JP2013129908A - プラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッキングプレートを厚くしたり、冷却液のシール機構を大がかりにしたりすることなく、プラズマ発生源を均一且つ効率的に冷却する。
【解決手段】本発明のプラズマ発生源２の冷却機構１は、内部が真空排気された真空チャンバ４内に設けられると共に、この真空チャンバ４内でプラズマＰを発生させるプラズマ発生源２を冷却するために用いられるプラズマ発生源２の冷却機構１であって、プラズマ発生源２のプラズマ発生電極８の背面側には減圧空間１３が設けられており、減圧空間１３には、プラズマ発生電極８の背面側で気化することでプラズマ発生電極８から熱を奪う冷却媒体が封入されていて、減圧空間１３には気化した冷却媒体を液化するための液化手段１２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基材にＣＶＤやスパッタを行う際に用いるプラズマ発生源を冷却する冷却機構及び冷却方法に関するものである。

スパッタ、プラズマＣＶＤなどを用いて基材に成膜を行うに際しては、真空成膜装置が用いられる。この真空成膜装置は、真空チャンバと真空チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生電極を備えるものとなっている。
ところで、この真空成膜装置を用いて成膜処理を行う場合は、プラズマ発生源に投入された電気エネルギの一部分乃至は大部分が熱エネルギに変化するため、プラズマ発生源には大きな熱負荷が加わる。そこで、プラズマ発生源には、プラズマと接する電極の温度上昇を抑制するために冷却機構が設けられる。

例えば、特許文献１には、マグネトロン・スパッタリング装置を冷却する装置であって、ターゲットを支持するバッキングプレート（電極板）の背後に設けられた冷却水路に冷却水を供給して、バッキングプレートを冷却する冷却機構が開示されている。

特開平５−１４８６４３号公報

ところで、特許文献１の冷却機構では、バッキングプレートの背後に設けられた冷却経路に沿って冷却水を循環させることで、プラズマ発生源（この場合はスパッタ蒸発源）自体の冷却が可能になる。
ところが、冷却経路に沿って冷却水を流通させる冷却方式（水冷）の場合は、冷却水が流通し下流側へ行くに従って冷却水の温度が徐々に上昇し、冷却経路の終点近くでは、バッキングプレートの冷却が十分でなく、当該箇所の温度が上昇する問題が生じていた。また、水冷方式の場合は、真空成膜装置の規模が大きくなれば、プラズマ発生源（スパッタ蒸発源）も大型化し、冷却経路も一般的に長く、複雑なものとなる傾向がある。

さらに、水冷の場合は、冷却経路内の温度が異なる層に分かれてこの層間に境膜が発生することがある（層流境界層などの発生）。冷却経路内に境膜が発生すると伝熱効率が極めて悪くなる。それゆえ、冷却経路には乱流が発生しやすいような構造物を設けたり、あえて乱流が起きやすいような流速を採用する必要があり、一般的に冷却水を流通させる際の圧損が非常に大きくなる。

加えて、特許文献１のようなプラズマ発生源に放出される熱は非常に大きく、このような大きな熱を除去してバッキングプレートを十分に冷却しようとすれば冷却経路に沿って大量の冷却水を流通させる必要がある。必要な冷却水量を確保するために供給圧力も上がり、バッキングプレートの背面側には通常０．２〜０．７ＭＰａと大きな圧力（水圧）が加わる。その一方で、バッキングプレートの正面側は通常０．１×１０^−３ＭＰａ（１００Ｐａ）以下に減圧されているので、水圧に真空の圧力が加算されてバッキングプレートの正面側と背面側との間には大きな圧力差が発生する。この圧力差は例えば０．３ＭＰａ以上と大きくなり、このような大きな圧力差が加わっても破壊、変形、漏れが起きないような堅牢な作りがバッキングプレートや冷却水のシール機構には要求される。

つまり、特許文献１のように水冷方式の冷却機構では、プラズマ発生源を均一に冷却することが難しく、均一冷却を意図すると冷却経路が複雑なものとなったりする。水冷方式でプラズマ発生源の外部に放熱しようとすれば、大量の冷却水をプラズマ発生電極の背面側に流通させる必要があり、大がかりなポンプなどのシステムが必要となる。加えて、バッキングプレートの正面側と背面側との間の圧力差に耐える構造とするためにバッキングプレートが厚くなったり、冷却水のシール機構が大がかりになったりして、その分、製造コストが高騰する可能性が大である。

大きな圧力差に耐えられるようにバッキングプレートを厚くすると、磁場発生機構を電極内に備えたマグネトロンスパッタ蒸発源の場合には、別の問題が発生する。つまり、バッキングプレートの厚みを増やした分だけプラズマ発生源の内側（バッキングプレート背面側）に設けられる磁場発生機構と、プラズマ発生源の外側（バッキングプレート表面側）に設けられるターゲットとの距離が大きくなる。このように磁場発生機構からターゲット表面までの距離が大きくなると、磁場発生機構により発生する磁場がターゲットに達したときには弱くなるので、ターゲット表面で十分な磁場強度を得るには、強力な（したがって大型の）磁場発生機構が必要になるといった問題が生じる。

また、バッキングプレートは背面側のスペースに余裕がないことが普通であり、このような狭隘なスペースにシール機構や冷却配管などの部材を別途設けること自体が困難な場合も多い。
つまり、液体の冷却媒体を流通させる冷却方式を用いてバッキングプレートを直接冷却しようとすれば、必然的に大きな圧力差に耐えられるようにバッキングプレートを厚くしたり堅牢な作りにしたりする必要がある。ところが、バッキングプレートを厚くしたり堅牢な作りにしたりすること自体が、上述した磁場発生機構との関係や設計の自由度との関係から不可能である場合も少なくなく、プラズマ発生源を均一且つ効果的に冷却できるものではなかった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、バッキングプレートを厚くしたり、冷却液のシール機構を大がかりにしたりすることなく、プラズマ発生源を均一且つ効果的に冷却することのできるプラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のプラズマ発生源の冷却機構は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のプラズマ発生源の冷却機構は、内部が真空排気された真空チャンバ内に設けられると共にこの真空チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生源の冷却機構であって、前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側には減圧空間が設けられており、前記減圧空間には、一旦内部を真空に排気した上で、プラズマ発生電極の背面側で気化することで前記プラズマ発生電極から熱を奪う冷却媒体が封入されていて、前記減圧空間には、気化した冷却媒体を液化するための液化手段が設けられていることを特徴とする。

