DE4239218C2 - Arrangement for preventing flashovers in a plasma process room - Google Patents

Arrangement for preventing flashovers in a plasma process room

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DE4239218C2 DE19924239218 DE4239218A DE4239218C2 DE 4239218 C2 DE4239218 C2 DE 4239218C2 DE 19924239218 DE19924239218 DE 19924239218 DE 4239218 A DE4239218 A DE 4239218A DE 4239218 C2 DE4239218 C2 DE 4239218C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Verhindern von Überschlägen in einem Plasma-Prozessraum, in dem Substrate geätzt oder beschichtet werden.The invention relates to an arrangement for preventing rollovers in one Plasma process room in which substrates are etched or coated.

Zum Beschichten oder Ätzen von Substraten sind zahlreiche Verfahren bekannt. Ein häufig zum Einsatz kommendes Verfahren besteht darin, daß aus einem Plasma heraus geladene Teilchen mittels einer elektrischen Spannung auf das Substrat hin beschleunigt werden, wo sie sich entweder niederschlagen oder Teilchen herausschlagen.Numerous methods are known for coating or etching substrates. On A frequently used method is that out of a plasma charged particles accelerated towards the substrate by means of an electrical voltage where they either settle or particles come out.

Werden die Substrate mit Hilfe des sogenannten Kathodenzerstäubungs-Verfahrens be­ schichtet, bei dem an einer Kathode ein zu zerstäubendes Material angebracht ist, so tre­ ten insbesondere dann Überschlagsprobleme auf, wenn es sich um eine reaktive Be­ schichtung handelt. Bei der reaktiven Beschichtung reagieren die aus dem Elektroden­ material, dem sogenannten Target, herausgeschlagenen Teilchen mit Gasen oder ande­ ren im Plasmaraum befindlichen Stoffen. Auf dem Substrat schlägt sich dann nicht das Targetmaterial selbst, sondern das Reaktionsprodukt nieder.Be the substrates using the so-called cathode sputtering process layers, in which a material to be atomized is attached to a cathode, so tre arisen especially when there is a reactive loading stratification acts. The reactive coating reacts from the electrodes material, the so-called target, knocked out particles with gases or other substances in the plasma room. That doesn't work on the substrate Target material itself, but the reaction product.

Haben die zerstäubten Materialien eine hohe Affinität zu dem Reaktivstoff, mit dem sie reagieren, so besteht das Problem, daß neben dem Substrat selbst auch Teile der Be­ schichtungsanlage, z. B. die Innenwand der Prozeßkammer oder Teile von Blenden mit dem Reaktionsprodukt beschichtet werden. Ist das Reaktionsprodukt ein elektrischer Nichtleiter, z. B. SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2 oder ZnO, so kommt es oft zu gefährlichen elektrischen Entladungen, dem sogenannten Arcing. If the atomized materials have a high affinity for the reactive substance with which they react, the problem is that in addition to the substrate itself, parts of the coating system, for. B. the inner wall of the process chamber or parts of panels are coated with the reaction product. If the reaction product is an electrical non-conductor, e.g. B. SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 or ZnO, there are often dangerous electrical discharges, the so-called arcing.

Dies ist u. a. dadurch bedingt, daß sich die elektrischen Nichtleiter auch auf der Kathode ablagern und dort Potentialsprünge verursachen.This is u. a. due to the fact that the electrical non-conductors are also on the cathode deposit and cause potential jumps there.

Arcing verursacht ein unkontrolliertes Abplatzen oder Verdampfen von Targetmaterial und/oder Reaktionsprodukten vom Target und kann zu Beschädigungen des Targets selbst als auch zu erheblichen Qualitätseinbußen des abzuscheidenden Schichtmaterials durch sogenannte "Pinhole"-Bildung führen.Arcing causes the target material to flake or evaporate in an uncontrolled manner and / or reaction products from the target and can damage the target itself as well as to considerable losses in quality of the layer material to be deposited through so-called "pinhole" formation.

Es ist bereits eine Gleichstromversorgung für Kathodenzerstäubungsanlagen bekannt, die einen eingeprägten Gleichstrom liefert (DE-A-35 38 494). Hierbei ist einer Gleich­ stromquelle ein Eingangstiefsetzsteller nachgeschaltet, dessen beide Ausgangsklemmen über einen Kurzschlußschalter überbrückt sind.A direct current supply for cathode sputtering systems is already known, which delivers an impressed direct current (DE-A-35 38 494). Here is one downstream an input step-down converter, the two output terminals are bridged by a short-circuit switch.

