁的至少外周部分构成上述等离子产生电极。在此情况下，上述液化装置通过设在上述圆筒状的周壁的轴心位置，能够将在上述减压空间内气化的冷却介质效率良好地液化。
[0202]优选的是，上述等离子产生源的等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以使上述液体的冷却介质通过重力的作用在该背面上扩散。该倾斜能够利用上述重力将上述冷却介质均匀供给。
[0203]或者优选的是，在上述等离子产生源的等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造。
[0204]在如上述那样等离子产生源的箱体具有圆筒状的周壁的情况下，还优选的是，上述箱体可绕其周壁的轴心旋转且以该轴心沿水平方向延伸的姿势配置在真空腔室内，能够将冷凝而积存在上述箱体的下侧的液体的冷却介质随着电极的旋转向箱体的内周面均等地涂敷扩散而构成。这样的等离子产生源的配置能够促进减压空间内的冷却介质的循环，提高等离子产生电极的冷却的效率。
[0205]上述装置优选的是，除了上述等离子产生源的等离子产生电极的背面侧的空间以夕卜，还具备形成扩张空间的扩张部，所述扩张空间连通到该背面侧的空间，与该背面侧的空间一起构成上述减压空间；上述液化装置设在上述扩张部中，将气化的冷却介质液化。该扩张部能够将用来将冷却介质液化的地方设定到从等离子产生电极离开的地方，提高装置的设计的自由度。
[0206]进而，如果上述扩张部形成的扩张空间处于真空腔室的外部，则还能够实现真空腔室的小型化。
[0207]上述减压空间形成部件例如可以是，与上述等离子产生电极一起形成平板状的箱体；上述扩张部连接在上述箱体上，以使上述箱体的内部与上述扩张空间连通，上述等离子产生电极构成形成上述箱体的外壁之一。
[0208]在此情况下，通过上述扩张部位于上述等离子产生电极的上方，能够将在该扩张部中液化的冷却介质顺畅地向等离子产生电极的背面送回。
[0209]上述减压空间形成部件也可以与上述等离子产生电极一起构成具有圆筒状的周壁的箱体。在此情况下，上述等离子产生电极构成上述周壁的至少一部分，上述扩张部从上述箱体的轴心位置延伸到真空腔室的外部，以使上述扩张空间连通到上述箱体的内部，由此能够将上述箱体内的冷却介质顺畅地向扩张空间导出。
[0210]关于上述冷却方法，可以是，除了形成上述减压空间、和在上述减压空间内使液体的冷却介质气化以外，还包括:将上述减压空间内暂且排气后将液体的上述冷却介质封入；将在上述减压空间内气化的冷却介质用液化装置液化，向液体的冷却介质送回。
【权利要求】
1.一种等离子产生源，设在内部被真空排气的真空腔室的该内部，与该真空腔室一起构成真空等离子处理装置，其特征在于， 具备: 等离子产生电极，用来在上述真空腔室内产生等离子；和 减压空间形成部件，在上述等离子产生电极的背面侧形成减压空间，所述减压空间能够收容液体的冷却介质且将液体的冷却介质减压； 用上述冷却介质蒸发时的气化热将上述等离子产生电极冷却。
2.如权利要求1所述的等离子产生源，其特征在于，具备: 冷却介质供给装置，对上述等离子产生电极的背面供给液体的冷却介质；和 排气装置，将上述减压空间排气而减压，以促进被供给的冷却介质的蒸发。
3.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于， 上述等离子产生源的 上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成上述箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成。
4.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成包括圆筒状的周壁的箱体； 上述等离子产生电极是圆筒状，构成上述周壁的至少一部分。
5.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于， 上述冷却介质供给装置包括多个冷却介质喷雾部，所述多个冷却介质喷雾部在上述减压空间内配置在相互不同的位置，从这些冷却介质喷雾部将上述冷却介质喷雾。
6.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于， 上述等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以便能够将上述液体的冷却介质通过重力的作用在背面上扩散。
7.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于， 在上述等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造。
8.如权利要求4所述的等离子产生源，其特征在于， 具有上述圆筒状的周壁的箱体绕其轴心旋转自如地配备，构成为，随着该箱体的旋转，向等离子产生电极的内周面整面涂敷扩散液体的冷却介质。
9.如权利要求8所述的等离子产生源，其特征在于， 上述冷却介质供给装置包括多个冷却介质喷雾部，所述多个冷却介质喷雾部在上述减压空间内配置在沿与上述轴心平行的方向排列的多个位置上； 通过从这些冷却介质喷雾部的上述冷却介质的喷雾和上述箱体的旋转的协同作用，将该冷却介质向圆筒状的等离子产生电极的内周面涂敷扩散。
10.如权利要求8所述的等离子产生源，其特征在于， 具有上述圆筒状的周壁的箱体绕其轴心旋转自如且以该轴心沿水平方向延伸的姿势配备在上述真空腔室内，能够将冷凝而积存在上述箱体的下侧的液体的冷却介质随着箱体的旋转向箱体的内周面均等地涂敷扩散而构成。
11.如权利要求2所述的等离子产生源，其特征在于，上述排气装置具有: 排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引；和 冷凝装置，沿着上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出并使吸出的冷却介质液化。
12.如权利要求11所述的等离子产生源，其特征在于， 上述冷凝装置具有: 冷凝器，在内部使冷却介质液化；和 辅助减压机构，使上述冷凝器内的压力减压。
13.如权利要求11所述的等离子产生源，其特征在于， 上述冷凝装置具有返送配管，所述返送配管用来将由冷凝器液化后的冷却介质向上述减压空间返送。
14.如权利要求11所述的等离子产生 源，其特征在于， 上述排气装置具有泄流部，所述泄流部将冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间向排气管导出。
15.如权利要求1所述的等离子产生源，其特征在于， 在上述减压空间中，以该减压空间被排气的状态封入有上述冷却介质； 上述等离子产生源还具备液化装置，所述液化装置将在上述减压空间内气化的冷却介质液化。
