等离子产生源及具备它的真空等离子处理装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103947301 A (43)申请公布日 2014.07.23 C N 1 0 3 9 4 7 3 0 1 A (21)申请号 201280057411.3 (22)申请日 2012.11.20 2011-254695 2011.11.22 JP 2011-254696 2011.11.22 JP H05H 1/46(2006.01) C23C 14/34(2006.01) C23C 16/50(2006.01) F25D 7/00(2006.01) H01L 21/3065(2006.01) (71)申请人株式会社神户制钢所 地址日本兵库县神户市 (72)发明人玉。

2、垣浩 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人朱美红 李婷 (54) 发明名称 等离子产生源及具备它的真空等离子处理装 置 (57) 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。 (30)优先权数。

3、据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.05.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/007441 2012.11.20 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/076966 JA 2013.05.30 (51)Int.Cl. 权利要求书6页 说明书23页 附图20页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书6页 说明书23页 附图20页 (10)申请公布号 CN 103947301 A CN 103947301 A 1/6页 2 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。

4、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。

5、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.。

6、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。

7、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， 权 利 要 求 书CN 103947301 A 2/6页 3 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。

8、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。

9、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。

10、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， 。

11、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 权 利 要 求 书CN 103947301 A 3/6页 4 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。

12、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。

13、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。

14、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。 权 利 要 求 书CN 103947301 A 4/6页 5 33.如权利要求26所述的真空等离子处理装。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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 权 利 要 求 书CN 103947301 A 5/6页 6 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。

19、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。

20、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。

21、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。

22、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； 权 利 要 求 书CN 103947301 A 6/6页 7 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。

23、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。

24、述冷却介质用液化装置液化而向液体的冷却介质送回。 权 利 要 求 书CN 103947301 A 1/23页 8 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。

25、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1 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。

26、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1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。

27、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200700kPa 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100Pa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 即，在专利文献1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。

28、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。 说 明 书CN 103947301 A 2/23页 9 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 侧）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。

29、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5148643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。

30、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。 附图说明 0014 图1是表示有关本发明的。

31、第1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1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1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1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VIVI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VIIIVIII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。

32、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。 说 明 书CN 103947301 A 3/23页 10 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XVIXVI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。

33、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1实施方式的真空等离子处理装置3，表示具备冷却装置 1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。

34、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）、 MFAC（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。

35、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。

36、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。

37、、Si等无机物、ITO等透明导电膜材料、SiO2、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 说 明 书CN 103947301 A 10 4/23页 11 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。 0。

38、042 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。

39、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。。

40、有 关该实施方式的冷却装置1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1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，。

41、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。

42、构成第1实施方式的冷却装置1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1实施方式的冷却装置1是为了将沿着水平方向配备的平板状的 说 明 书CN 103947301 A 11 5/23页 12 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。

43、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的水的蒸汽压，4.2kPa 相当于约30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。

44、。 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。

45、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。

46、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1。

47、5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 说 明 书CN 103947301 A 12 6/23页 13 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1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。。

48、 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。

49、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。