Bei einer anderen bekannten Gleichstromversorgung wird beim Auftreten eines Über­ schlags im Plasma der Entladungsbogen unterdrückt und das Plasma anschließend wie­ der regeneriert (FR-A-2 648 001). Dies geschieht durch Beaufschlagung der Elektroden mit Impulsen, die von einem Hochfrequenzgenerator erzeugt werden, der seinerseits von einem Meßkreis gesteuert wird, der eine Steuer-Stromstärke mißt und regelt.In another known DC power supply, when an over occurs in the plasma suppresses the discharge arc and then the plasma as which regenerates (FR-A-2 648 001). This is done by applying the electrodes with pulses generated by a high frequency generator which in turn is from a measuring circuit is controlled, which measures and regulates a control current.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, mit dem die bei einem Überschlag auftretende nie­ drige Impedanz wieder auf einen normalen Wert gebracht werden kann (US-A-4 936 960). Bei diesem Verfahren wird bei Auftreten eines Überschlags die Leistungszufuhr zunächst durch eine Vorspannung unterbrochen und anschließend wieder progressiv zu­ geführt.Furthermore, a method is known with which the one that never occurs in the event of a rollover third impedance can be brought back to a normal value (US Pat. No. 4,936 960). With this procedure, the power supply is activated when a rollover occurs first interrupted by a preload and then progressively closed again guided.

Desweiteren ist eine Stromversorgung für eine Glimmentladungskammer bekannt, die ein Kurzschlußelement parallel zu einem Gleichrichter aufweist und bei der ein Thyris­ tor vorgesehen ist, der die Sekundärwicklung eines Transformators teilweise kurz­ schließt, wenn in der Kammer eine Entladung auftritt (GB-A-2 045 553). Furthermore, a power supply for a glow discharge chamber is known has a short-circuit element in parallel with a rectifier and in which a thyris Tor is provided, the short of the secondary winding of a transformer closes when a discharge occurs in the chamber (GB-A-2 045 553).  

Ferner wurde auch noch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats vorgeschlagen, bei dem die Kathode eines Magnetrons periodisch für kurze Zeitspannen auf positives Potential gelegt wird, wobei die Frequenz des periodischen Umpolens in Abhängigkeit von der abzuscheidenden Schicht einstellbar ist (P 42 02 425.0). Nachteilig ist hierbei, daß mehrere Schalter vorgesehen werden müssen, um die Kathoden-Anode-Strecke stromfrei zu schalten und umzupolen.Furthermore, a method for coating a substrate has also been proposed, where the cathode of a magnetron is periodically positive for short periods of time Potential is set, the frequency of the periodic polarity reversal depending of the layer to be deposited is adjustable (P 42 02 425.0). The disadvantage here is that multiple switches must be provided to route the cathode to anode switch off and reverse polarity.

In der Entgegenhaltung DE 39 42 560 A1 ist ein Hochfrequenzgenerator für einen Plas­ ma erzeugenden Verbraucher beschrieben. Zwar weist dieser Generator Schalter auf, doch ist über die räumliche Anordnung dieses Schalters nichts ausgesagt.Document DE 39 42 560 A1 describes a high-frequency generator for a plasma ma generating consumers described. Although this generator has switches, however, nothing is said about the spatial arrangement of this switch.

Schließlich ist auch noch eine Anordnung bekannt, mit der ein Arcing verhindert wer­ den soll (DE 91 09 503 U1). Tritt hier ein Überschlag auf, so wird der Strom begrenzt und anschließend die speisende Energiequelle abgeschaltet. Eine Arc-Verbindung durch die Steuerung von Wechselimpulsen ist nicht vorgesehen.Finally, an arrangement is known which prevents arcing that should (DE 91 09 503 U1). If a flashover occurs here, the current is limited and then switched off the feeding energy source. An arc connection through the control of alternating pulses is not provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung zum Verhindern von Überschlägen in einem Plasma-Prozessraum Schaltmittel zu verwenden, die sich selbst nicht im Prozessraum befinden. The invention has for its object in an arrangement for preventing Rollovers in a plasma process room to use switching means that self are not in the process room.  