好ましくは、前記プラズマ発生源は、平板状の筐体を有しており、前記平板状の筐体の内部が前記減圧空間とされ、前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、前記プラズマ発生電極の対向側に、液化手段が設けられているとよい。
好ましくは、前記プラズマ発生源は、平板状の筐体を有しており、前記平板状の筐体の内部が前記減圧空間とされ、前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、前記減圧空間の内部に液化手段が設けられているとよい。

好ましくは、前記プラズマ発生源は、円筒状の筐体を有しており、前記筐体の内部が前記減圧空間とされ、前記筐体の外周面が前記プラズマ発生電極とされていて、前記円筒状の筐体の軸心位置に、液化手段が設けられているとよい。
好ましくは、前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側の空間とこれに連通した拡張部が減圧空間となっており、前記減圧空間の拡張部には、気化した冷却媒体を液化するための液化手段が設けられているとよい。

好ましくは、前記減圧空間を構成する拡張部は、真空チャンバの外部にあるとよい。
好ましくは、前記プラズマ発生源は、平板状の筐体とこれに接続された拡張部を有しており、 前記平板状の筐体の内部と前記拡張部が連通した状態で前記減圧空間とされ、 前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、 前記拡張部に液化手段が設けられているとよい。

好ましくは、前記拡張部が、プラズマ発生電極の上方に位置するとよい。
好ましくは、前記プラズマ発生電極は、円筒状の筐体と筐体の軸心位置から真空チャン
バの外部に伸びる拡張部を有しており、 前記筐体の内部と前記拡張部が連通した状態で前記減圧空間とされ、 前記筐体の外周面が前記プラズマ発生電極とされていて、前記拡張部に、液化手段が設けられているとよい。

好ましくは、前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面は、前記液体の冷却媒体を重力の作用で背面の全面に亘って均等に広げることができるように、水平に対して傾斜して形成されているとよい。
好ましくは、前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面には、前記液体の冷却媒体を毛細管現象の作用で背面の全面に亘って均等に広げることができるように、前記冷却媒体を案内する機構が形成されているとよい。

好ましくは、前記円筒状のプラズマ発生源の筐体は、水平を向く軸心回りに回転自在に配備されており、前記筐体の下側に凝縮して溜まった液体の冷却媒体を、筐体の回転に伴って筐体の内周面に均等に塗り広げ可能に構成されているとよい。
一方、本発明のプラズマ発生源の冷却方法は、内部が真空排気された真空チャンバ内に設けられると共にこの真空チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生源を冷却するために用いられるプラズマ発生源の冷却方法であって、前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側に減圧空間を設けて、プラズマ発生電極の背面側で気化することで前記プラズマ発生電極から熱を奪う冷却媒体を封入しておき、前記減圧空間に気化した冷却媒体を液化するための液化手段を設けておいて、前記減圧空間に封入された液体の冷却媒体をプラズマ発生電極の背面で気化させて蒸気に変化させ、気化した冷却媒体を液化手段で液化して液体の冷却媒体に戻すことにより、プラズマ発生源のプラズマ発生電極から熱を奪うことを特徴とする。

本発明のプラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法を用いることで、バッキングプレートを厚くしたり、冷却液のシール機構を大がかりにしたりすることなく、プラズマ発生源を均一且つ効果的に冷却することができる。

第１実施形態のプラズマ発生源の冷却機構を示す図である。 第１実施形態のプラズマ発生源の冷却機構の変形例を示す図である。 第１実施形態のプラズマ発生源の冷却機構の変形例を示す図である。 第２実施形態のプラズマ発生源の冷却機構を示す図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 第３実施形態のプラズマ発生源の冷却機構を示す図である。 第３実施形態の冷却機構の変形例を示す図である。 第３実施形態の冷却機構の別変形例を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係るプラズマ発生源２の冷却機構１を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態の冷却機構１が設けられたプラズマ発生源２を備える真空成膜装置３の全体構成を示している。
真空成膜装置３は、内部が真空排気可能とされた箱状の真空チャンバ４を有している。この真空チャンバ４には図示しない真空ポンプが接続されていて、真空ポンプを用いて排気することにより真空チャンバ４の内部は真空または極低圧状態とされる。真空チャンバ４内には、成膜対象であるウエハ、ガラス、フィルムなどの基板（処理対象物）Ｗが配備されると共に、この基板Ｗに対向してプラズマ発生源２とが設けられている。プラズマ発生源２にはプラズマ電源（図示略）からプラズマ発生用の電力（ＤＣ（直流），ＰｕｌｓｅＤＣ（間欠的直流），ＭＦ−ＡＣ（中間周波数領域の交流）あるいはＲＦ（高周波）など）の電力が供給可能である。

この真空成膜装置３で成膜を行う場合は、真空ポンプを作動させて真空チャンバ４内を真空状態とした上で、プラズマ電源によりプラズマ発生源２のプラズマ発生電極５に電位をかけることでプラズマＰを発生させる。
なお、以降の説明では、主に、真空成膜装置３としてスパッタ装置を念頭に置きながら説明（本発明の冷却機構１の説明）を進める。しかしながら、本発明の冷却機構１は、スパッタ装置以外の真空成膜装置３に設けられたプラズマ発生源２の冷却、具体的には、プラズマＣＶＤ、エッチングなどを行う真空成膜装置３のプラズマ発生源２を冷却する場合にも用いることができる。

図１に示す如く、プラズマ発生源２は、スパッタ装置の場合にはスパッタ蒸発源であり、内部が空洞とされた平板状の筐体５を有している。この筐体５は、基板Ｗ側に開口を向けるようにして配備された角状乃至は円板状で有底の筐体本体６と、この筐体本体６の開口を閉鎖する板状のプラズマ発生電極８とを有している。このプラズマ発生電極８を用いて筐体本体６の開口を閉鎖することで、筐体５の内部を外部の真空チャンバ４内から気密的に隔離できるようになっている。そして、スパッタ装置の場合には、プラズマ発生電極８は、皮膜原料であるスパッタターゲットであり、多くの場合は、バッキングプレート７の上に皮膜原料であるターゲット９を取り付けた構造である。

バッキングプレート７は通常金属で板状に形成され、熱伝導性と電気伝導性との双方に優れた銅が多く使われるが、ＳＵＳ、アルミなども使用できる。ターゲット９は、皮膜の原材料であり、あらゆる金属材料やＣ、Ｓｉなどの無機物、ＩＴＯなどの透明導電膜材料、ＳｉＯ_２、ＳｉＮなどの化合物、有機物など板状に形成可能なあらゆる材料が使用可能である。また、例えば、ＣｕやＴｉなどをターゲット材にする場合には、バッキングプレート７を省略してターゲット９をそのままプラズマ発生電極８として利用可能である。