16.如权利要求15所述的等离子产生源，其特征在于， 上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成上述箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成。
17.如权利要求16所述的等离子产生源，其特征在于， 上述液化装置以夹着上述减压空间与上述等离子产生电极的背面对置的方式配置。
18.如权利要求15所述的等离子产生源，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成包括圆筒状的周壁的箱体，该周壁的至少外周部分由上述等离子产生电极构成，在上述圆筒状的周壁的轴心位置设有上述液化装置。
19.如权利要求15所述的等离子产生源，其特征在于， 上述等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以便能够将上述液体的冷却介质通过重力的作用在背面上扩散。
20.如权利要求15所述的等离子产生源，其特征在于， 在上述等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造。
21.如权利要求15所述的等离子产生源，其特征在于， 除了上述等离子产生电极的背面侧的空间以外，还具备形成扩张空间的扩张部，所述扩张空间连通到该背面侧的空间，与该背面侧的空间一起构成上述减压空间； 上述液化装置设在上述扩张部中，将气化的冷却介质液化。
22.如权利要求21所述的等离子产生源，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成平板状的箱体； 上述扩张部连接在上述箱体上，以使上述箱体的内部与上述扩张空间连通，上述等离子产生电极构成形成上述箱体的外壁之一。
23.如权利要求22所述的等离子产生源，其特征在于， 上述扩张部位于上述等离子产生电极的上方。
24.如权利要求21所述的等离子产生源，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起构成具有圆筒状的周壁的箱体； 上述等离子产生电极构成上述周壁的至少一部分； 上述扩张部从上述箱体的轴心位置延伸到真空腔室的外部，以使上述扩张空间连通到上述箱体的内部。
25.一种真空等离子处理装置，其特征在于， 具备: 真空腔室，内部被真空排气；和 权利要求1所述的等离子产生源； 该等离子产生源设在上述真空腔室内。
26.如权利要求25所述的真空等离子处理装置，其特征在于，具备: 冷却介质供给装置，对上述等离子产生电极的背面供给液体的冷却介质；和 排气装置，将上述减压空间排气而减压，以促进被供给的冷却介质的蒸发。
27.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述等离子产生源的上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成上述箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成。
28.如权利要求27所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成包括圆筒状的周壁的箱体； 上述等离子产生电极是圆筒状，构成上述周壁的至少一部分。
29.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述冷却介质供给装置包括多个冷却介质喷雾部，所述多个冷却介质喷雾部在上述减压空间内配置在相互不同的位置，从这些冷却介质喷雾部将上述冷却介质喷雾。
30.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述排气装置具有: 排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引； 排气泵，经由上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出；和 电绝缘部，设在上述排气管与真空腔室之间，将上述真空腔室与等离子产生源电绝缘。
31.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述排气装置具有: 排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引； 排气泵，经由上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出；和 泄流部，将上述冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间向排气管导出。
32.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述等离子产生源的等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以便能够将上述液体的冷却介质通过重力的作用在背面上扩散。
33.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 在上述等离子产生源的等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造。
34.如权利要求28所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 具有上述圆筒状的周壁的等离子产生源的箱体绕其轴心旋转自如地配备，构成为，随着该箱体的旋转，向等离子产生电极的内周面整面涂敷扩散液体的冷却介质。
35.如权利要求34所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述冷却介质供给装置包括多个冷却介质喷雾部，所述多个冷却介质喷雾部在上述减压空间内配置在沿与上述轴心平行的方向排列的多个位置上； 通过从这些冷却介质喷雾部的上述冷却介质的喷雾和上述箱体的旋转的协同作用，将该冷却介质向圆筒状的等离子产生电极的内周面涂敷扩散。
36.如权利要求34所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 具有上述圆筒状的周壁的等离子产生源的箱体绕其轴心旋转自如且以该轴心沿水平方向延伸的姿势配备在上述真空腔室内，能够将冷凝而积存在上述箱体的下侧的液体的冷却介质随着箱体的旋转 向箱体的内周面均等地涂敷扩散而构成。