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in accordance with the features of patent claim 1.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch eine künst­ liche externe Entladung einer natürlichen internen Entladung vorgebeugt wird. Hierzu ist nur ein einziger Schalter in Verbindung mit einem Umschwingkreis erforderlich.The advantage achieved by the invention is, in particular, that an art external internal discharge is prevented. For this only a single switch in connection with an oscillating circuit is required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in following described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Anzahl von Überschlägen bei herkömmli­ chen Sputteranlagen in Abhängigkeit von der Zeit; Figure 1 is a graphical representation of the number of rollovers in Chen Chen Chen sputtering systems as a function of time.

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Blockschaltbild-Anordnung zum Erzeugen von Kurzschlüssen; Figure 2 is a block diagram of inventive arrangement for generating short circuits.

Fig. 3 eine weitere Anordnung zur Erzeugung von Kurzschlüssen, die konkrete Bauelemente aufweist; Fig. 3 comprises a further arrangement for the generation of short circuits, the concrete components;

Fig. 4a eine graphische Darstellung der Anzahl von Überschlägen in Sputteranlagen beim Einsatz der Anordnung nach den Fig. 2 und 3; 4a is a graphical representation of the number of arcing in sputtering when using the arrangement according to Figures 2 and 3..;

Fig. 4b die Zahl der Auslöseimpulse über der Zeit. Fig. 4b the number of trigger pulses over time.

In der Fig. 1 ist der Kurvenverlauf dargestellt, der sich ergibt, wenn man die Anzahl der Überschläge in einer herkömmlichen Sputteranlage über der Zeit aufträgt. Man erkennt hierbei, daß bis zu einer bestimmten Zeit t1 nur einige wenige Überschläge in unregel­ mäßigen zeitlichen Abständen stattfinden. Vom Zeitpunkt t1 an nehmen die Überschlä­ ge sehr stark zu, so daß zum Zeitpunkt t2 der Sputtervorgang erheblich gestört ist. In der Zeit t3 - t2 erfolgt deshalb das sogenannte Freisputtern, bei dem Reaktivgaszufuhr für einen bestimmten Zeitraum unterbrochen wird. Hierdurch lösen sich die elektrisch nichtleitenden Teilchen von der Kathode, so daß diese wieder betriebsfähig wird.In FIG. 1, the curve is shown which is obtained when applying the number of flashovers in a conventional sputtering system over time. It can be seen here that up to a certain time t 1 only a few rollovers take place at irregular time intervals. From time t 1 on, the rollovers increase very sharply, so that at time t 2 the sputtering process is considerably disturbed. The so-called free sputtering therefore takes place in the time t 3 -t 2 , in which the reactive gas supply is interrupted for a certain period of time. As a result, the electrically non-conductive particles detach from the cathode so that it becomes operational again.

Der Vorgang des Freisputterns, der den Produktionsprozeß unterbricht, kann indessen entfallen, wenn eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 zum Einsatz kommt.The process of free sputtering, which interrupts the production process, can, however, be omitted if a circuit arrangement according to the invention according to FIG. 2 is used.

In dieser Figur ist ein Substrat 1 dargestellt, das mit einer dünnen Schicht 2 aus einem Oxid, z. B. Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid, versehen werden soll. Diesem Substrat 1 liegt ein Target 3 gegenüber, das zu zerstäuben ist. Das Target 3 steht über eine Platte 4 mit einer Elektrode 5 in Verbindung, die auf einem Joch 6 ruht, das zwischen sich und der Platte 4 Magnete 7, 8, 9 einschließt.In this figure, a substrate 1 is shown, which is coated with a thin layer 2 of an oxide, e.g. B. silicon dioxide or aluminum oxide to be provided. This substrate 1 is opposite a target 3 which is to be atomized. The target 3 is connected via a plate 4 to an electrode 5 , which rests on a yoke 6 , which includes magnets 7 , 8 , 9 between itself and the plate 4 .