このターゲット９上、すなわちプラズマ発生電極８上でプラズマを発生させると、プラズマ中のＡｒなどのイオンがプラズマ発生電極の負の電位に引かれて、高エネルギーでターゲット９に衝突し、ターゲット９の原子をスパッタリング現象によりはじき出して、基板Ｗ上に皮膜として堆積し、成膜処理を行なうものである。一方で、ターゲット９に衝突したＡｒのエネルギーは、ターゲット９を加熱し、この熱はバッキングプレート７に伝わり、プラズマ発生電極８を加熱し、結果としてプラズマ発生源２全体の温度を上昇させる。

なお、真空成膜装置３がプラズマＣＶＤ装置やエッチング装置である場合は、ターゲット材はなく、プラズマ発生電極８があるだけである。また、装置構成によっては、プラズマ発生電極８に基板Ｗが取り付けられる場合もある。また、スパッタ装置のようにプラズマ発生電極（ターゲット）が蒸発する訳ではないが、プラズマ発生電極８近傍にプラズマが発生し、プラズマ発生電極にプラズマ中の高エネルギを有するイオンあるいは電子が衝突し、このエネルギがプラズマ発生電極８を加熱するのはスパッタ装置と同様である。

プラズマ発生源２の筐体５の外側には、基板Ｗの表面以外の場所にプラズマＰが発生することを抑制するプラズマ発生防止シールド１０が配備されている。このプラズマ発生防止シールド１０は、プラズマ発生電極８の表側の表面を除く他の表面（前後左右の側面及び上面）を、筐体５から一定の距離を保ちつつ外側から包囲しており、筐体５の外表面を物理的に覆うことによりプラズマ発生電極８以外の筐体５表面にプラズマＰが発生することを防止している。

一方、プラズマ発生源２の筐体５の内側には、仮想線で示す位置に磁場発生機構１１が設けられる場合もある。
磁場発生機構１１は、プラズマ発生電極８の表面近傍に磁場を発生させるものであり、発生した磁場の作用でプラズマＰの生成を容易にし、プラズマＰを収束させる役割を有している。この磁場発生機構１１には、例えばレーストラック式のマグネトロン磁場発生機構などを用いることができる。

ところで、本発明のプラズマ発生源２の冷却機構１は、上述したプラズマ発生源２を冷却するために用いられるものであって、プラズマ発生源２のプラズマ発生電極８の背面側には、減圧空間１３が設けられている。
そして、この減圧空間１３は一旦に内部を真空排気した上で、冷却媒体が封入されていて、この冷却媒体をプラズマ発生電極８の背面で気化させることでプラズマ発生電極８から熱（気化熱）を奪うことができるようになっている。また、減圧空間１３には気化した
冷却媒体を液化するための液化手段１２が設けられていて、この液化手段１２を用いてプラズマ発生電極８から奪った熱を減圧空間１３や真空チャンバ４の外部に排出（排熱）できるようになっている。

つまり、上述したように液体の冷却媒体をプラズマ発生電極に直接導いてプラズマ発生電極内で循環させる方式を用いてプラズマ発生電極を冷却する冷却機構（従来の冷却機構）では、プラズマ発生電極（バッキングプレート）を厚く堅牢なものとする必要があるが、このようにプラズマ発生電極やバッキングプレートを厚く堅牢なものにすることはスペース的な制約や磁場発生手段との関係から困難な場合が多い（従来技術で説明した事項を参照）。

そこで、本発明のプラズマ発生源２の冷却機構１では、減圧空間１３にプラズマ発生電極８の背面側で気化することでプラズマ発生電極８から熱を奪う冷却媒体を封入しておいて、減圧空間１３に設けられた液化手段１２で気化した冷却媒体を液化することによりプラズマ発生源２を均一且つ効果的に冷却しているのである。
次に、第１実施形態の冷却機構１を構成する減圧空間１３、冷却媒体、液化手段１２について詳しく説明する。

図１に示すように、第１実施形態の冷却機構１は、水平方向に沿って配備された平板状のプラズマ発生源２に設けられて、この平板状のプラズマ発生源２を冷却するものである。
プラズマ発生源２は、上述したように下面がプラズマ発生電極８となっている。そして、このプラズマ発生電極８の背面側（上側）は、上述したように筐体本体６とバッキングプレート７とで囲まれた減圧空間１３となっている。

減圧空間１３は、真空チャンバ４の外部に連通することなく且つ真空チャンバ４の内部空間に対しても気密状に隔離されている。この減圧空間１３には、事前に（プラズマ発生源２の組み立て時に）真空排気された上で、冷却媒体が封入されている。
冷却媒体は、上述した減圧空間１３に事前に封入された媒体であり、減圧空間１３内では一部が液体となり、残りが気体（蒸気）となり、減圧空間内はプラズマ発生源２の温度における冷却媒体の飽和蒸気圧となっている。冷却媒体としては水を用いることができ、動作中のプラズマ発生源２の温度が３０℃〜６０℃程度であれば、減圧空間の圧力は水の蒸気の圧力で４ｋＰａ〜２０ｋＰａ程度の範囲となる。冷却媒体が水以外の場合には、媒体の蒸気圧と目標とする冷却温度の関係で圧力は決まるが、プラズマ発生源２の強度面のメリットを享受するには、５０ｋＰａを超えないようにするのが望ましい。

減圧空間１３に封入されたもののうち液体の冷却媒体が、加熱されたプラズマ発生電極８の背面に接触することで気化し、気化に際してプラズマ発生電極８から気化熱が奪われ、気化熱が奪われることでプラズマ発生電極８が冷却される。また、冷却媒体の蒸気が、液化手段１２で液化し、液化に際して気化熱を液化手段１２に受け渡し、液体に戻った冷却媒体が再び背面での気化に供されることになる。つまり、冷却媒体は減圧空間１３内で気化と液化とを交互に繰り返すことで、プラズマ発生電極８に加わった熱を奪い、プラズマ発生源２の外部、ひいては真空チャンバ４の外部に排出できるようになっている。

液化手段１２は、減圧空間１３内で気化した冷却媒体の蒸気を冷却することによって液体の冷却媒体に凝縮させるものであり、本実施形態では低温の冷却水を循環させることで液化面１４を冷却し、冷却された液化面１４に冷却媒体の蒸気を接触させて熱交換を行うことにより、冷却媒体の蒸気の液化を促進する。
具体的には、液化手段１２は、減圧空間１３の内側に設けられた液化面１４と、この液化面１４に真空チャンバ４の外部から低温とされた冷却水等を導入する冷却配管１５と、を有している。また、冷却面１４は蒸気の気化を促進するために蒸気との接触面積を増やすためのフィン状の構造をしていても良い。