37.如权利要求28所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述圆筒状的等离子产生源的箱体绕其轴心旋转自如且以该轴心沿水平方向延伸或相对于水平方向倾斜的姿势配备在上述真空腔室内； 上述排气装置具有: 排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引； 排气泵，经由上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出； 电绝缘部，设在上述排气管与真空腔室之间，将上述真空腔室与等离子产生源电绝缘； 泄流部，将在上述减压空间中冷凝而积存的液体的冷却介质向上述排气管导出；和汲起部，将冷凝而积存在上述圆筒状的箱体的下侧的液体的冷却介质利用上述箱体的旋转向箱体的上侧汲起后向上述泄流部排出。
38.如权利要求26所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述排气装置具有: 排气管，将上述冷却介质的蒸汽从上述减压空间向真空腔室的外部导引；和 冷凝装置，沿着上述排气管将冷却介质的蒸汽吸出并使吸出的冷却介质液化。
39.如权利要求38所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述冷凝装置具有: 冷凝器，使冷却介质液化；和 辅助减压机构，使上述冷凝器内的压力减压。
40.如权利要求38所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述冷凝装置具有返送配管，所述返送配管用来将由冷凝器液化后的冷却介质向上述减压空间返送。
41.如权利要求38所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 还具备电绝缘部件，所述电绝缘部件设在上述排气管与真空腔室之间，将等离子产生源相对于上述真空腔室电绝缘。
42.如权利要求38所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述排气装置具有泄流部，所述泄流部将冷却介质的蒸汽及液体的冷却介质的两者从减压空间向排气管导出。
43.如权利要求25所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 在上述减压空间中，以该减压空间被排气的状态封入有上述冷却介质； 上述真空等离子处理装置还具备液化装置，所述液化装置将在上述减压空间内气化的冷却介质液化。
44.如权利要求43所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述等离子产生源的上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件构成箱体，所述箱体在其内部包围上述减压空间，构成上述箱体的外壁的一部分由上述等离子产生电极构成。
45.如权利要求44所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述液化装置以夹着上述减压空间与上述等离子产生电极的背面对置的方式配置。
46.如权利要求43所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述等离子产生源的上述等离子产生电极及上述减压空间形成部件形成包括圆筒状的周壁的箱体，该周壁的至少外周部分由上述等离子产生电极构成，在上述圆筒状的周壁的轴心位置设有上述液化装置。
47.如权利要求43所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述等离子产生源的等离子产生电极的背面相对于水平方向倾斜，以便能够将上述液体的冷却介质通过重力的作用在背面上扩散。
48.如权利要求43所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 在上述等离子产生源的等离子产生电极的背面上，被赋予了将上述液体的冷却介质沿着该背面扩散那样的具有毛细管现象的作用的构造。
49.如权利要求43所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 除了上述等离子产生源的等离子产生电极的背面侧的空间以外，还具备形成扩张空间的扩张部，所述扩张空间连通到该背面侧的空间，与该背面侧的空间一起构成上述减压空间； 上述液化装置设在上述扩张部中，将气化的冷却介质液化。
50.如权利要求49所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述扩张部形成的扩张空间处于真空腔室的外部。
51.如权利要求49所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起形成平板状的箱体； 上述扩张部连接在上述箱体上，以使上述箱体的内部与上述扩张空间连通，上述等离子产生电极构成形成上述箱体的外壁之一。
52.如权利要求51所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述扩张部位于上述等离子产生电极的上方。
53.如权利要求49所述的真空等离子处理装置，其特征在于， 上述减压空间形成部件与上述等离子产生电极一起构成具有圆筒状的周壁的箱体；上述等离子产生电极构成上述周壁的至少一部分； 上述扩张部从上述箱体的轴心位置延伸到真空腔室的外部，以使上述扩张空间连通到上述箱体的内部。
54.一种等离子产生源的冷却方法，是将真空等离子处理装置的等离子产生源冷却的方法，所述真空等离子处理装置具备真空腔室和等离子产生源，所述真空腔室内部被真空排气，所述等离子产生源设在该真空腔室内，具有用来在该真空腔室内产生等离子的等离子产生电极，所述等离子产生源的冷却方法的特征在于，包括: 在上述等离子产生电极的背面侧形成减压空间；和 在上述减压空间内使液体的冷却介质气化，用该气化热将上述等离子产生电极冷却。
55.如权利要求54所述的等离子产生源的冷却方法，其特征在于，还包括: 将上述减压空间排气而减压，以促进被供给到上述减压空间中的冷却介质的蒸发。
56.如权利要求54所述的等离子产生源的冷却方法，其特征在于，还包括: 在将上述减压空间内暂且排气后，向该减压空间内封入上述冷却介质；和 将在上述减压空间内气化的上述冷却介质用液化装置液化而向液体的冷却介质送回。
【文档编号】C23C14/34GK103947301SQ201280057411
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月20日 优先权日:2011年11月22日
【发明者】玉垣浩 申请人:株式会社神户制钢所