Die auf das Target 3 gerichteten Polaritäten der Pole der Magnete 7, 8, 9 wechseln sich ab, so daß jeweils die Pole der beiden äußeren Magnete 7, 9 mit den Polen des innenlie­ genden Magneten 8 etwa kreisbogenförmige Magnetfelder durch das Target bewirken. Diese Magnetfelder verdichten das Plasma vor dem Target 3, so daß es dort, wo die Magnetfelder das Maximum ihrer Kreisbögen aufweisen, seine größte Dichte hat.The polarities of the poles of the magnets 7 , 8 , 9 directed at the target 3 alternate, so that the poles of the two outer magnets 7 , 9 with the poles of the inner magnet 8 cause approximately circular magnetic fields through the target. These magnetic fields compress the plasma in front of the target 3 , so that it has its greatest density where the magnetic fields have the maximum of their circular arcs.

Die Ionen im Plasma werden durch ein elektrisches Feld beschleunigt, das sich aufgrund einer Gleichspannung aufbaut, die von einer Gleichstromquelle 10 abgegeben wird. Die­ se Gleichstromquelle 10 ist mit ihrem negativen Pol über eine Leitung 28 mit der als Kathode wirkenden Elektrode 5 und mit ihrem positiven Pol über eine Leitung 40 mit einer Anode 44 verbunden. Das elektrische Feld steht senkrecht auf der Oberfläche des Targets 3 und beschleunigt die positiven Ionen des Plasmas in Richtung auf dieses Target. Hierdurch werden Partikel aus dem Target 3 herausgeschlagen, und zwar insbe­ sondere zwischen den Magneten 7, 8 bzw. 8, 9, so daß sich dort Erosionsgräben 13, 14 bilden. Die zerstäubten Partikel des Targets 3 wandern vorwiegend in Richtung auf das Substrat, wo sie sich als dünne Schicht 2 niederschlagen.The ions in the plasma are accelerated by an electric field that builds up on the basis of a direct voltage that is emitted by a direct current source 10 . The se direct current source 10 is connected with its negative pole via a line 28 to the electrode 5 acting as a cathode and with its positive pole via a line 40 with an anode 44 . The electric field is perpendicular to the surface of the target 3 and accelerates the positive ions of the plasma in the direction of this target. As a result, particles are knocked out of the target 3 , in particular between the magnets 7 , 8 and 8 , 9 , respectively, so that erosion trenches 13 , 14 form there. The atomized particles of the target 3 migrate predominantly towards the substrate, where they are deposited as a thin layer 2 .

Beim reaktiven Sputtern bilden die Teilchen mit einem Reaktivgas eine Verbindung, die sich auf dem Substrat 1 niederschlägt.In reactive sputtering, the particles form a compound with a reactive gas, which is deposited on the substrate 1 .

Beispielsweise kann über einen Sauerstoffbehälter 16 und ein Ventil 18 über eine Leitung 23 Sauerstoff als Reaktivgas in den Plasmaraum geführt werden, der sich mit dem abgesputterten Silizium oder Aluminium des Targets 3 zu Siliziumoxid oder Alu­ miniumoxid verbindet, was sich hierauf auf dem Substrat 1 niederschlägt.For example, via an oxygen container 16 and a valve 18, oxygen can be conducted as a reactive gas into the plasma space via a line 23 , which connects to the sputtered silicon or aluminum of the target 3 to form silicon oxide or aluminum oxide, which is then reflected on the substrate 1 .

Aus einem Argonbehälter 17 und über ein Ventil 19 und eine Leitung 22 kann Argon in eine Prozeßkammer 15a gelangen, wo es ionisiert wird und die für den Sputterprozeß notwendigen Ionen liefert. Da Argon selbst keine chemischen Verbindungen eingeht, stört es den Aufbau von Oxiden nicht.From an argon container 17 and via a valve 19 and a line 22 , argon can get into a process chamber 15 a, where it is ionized and supplies the ions necessary for the sputtering process. Since argon itself does not form any chemical compounds, it does not interfere with the build-up of oxides.

Die eigentliche Prozeßkammer 15a ist von einem Gehäuse 25 umgeben, auf dem die Elektrode 5 ruht.The actual process chamber 15 a is surrounded by a housing 25 on which the electrode 5 rests.