なお、本実施形態の場合、液化面１４は、筐体本体６の表面のうち、減圧空間１３に面した表面の一つである。本実施形態の表面は、プラズマ発生電極８の背面に対向するように設けられており、背面と平行に並んで配備されている。
冷却配管１５は、冷却水を流通可能な配管であって、その一端は真空チャンバ４の外側
に設けられた冷却水の供給元に接続されている。この供給元からは、減圧空間１３の温度より低温で且つ気化した冷却媒体を液化可能な温度とされた冷却水が冷却配管１５内に供給されている。冷却配管１５は、供給元が設けられた真空チャンバ４の外側から筐体本体６内を貫通するように通って真空チャンバ４の内部に設けられた液化面１４の近傍まで伸びている。そして、冷却配管１５は、液化面１４の近傍で曲がり、液化面１４に沿って液化面１４より内側の筐体本体６の内部を蛇行するように伸びており、筐体本体６の内側から液化面１４をムラなく全面に亘って均等に冷却できるようになっている。このようにして液化面１４の近傍を蛇行した冷却配管１５は、再び筐体本体６内を貫通するように通って真空チャンバ４の外部に戻り、液化面１４との熱交換で吸収された熱が冷却水と共に真空チャンバ４の外部に排出される。

次に、上述した冷却機構１を用いてプラズマ発生源２を冷却する方法、言い換えれば本発明の冷却方法を説明する。
例えば、上述した平板状のプラズマ発生源２（スパッタ蒸発源）と基板Ｗとをそれぞれに水平方向に沿って且つ互いに平行となるように配備し、真空チャンバ４の内部を真空に排気した後に、プラズマ発生用のガス（例えばＡｒ）を供給しプラズマ発生源２（スパッタ蒸発源）にプラズマ電源を用いて電位を与え、プラズマ発生源２のプラズマ発生電極８の近傍にプラズマＰを発生させてスパッタ成膜処理を行う場合を考える。このようなプラズマＰの発生に際しては、プラズマ発生電極８の表面（すなわちターゲット９）に多量の熱が発生する。

このようにプラズマ発生電極８で発生した熱は、プラズマ発生電極８の背面（バッキングプレート７の上面）に伝わる。この背面には、液体の冷却媒体が膜状に積層された状態で存在しており、熱が伝わると液体の冷却媒体が気化して、冷却媒体の蒸気に変化する。この冷却媒体の気化に合わせて背面から気化熱が奪われ、気化熱が奪われることでプラズマ発生電極８が冷却される。

この蒸発により、減圧空間内の冷却媒体の蒸気の量は増加し、言い換えると減圧空間内の蒸気の圧力は上昇する。この蒸気の圧力が、プラズマ発生電極８の背面に対向するように設けられ液化面１４、言い換えれば背面の上方に設けられると共に下方を向く液化面１４の温度での冷却媒体の飽和蒸気圧よりも高くなると、液化面１４では冷却媒体の蒸気が凝縮されて液体の冷却媒体に戻る（液化する）。この液体の冷却媒体に戻る際に、背面から奪われた気化熱が液化面１４に伝わる。

そして、液体に戻った冷却媒体は液滴となって減圧空間１３内の壁面を伝わるか、あるいは液滴のまま下方に滴り落ち、減圧空間１３の下側（プラズマ発生電極８の背面の上）に戻る。このようにして冷却媒体が気化と液化とを交互に繰り返し、プラズマ発生電極８で発生した熱が液化面１４に伝達される。
このような蒸発と液化の現象は、説明を簡略化するためにプラズマ発生電極８の背面と冷却面１４で起ると説明をしたが、減圧空間はその全体が冷却媒体の蒸気で同じ圧力になっているため、冷却媒体の液化（壁面の加熱）は減圧空間内部で相対的に温度が低い場所では発生し、一方、冷却媒体の気化（壁面の冷却）は相対的に温度が高い場所であってそこに液体の冷却媒体が存在すると発生する。結果として、入熱が起るプラズマ発生電極８の背面に冷却媒体が存在さえすれば、減圧空間を取り囲む壁面は媒体蒸気を通じて効率的に熱交換され、全体としてほぼ同じ温度になる。

このようにして液化面１４に伝わった熱は、液化面１４の内側を液化面１４に沿って蛇行するように配設された冷却配管１５を流通する冷却水によって真空チャンバ４外に運ばれ、冷却水を排水ピットなどに排出すれば冷却水と一緒に排熱することも可能となる。
上述した冷却機構１であれば、冷却水を流通させる冷却配管１５をプラズマ発生電極８（バッキングプレート７）から離れた場所に設けることができ、バッキングプレート７に直接冷却配管１５を取り付ける必要はない。それゆえ、従来の冷却機構のように冷却配管１５の配設に合わせてプラズマ発生電極８の厚みを厚くする（補強する）必要はない。また、プラズマ発生電極８の近傍に冷却配管１５の設置スペースが確保できないような真空成膜装置に対しても、冷却機構１を容易に設けることもできる。

加えて、上述した冷却機構１の場合、冷却水を循環させる冷却配管１５を設ける場所はプラズマ発生電極８の近傍のような狭隘な場所でなく、比較的スペースに余裕がある筐体本体６内とされている。それゆえ、設置スペースを気にすることなく、流通する冷却水に乱流を発生させるような構造物（例えば邪魔板など）を冷却配管１５内に設けたり、大きな流速に耐えられるような大径の配管を冷却配管１５として利用することが可能となり、真空成膜装置３の設計の自由度を高めることができる。

なお、図２に示すように、プラズマ発生源２のプラズマ発生電極８の背面は、液体の冷却媒体を重力の作用で背面全面に亘って均等に広げられるように、水平に対して傾斜状に形成されたものであっても良い。このように傾斜した背面としては、図中に示すように水平方向の一方側（図２の左端側）の端部から他端側（図２の右端側）に向かって徐々に高くなっていくように傾斜しているものを用いることができる。

また、このように液体の冷却媒体が接触する面を傾斜させる場合には、背面だけでなく液化面１４を傾斜させても良い。例えば、液化面１４としては、背面とは逆に、水平方向の一方側（図２の左端側）の端部から他端側（図２の右端側）に向かって徐々に低くなっていくように傾斜したものを用いることもできる。
このように背面や液化面１４を水平に対して傾斜させれば、液化面１４において液化された液体の冷却媒体が傾斜した液化面１４を伝って重力の作用で左端側から右端側に流れ落ち、続いて傾斜したプラズマ発生電極８の背面に沿って右端側から左端側に流下しつつ気化が行われる。その結果、液体の冷却媒体を液化面１４から確実に集め、集められた液体の冷却媒体を背面全面に均等に広げて用いることができ、プラズマ発生源２を効率的に冷却することが可能となる。

また、液体の冷却媒体を重力の作用で背面全面に亘って均等に広げる冷却機構１としては、図３に示すように鉛直方向に沿って配備されたプラズマ発生源２を冷却するものであって、プラズマ発生電極８やその背面が上下方向に沿う垂直面となったものを用いても良い。
すなわち、上下方向に沿う垂直面として設けられたプラズマ発生電極８の背面に対して、この背面に接するように液化部材１６（液化手段１２）を取り付ける。この液化部材１６は、水平方向に対して傾斜した向きに取り付けられた板状の部材であり、背面に接する側の端部に比べて離れた側の端部が高くなるように傾斜して取り付けられている。そして、この液化部材１６の内部には上述した冷却配管１５が貫通状に（水平方向に沿って貫通するように）配備されている。そして、冷却配管１５には上述の場合と同様に、冷却媒体の液化温度より低温とされた冷却水が流通しており、液化部材１６の表面（特に、下面）を上述した液化面１４として利用することができるようになっている。

このようにすれば液化面１４において液化された液体の冷却媒体が傾斜した液化部材１６の下面（液化面１４）を伝って流れ落ち、次に流れ落ちた液体の冷却媒体が鉛直方向を向く背面に沿って背面を伝うようにして流れ落ちる。そして、背面を流れ落ちる際に、液体の冷却媒体が背面全面に亘って広がって気化が促進されるので、効果的にプラズマ発生源２を冷却することが可能となる。

また、冷却媒体を背面全面に広げる手段として毛細管現象を利用することも可能である。例えば、図示は省略するが、プラズマ発生電極８の背面に対しては、液体の冷却媒体を毛細管現象の作用で背面の全面に亘って均等に広げることができるように、冷却媒体を案内する溝やメッシュ状構造体が形成されていても良い。このような毛細管現象の作用で液体の冷却媒体を広げる機構を上述した背面に形成しておくことにより、液体の冷却媒体が背面全面に均等に広げて、局所的に液体の冷却媒体がなくなってしまう箇所が生じるのを防ぎ、プラズマ発生電極８を均一に冷却することが可能となる。

また、さらには、液体の冷却媒体をプラズマ発生電極８の背面に効果的に均一に供給する目的で、減圧空間１３内に液体の冷却媒体の液溜まりを設け、液溜まりから冷却媒体を送出して、プラズマ発生電極背面に噴霧等の方法で供給する循環機構を設けることも効果的である。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のプラズマ発生源２の冷却機構１を説明する。

図４及び図５に示すように、第２実施形態の冷却機構１は、円筒状のプラズマ発生源２を冷却するものであり、この円筒状のプラズマ発生源２はその外周面がプラズマ発生電極８とされている。図例では、プラズマ発生源２は水平を向く軸心回りに回転自在に配備されたロールとなっている。
以下、第２実施形態のプラズマ発生源２、及びこの電極に設けられた冷却機構１について詳細に説明する。以下の説明は、プラズマ発生源２が、スパッタ蒸発源であり、円筒回転ターゲットを具備した、いわゆるロータリマグネトロンスパッタ蒸発源である場合を例としている。

第２実施形態の場合、真空チャンバ４の側壁（図４の左側に設けられた壁）には、正面視で円形の開口部２３が形成されており、プラズマ発生源２（ロータリマグネトロンスパッタ蒸発源）は、この開口部２３から真空チャンバ４の内部に向かって先端側を挿し込んだ状態で真空チャンバ４の内部に収容されている。
具体的には、プラズマ発生源２は円筒状の筐体５を有しており、この円筒状の筐体５が真空チャンバ４の開口部２３から真空チャンバ４の内部に向かって挿し込まれるようになっている。

この円筒状の筐体５の（基端側の）外周面と、上述した真空チャンバ４の開口部２３の開口縁との間には、真空チャンバ４に対して円筒状の筐体５を水平軸回りに回転自在に支持するベアリング部２４、及びこの真空チャンバ４に対する筐体５の回転を邪魔することなく真空チャンバ４の内部の気密性を保持するシール部２５が設けられている。なお、第一の実施形態と同様に、回転する円筒状の筺体５には、プラズマ発生用の電位を与えることが必要で、図示は省略するが、ベアリング部２４のチャンバー側か筺体側何れかに絶縁をとるための機構が取り付けられる。

上述した円筒状の筐体５の外周面はプラズマの生成のためのプラズマ発生電極８とされており、第１実施形態のプラズマ発生電極８と同様に、プラズマ発生電極８は、バッキングチューブ１８上にターゲット９を取り付けたものである。ロータリマグネトロンスパッタリングの場合には、プラズマ発生電極８の内部に磁場発生機構１１が固定状態で取り付けらており、磁場発生機構１１の生成するレーストラック状のマグネトロン磁場がターゲット表面に形成される場所に選択的にレーストラック状の磁場が生成される。図６の例では、磁場発生機構１１は下向きに取り付けられ、プラズマＰはプラズマ発生電極８の下方のみに生成され、その場所でスパッタ蒸発が発生する。一方で、プラズマ発生電極８、すなわち、円筒状ターゲット９は回転するので、プラズマによりスパッタされる箇所は、円筒ターゲット９の回転により順次変わるので、結果として円筒全周にわたりターゲットはスパッタ蒸発する。

プラズマ発生源２の筐体５の内部は空洞となっており、この内部には後述する液化手段１２の冷却配管１５が挿し込まれている。そして、この冷却配管１５の外周面と筐体５の開口部の内周縁との間にもベアリング部２６とシール部２７とが設けられており、円筒状の筐体５は冷却配管１５に対しても回転自在となっている。具体的には、筐体５の内部は、第１実施形態と同様に外部から気密状に隔離した密閉空間であって、予め真空排気された上でこの減圧空間１３内には第１実施形態と同様に冷却媒体が封入されており、プラズマ発生電極８の背面（筐体５の内周面）で液体の冷却媒体を気化できるようになっている。また、減圧空間１３には、背面で気化した冷却媒体の蒸気を液化面１４と接触させて熱交換することにより液化させる液化手段１２が設けられている。