Zwischen der Wandung 24 der Prozeßkammer 15 und der Anode 44 ist ein Detektor 34 angeordnet, der die zwischen Target 3 und Anode 44 stattfindenden Überschläge er­ kennt. Jeden erkannten Überschlag meldet er an eine Auswerteschaltung 35, welche z. B. die Anzahl der Überschläge zählt. Ist eine bestimmte Anzahl von Überschlägen er­ reicht, so betätigt die Auswerteschaltung einen Schalter 36, mit dem ein elektrischer Energiespeicher 37 zugeschaltet ist. Dieser Energiespeicher 37 ist umgekehrt gepolt wie die eigentliche Stromversorgung 10. Das negative Potential dieses Energiespeichers 37 ist größer als das positive Potential der Stromversorgung 10, so daß sich das Potential der Kathode 5 umkehrt. Entsprechendes gilt für das Potential der Anode 44.Between the wall 24 of the process chamber 15 and the anode 44 , a detector 34 is arranged, which he knows the flashovers that take place between target 3 and anode 44 . Each detected rollover it reports to an evaluation circuit 35 which, for. B. counts the number of rollovers. If a certain number of rollovers is sufficient, the evaluation circuit actuates a switch 36 with which an electrical energy store 37 is connected. This energy store 37 has the opposite polarity as the actual power supply 10 . The negative potential of this energy store 37 is greater than the positive potential of the power supply 10 , so that the potential of the cathode 5 is reversed. The same applies to the potential of the anode 44 .

Durch die sich zwischen Anode 44 und Kathode 4 ergebende Spannungsumkehr findet eine Entladung der Isolierschichten auf der Kathode statt.The voltage reversal that occurs between anode 44 and cathode 4 causes the insulating layers to discharge on the cathode.

Durch Öffnen und Schließen des Schalters 36 können Impulsspannungen auf die Katho­ de 5 gegeben werden. Die Häufigkeit dieser Impulse kann fest vorgegeben oder nach Bedarf variabel einstellbar sein. Bei einer einstellbaren Impulsfrequenz kann z. B. die Auswerteschaltung 35 nach einer bestimmten Zeit T2 nach Auftreten eines Überschlags einen Impuls über den Schalter 36 ausgeben, um den nächsten Überschlag zu verhin­ dern. Mit dieser Frequenz f = 1/T2 der Entladepulse wird dann der Betrieb fortgesetzt. Tritt nach dem n-ten Entladepuls ein Arc auf, so wird die Frequenz der Pulse entspre­ chend höher gesetzt. Treten für eine gewisse Zeit keine Überschläge auf, so kann die Frequenz wieder allmählich herabgesetzt werden, bis irgendwann ein neuer Überschlag erfolgt, worauf der Betrieb mit leicht erhöhter Frequenz fortgeführt wird.By opening and closing the switch 36 pulse voltages can be given to the Katho de 5 . The frequency of these impulses can be fixed or can be variably adjusted as required. With an adjustable pulse frequency z. B. output the evaluation circuit 35 after a certain time T 2 after the occurrence of a rollover a pulse via the switch 36 to prevent the next rollover. The operation is then continued with this frequency f = 1 / T 2 of the discharge pulses. If an arc occurs after the nth discharge pulse, the frequency of the pulses is set accordingly higher. If there are no rollovers for a certain time, the frequency can be gradually reduced again until a new rollover occurs at some point, whereupon the operation is continued with a slightly increased frequency.

Die Frequenz der Entladepulse paßt sich auf diese Weise stets dem momentanen Zu­ stand der Kathode an und ist somit eine Anzeigegröße für diesen Zustand.In this way, the frequency of the discharge pulses always adapts to the current position the cathode was on and is therefore an indicator of this condition.

Beim Wiederanfahren eines Sputterprozesses wird zweckmäßigerweise mit der zuletzt ermittelten Frequenz gestartet. Danach wird der oben geschilderte Suchvorgang für die optimale Frequenz der Entladepulse fortgesetzt.When restarting a sputtering process, it is advisable to use the last one  determined frequency started. Then the search procedure described above for the optimal frequency of the discharge pulses continued.

In der Fig. 3 ist eine Anordnung mit konkreten Bauelementen dargestellt, die bezüglich ihrer Funktionsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 entspricht. Diejenigen Bauteile, die in beiden Anordnungen identisch sind, sind mit denselben Bezugszahlen versehen. FIG. 3 shows an arrangement with specific components which corresponds to the arrangement according to FIG. 2 in terms of its functioning. Those components which are identical in both arrangements are provided with the same reference numbers.