液化手段１２は、第１実施形態と同様に筐体５内に設けられたプラズマ発生電極８の背面で気化した冷却媒体の蒸気を、冷却水を循環させることで冷却された液化面１４に接触させて熱交換することによって、液体の冷却媒体に液化（凝縮）させるものである。第２実施形態の液化手段が第１実施形態と異なっている点は、冷却配管１５が円筒状の筐体５内に挿し込めるように棒状に形成されており、冷却配管１５の表面（外周面）が液化面１４とされている点である。

具体的には、冷却配管１５は、筐体５の内部に配備された円筒状の配管であって、水平
方向に軸心を向けるようにして円筒状の筐体５の軸心位置に配備されている。冷却配管１５は、互いに径が異なる円筒を同心状に且つ内外二重に組み合わせたような構造となっており、内側の円筒配管１７内を通って基端側（左側）から先端側（右側）に向かって流通してきた低温の冷却水が、内側の円筒配管１７（冷却配管１５）の先端で内側の円筒配管１７内から外側の円筒配管１８内に移動し、外側の円筒配管１８内を通って先端側（右側）から基端側（左側）に向かって戻る構成となっている。

液化面１４は、上述した冷却配管１５のうち外側の円筒配管１８の外周面に設けられていて、内側及び外側の円筒配管１７、１８を流れる冷却水、特に外側の円筒配管１８を流れる冷却水によって冷却されて冷却媒体の蒸気を液化できるようになっている。この液化面１４で冷却されて液化した冷却媒体は、冷却配管１５の外周面を伝って流れ落ち、冷却配管１５の下方に設けられたプラズマ発生電極８の内面に滴り落ちる。このようにして内面に滴り落ちた冷却媒体は、筐体５の回転に伴って均等に筐体５の内周面（プラズマ発生電極８の背面）に塗り広げられ、再び気化に供される。

ところで、第２実施形態の筐体５の内部にも、第１実施形態と同様に磁場発生機構１１を設けることができる。この場合、磁場発生機構１１は、図５に仮想線で示すように、筐体５の内部であって冷却配管１５の下方または側方のいずれか、プラズマＰを発生させたい位置に対応して設ければよい。
以上、第２の実施形態は、円筒状のプラズマ発生源２がロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源である場合を例にとり説明を実施したが、プラズマＣＶＤ装置やエッチング装置にも適用可能である。例えば、プラズマＣＶＤ装置であって、特開２００８−１９６００１号公報に開示されるような、回転円筒電極をプラズマ発生源として使用すると共に、フィルム状の基板をその表面に巻き付けて、円筒電極の回転と共にフィルムを真空中で搬送しながら、フィルム上に皮膜形成を行うような装置の、回転円筒状プラズマ発生源（成膜ロール）の冷却機構として使用することが出来る。この場合は、ロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源の場合とは、プラズマ発生電極８がターゲット材ではなく蒸発しないこと、基板Ｗがフィルム状でありプラズマ発生電極８に密着して巻き付けられており、スパッタ法ではなくプラズマＰで原料ガスを分解しフィルムに蒸着するプラズマＣＶＤ法を用いている等の相違点はある。しかしながら、前記の回転円筒を有するプラズマ発生源２は真空チャンバ４の中に設置されており、発生したプラズマＰのエネルギがフィルム基板を介して回転する円筒状プラズマ発生電極８に伝達されて冷却の必要性があり、内部に回転しない磁場発生機構も設けられており、ロータリーマグネトロンスパッタ蒸発源と基本構造は同一であり、本発明の冷却機構の適用が有効である。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態のプラズマ発生源２の冷却機構１について説明する。

図６に示すように、第３実施形態の冷却機構１は、内部が空洞とされた筐体５から構成されるプラズマ発生源２に連通する拡張部３０を有しており、この拡張部３０と筐体５の内部空間とを合わせた空間が減圧空間１３とされている。この減圧空間１３には、プラズマ発生電極８の背面で気化することで、プラズマ発生電極８から熱（気化熱）を奪う冷却媒体が封入されており、拡張部３０には、気化した冷却媒体を液化するための液化手段１２が設けられている。

第３実施形態における他の構成、例えば真空チャンバ４の構成など、またプラズマの発生に伴ってプラズマ発生源２に熱が発生する点などは、第１実施形態や第２実施形態と略同様である。それ故、以下では、第３実施形態の特徴である拡張部３０について詳しく説明を行う。
図６に示すが如く、第３実施形態のプラズマ発生源２は、第１実施形態や第２実施形態と同様に内部が空洞（空洞部３１）とされた筐体５から構成される。筐体５の上部中央からは、上下に伸びる短尺且つ管状の連通部３３が延設されており、この連通部３３は、真空チャンバ４の上壁を貫通し外部に延びている。連通部３３は、筐体５や拡張チャンバ３２（詳細は後述）に比べて小径とされ、筐体５と拡張チャンバ３２との間で冷却媒体の流通を可能としている。

一方、拡張チャンバ３２は真空チャンバ４の上壁に隣接するように設けられ、この拡張チャンバ３２の内部が拡張部３０とされている。拡張チャンバ３２には、真空チャンバ４内から延設されてきた連通部３３が接続され、空洞部３１と拡張部３０とが連通するようになる。この連通した空間が減圧空間１３とされている。すなわち、本実施形態は、減圧空間１３を真空チャンバ４の外部に拡張した構成となっている。

拡張チャンバ３２の内部には、気化した冷却媒体を液化するための液化手段１２が設けられている。液化手段１２は、冷却媒体を冷却して液化させる冷却コイル３６（熱交換器）から構成されている。この冷却コイル３６には、拡張チャンバ３２の外側に設けられたクーリングタワーなどの冷却系統（図示省略）から冷却配管を介して冷媒が流通している。つまり、第３実施形態の冷却機構１では、この冷媒によって冷却された冷却コイル３６の表面が、冷却媒体の蒸気を液化させる液化面１４となっている。

次に、上述した拡張部３０を備えた冷却機構１を用いた冷却方法について述べる。
第１実施形態と同様に、プラズマ発生源２のプラズマ発生電極８の近傍にプラズマＰを発生させてスパッタ成膜処理を行う場合を考える。このようなプラズマＰの発生に際しては、プラズマ発生電極８の表面に多量の熱が発生する。
このようにプラズマ発生電極８で発生した熱は、プラズマ発生電極８の背面（バッキングプレート７の上面）に伝わる。この背面には、液体の冷却媒体が膜状に積層された状態で存在しており、熱が伝わると液体の冷却媒体が気化して、冷却媒体の蒸気に変化する。この冷却媒体の気化に合わせてプラズマ発生電極８の背面から気化熱が奪われ、気化熱が奪われることでプラズマ発生電極８が冷却される。

このようにしてプラズマ発生電極８の背面で気化した蒸発は、筐体５内の空洞部３１の上側に集まり、空洞部３１の上側壁面に開口した連通部３３を通過して上方に移動し、拡張部３０に入る。そして、真空チャンバ４の外側に設けられた拡張部３０に移動した冷却媒体の蒸気は、拡張部３０内に設けられた冷却コイル３６により冷却される。具体的には、冷却コイル３６の表面では冷却媒体の蒸気が凝縮されて液体の冷却媒体に戻り（液化し）、液体となった冷却媒体が落ちて拡張部３０（拡張チャンバ３２）の底部に溜まる。この液体の冷却媒体に戻る際に、プラズマ発生電極８の背面から奪われた気化熱が液化面１４を介して冷却配管の冷媒に移動し、クーリングタワーを介して外部に排熱される。

そして、液体に戻った冷却媒体は、拡張部３０の底部から連通部３３の内壁面を伝って下方に流れ落ち、筐体５内の空洞部３１に戻って空洞部３１の底部に溜まることになる。このようにして減圧空間１３の中では空洞部３１で蒸発した冷却媒体が気化し、気化した冷却媒体が拡張部３０で液化するというサイクルを交互に繰り返し、プラズマ発生電極８で発生した熱が冷却機構の外部に効率的に排熱される。

このようにプラズマ発生電極８よりやや離れた位置であって真空チャンバ４の外側に拡張部３０を設け、この拡張部３０に冷却コイル３６を設けて冷却を行う構成とすることで、幾つかのメリットが生じるようになる。例えば、拡張部３０をプラズマ発生電極８の背面側以外の場所に設けることができるので、バリエーションに富んだ装置構成を採用でき、冷却機構１の設計の幅を広げることが可能となる。

また、真空チャンバ４の外部に設けられた拡張部３０で冷却媒体の冷却を行うようにすれば、外部に排熱する場所を真空チャンバ４の外側に移動させることができ、プラズマ発生電極８を備えた筐体５の容積を小さくすることが可能となる。つまり、第３実施形態の冷却機構１では、筐体５の容積が小さくなった分だけ、真空チャンバ４をコンパクトなものにすることが可能となり、例えば真空チャンバ４内を減圧する時間を大幅に短縮できるといった作用効果や冷却機構の構成を簡便なものにすることができる。

なお、図７、図８に示す如く、第３実施形態の拡張部３０を設ける位置は、プラズマ発生電極８の上方でなくてもよく、筐体５やプラズマ発生電極８の設置方向に合わせて適宜変更することができる。
例えば、図７（ａ）に示すように、プラズマ発生電極８が左右方向を向くように配備された筐体５（言い換えれば、プラズマ発生電極８が左右方向を向くプラズマ発生源２）に対して拡張部３０を設ける場合には、筐体５の上部側から、水平方向に沿ってプラズマ発
生電極８から離れると共に上方に向かって緩やかに傾斜するように連通部３３を設け、連通部３３の先端を真空チャンバ４の外側まで伸ばすようにする。

そして、この真空チャンバ４の外側に設けられた拡張チャンバ３２に連通部３３を接続させ、拡張チャンバ３２の内部である拡張部３０と連通させるようにする。その上で、拡張部３０の内部に上述したような冷却コイル３６を設ければ、筐体５で気化した冷却媒体を拡張部３０の内部で液化させることが可能となり、図６に示す冷却機構１と同様な作用効果を発揮させることができる。

なお、図７（ａ）に示すような冷却機構１を採用した場合には、プラズマ発生電極８が水平方向に電極面を向けるように切り立って設けられているので、水平方向に沿って配備された場合のようにプラズマ発生電極８の表面に対して液体の冷却媒体を均等に広げることが困難になる。そこで、図７（ｂ）の冷却機構１では、拡張部３０の底部に冷却コイル３６で液化した冷却媒体をトラップし貯留する液だめ部３４を設け、この液だめ部３４からプラズマ発生電極８の上端まで冷却媒体を流下させる１又は複数のチューブ３５を設けている。

このような液だめ部３４やチューブ３５を設けてプラズマ発生電極８の上端に液体の冷却媒体を供給すれば、プラズマ発生電極８の上端に供給された液体の冷却媒体が電極面に沿って下方に流れ落ち、流れ落ちる際に電極面に沿って液体の冷却媒体が広がるため、液体の冷却媒体をプラズマ発生電極８の電極面の全面に亘って均等に広げることが可能となる。

また、図８に示すように、水平を向く軸心回りに回転自在に配備されたロール状のプラズマ発生電極８やその表面に積層されたプラズマ発生源２を冷却する冷却機構１に、拡張部３０を設ける場合には、次のような構成を採用することもできる。
すなわち、図８に示す冷却機構１が第２実施形態と異なる点は、プラズマ発生源２が軸心を水平方向に向けて配備された円筒状の筐体５とされており、この円筒状の筐体５の回転軸心と同軸状に管状の連通部３３が一方側から差し込まれるように設けられ、この連通部３３が、真空チャンバ４の外側に設けられた拡張部３０に繋がっていることである。

具体的には、図８の冷却機構１では、筐体５の端面は側方（図例では左方）に向かって開口しており、この開口部の内周縁にベアリング部２６とシール部２７とが設けられている。このベアリング部２６及びシール部２７を設けることにより、連通部３３が位置不動のまま、円筒状の筐体５は水平方向を向く軸回りに機密性を保持したまま回動可能となっている。また、連通部３３は、水平方向に沿って配備された円管状の部材であり、筐体５に差し込まれた側とは反対側の端部は、拡張チャンバ３２の下端側に連通している。さらに、拡張チャンバ３２は、内部が空洞とされた筺状の部材であって、その内部には図６や図７の場合と同様に冷却コイル３６が配備されている。

この変形例の作動態様は、前述した例と略同様であるため、説明は省略する。
なお、変形例を含む第３の実施形態の冷却機構１では、冷却媒体の蒸気を液化させる方式として、図６〜図８に示したように拡張部３０に冷却コイル３６を設けて、この冷却コイル３６内に冷却した冷媒を流通させることで、冷却媒体の蒸気を液化させるものを例示した。このような冷却コイル３６を設けて気体の冷却媒体を液化すれば、拡張チャンバ３２の内部が減圧状態となり、ポンプなどの手段を設けなくても筐体５内で発生した気体の冷却媒体を拡張部３０側に吸い上げることが可能となる。それゆえ、冷却媒体の蒸気を液化させる方式として、特に冷却コイル３６を採用するのが好ましい。

しかし、冷却媒体の蒸気を液化させる方式には、他の手段を採用することもできる。例えば、冷却コイル３６に代えて、シェル＆チューブ式あるいはプレート式の熱交換器などを設けても良いし、拡張部３０（拡張チャンバ３２）の壁面に冷却配管などを巡らせて壁面を直接冷却する方式も有効である。また、減圧空間１３に貯留された冷却媒体と同じ種類の冷却媒体を新たに拡張部３０の内部に供給して、新たに供給される冷却媒体を用いて拡張部３０を直接冷却することも可能である。なお、このように冷却媒体を新たに拡張部３０の内部に供給する場合は、減圧空間１３内に存在する冷却媒体の量を一定に保つように、熱交換後の冷却媒体を拡張部３０の外部に排出する手段を別途設けるのが好ましい。

ところで、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

例えば、上述した冷却機構１は、いずれも冷却媒体として水を採用することが好ましいものの、水以外の物質を用いることもできる。
また、冷却配管１５を介して回収された冷却水については、再び冷却などを行うことで液化手段１２の冷却水として再利用することもできる。
また、第２実施形態のプラズマ発生源２において、プラズマ発生源２は水平を向く軸心回りに回転自在に配備されていたが、これには限定されない。プラズマ発生源２は斜めを向く軸心回りに回転自在に配備されていてもよい。

また、第３の実施形態に関しては、減圧空間１３を拡張するために、連通部３３を設けており、このため、一旦空間が狭まった領域（空洞部３１）と拡張部３０とが明確に分かれている。しかしながらこの構成に限定されるものではなく、空洞部３１を真空チャンバ４の外側に膨張させるようにして拡張部３０を形成し、減圧空間１３を広げてもよい。なお、この構成であると真空チャンバ４に大きな開口を設ける必要がある。

１ 冷却機構
２ プラズマ発生源
３ 真空成膜装置
４ 真空チャンバ
５ 筐体
６ 筐体本体
７ バッキングプレート（バッキングチューブ）
８ プラズマ発生電極
９ ターゲット
１０ プラズマ発生防止シールド
１１ 磁場発生機構
１２ 液化手段
１３ 減圧空間
１４ 液化面
１５ 冷却配管
１６ 液化部材
１７ 内側の円筒配管
１８ 外側の円筒配管
２３ 開口部
２４ 外側のベアリング部
２５ 外側のシール部
２６ 内側のベアリング部
２７ 内側のシール部
３０ 拡張部
３１ 空洞部
３２ 拡張チャンバ
３３ 連通部
３４ 液だめ部
３５ チューブ
３６ 冷却コイル
Ｐ プラズマ
Ｗ 基板

Claims (14)

1. 内部が真空排気された真空チャンバ内に設けられると共にこの真空チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生源を冷却するために用いられるプラズマ発生源の冷却機構であって、
   前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側には減圧空間が設けられており、
   前記減圧空間には、一旦内部を真空に排気した上で、プラズマ発生電極の背面側で気化することで前記プラズマ発生電極から熱を奪う冷却媒体が封入されていて、
   前記減圧空間には、気化した冷却媒体を液化するための液化手段が設けられていることを特徴とするプラズマ発生源の冷却機構。
2. 前記プラズマ発生源は、平板状の筐体を有しており、
   前記平板状の筐体の内部が前記減圧空間とされ、
   前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、
   前記プラズマ発生電極の対向側に、液化手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
3. 前記プラズマ発生源は、平板状の筐体を有しており、
   前記平板状の筐体の内部が前記減圧空間とされ、
   前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、
   前記減圧空間の内部に液化手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
4. 前記プラズマ発生電極は、円筒状の筐体を有しており、
   前記筐体の内部が前記減圧空間とされ、
   前記筐体の外周面が前記プラズマ発生電極とされていて、前記円筒状の筐体の軸心位置に、液化手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
5. 前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側の空間と、この空間に連通した拡張部とが、減圧空間とされており、
   前記拡張部に、気化した冷却媒体を液化するための液化手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ発生源の冷却機構。
6. 前記減圧空間を構成する拡張部は、真空チャンバの外部にあることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
7. 前記プラズマ発生源は、平板状の筐体とこれに接続された拡張部を有しており、
   前記平板状の筐体の内部と前記拡張部が連通した状態で前記減圧空間とされ、
   前記筐体を構成する外壁面の一つが前記プラズマ発生電極とされていて、
   前記拡張部に液化手段が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
8. 前記拡張部が、プラズマ発生電極の上方に位置することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
9. 前記プラズマ発生電極は、円筒状の筐体と筐体の軸心位置から真空チャンバの外部に伸びる拡張部を有しており、
   前記筐体の内部と前記拡張部が連通した状態で前記減圧空間とされ、
   前記筐体の外周面が前記プラズマ発生電極とされていて、
   前記拡張部に、液化手段が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
10. 前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面は、前記液体の冷却媒体を重力の作用で背面の全面に亘って均等に広げることができるように、水平に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１〜３、５〜８のいずれかに記載のプラズマ発生源の冷却機構。
11. 前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面には、前記液体の冷却媒体を毛細管現象の作用で背面の全面に亘って均等に広げることができるように、前記冷却媒体を案内する溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ発生源の冷却機構。
12. 前記円筒状のプラズマ発生源の筐体は、軸心回りに回転自在に配備されており、
    筐体の回転に伴ってプラズマ発生電極の内周面全面に液体の冷却媒体を塗り広げ可能に構成されている請求項４または９に記載のプラズマ発生源の冷却機構。
13. 前記円筒状のプラズマ発生源の筐体は、水平な軸心回りに回転自在に配備されており、
    前記筐体の下側に凝縮して溜まった液体の冷却媒体を、筐体の回転に伴って筐体の内周面に均等に塗り広げ可能に構成されている請求項４、９、１２のいずれかに記載のプラズマ発生源の冷却機構。
14. 内部が真空排気された真空チャンバ内に設けられると共にこの真空チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生源を冷却するために用いられるプラズマ発生源の冷却方法であって、
    前記プラズマ発生源のプラズマ発生電極の背面側に減圧空間を設けて、一旦内部を真空に排気した上で、プラズマ発生電極の背面側で気化することで前記プラズマ発生電極から熱を奪う冷却媒体を封入しておき、前記減圧空間に気化した冷却媒体を液化するための液化手段を設けておいて、
    前記減圧空間に封入された液体の冷却媒体をプラズマ発生源の背面で気化させて蒸気に変化させ、気化した冷却媒体を液化手段で液化して液体の冷却媒体に戻すことにより、プラズマ発生源のプラズマ発生電極から熱を奪うことを特徴とするプラズマ発生源の冷却方法。