Die allgemeine Stromversorgung ist mit 50 bezeichnet und mit ihrem positiven Ausgang über eine Drossel 51 mit der Anode 44 verbunden. Ein Kondensator 52 und ein mit die­ sem in Reihe geschalteter Widerstand 53 liegen einerseits ebenfalls an der Anode und andererseits an Masse. Der negative Ausgang der Stromversorgung 50 ist über eine In­ duktivität 54 mit der Kathode 11 verbunden, wobei an dieser Kathode auch noch ein Kondensator 55 mit seinem einen Anschluß liegt, während sein anderer Anschluß mit der Verbindungsleitung zwischen Stromversorgung 50 und Induktivität 51 verbunden ist. Ebenfalls an die Kathode 11 angeschlossen ist ein Schaltelement, z. B. ein Thyristor 56, der von der Auswerteschaltung 35 gesteuert wird. Die Anode dieses Thyristors 56 ist mit der Anode 44 verbunden.The general power supply is designated 50 and its positive output is connected to the anode 44 via a choke 51 . A capacitor 52 and a resistor 53 connected in series with the sem are also on the one hand at the anode and on the other hand to ground. The negative output of the power supply 50 is connected via an inductance 54 to the cathode 11 , with this cathode also having a capacitor 55 with its one connection, while its other connection is connected to the connecting line between the power supply 50 and the inductance 51 . Also connected to the cathode 11 is a switching element, e.g. B. a thyristor 56 , which is controlled by the evaluation circuit 35 . The anode of this thyristor 56 is connected to the anode 44 .

Der Sensor 34 erfaßt die auftretenden Überschläge zwischen der Anode 44 und dem Target 3 und meldet diese an die Auswerteschaltung 35. Diese schaltet dann, wenn be­ stimmte vorgegebene Kriterien bezüglich der Anzahl und/oder Häufigkeit der Über­ schläge erfüllt sind, den Thyristor 56 ein und nach einer vorgegebenen Zeit wieder ab. Durch das Einschalten des Thyristors 56 wird zwischen der Anode 44 und dem positi­ ven Ausgang der Stromversorgung 50 einerseits sowie zwischen der Anode 44 und dem negativen Ausgang der Stromversorgung 50 andererseits über den Kondensator 55 bzw. die Induktivität 54 eine Verbindung hergestellt. Im ersten Einschaltmoment liegt das negative Potential des Kondensators 55 an der Anode 44. Mit einer gewissen Verzöge­ rung gelangt sodann auch das negative Potential der Stromversorgung 50 über die Induktivität 54 an die Anode 44. Hierdurch wird eine Polaritätsumkehr zwischen Ka­ thode 5 und Anode 44 bewirkt, was zu einer kurzzeitigen Entladung der Isolierschichten auf der Kathode führt.The sensor 34 detects the flashovers that occur between the anode 44 and the target 3 and reports them to the evaluation circuit 35 . This turns on when certain predetermined criteria regarding the number and / or frequency of flashovers are met, the thyristor 56 on and off after a predetermined time. By turning on the thyristor 56 , a connection is established between the anode 44 and the positive output of the power supply 50 on the one hand and between the anode 44 and the negative output of the power supply 50 on the other hand via the capacitor 55 or the inductor 54 . In the first switch-on moment, the negative potential of the capacitor 55 is at the anode 44 . With a certain delay, the negative potential of the power supply 50 then reaches the anode 44 via the inductance 54 . This causes a polarity reversal between Ka method 5 and anode 44 , which leads to a short-term discharge of the insulating layers on the cathode.

Die Drossel 54 wirkt im Falle eines Kurzschlusses als Energiespeicher, während der Kondensator 55 und die Drossel 51 als Energiespeicher für die Umpolung dienen. Die Zeitkonstante der Drossel 54 beträgt einige Millisenkunden, wohingegen die Zeit­ konstante von Kondensator 55 und Drossel 51 bei einigen Mikrosekunden liegt.In the event of a short circuit, the inductor 54 acts as an energy store, while the capacitor 55 and the inductor 51 serve as an energy store for the polarity reversal. The time constant of the choke 54 is a few milliseconds, whereas the time constant of the capacitor 55 and choke 51 is a few microseconds.

Durch die Bauelemente 52 und 53 ist ein floatender Betrieb der Sputterstromversorgung möglich. Wird die Anode geerdet, können die Elemente 52, 53 entfallen.Components 52 and 53 allow floating operation of the sputtering power supply. If the anode is grounded, the elements 52 , 53 can be omitted.

Während in der Fig. 2 das Prinzipschaltbild dargestellt ist, zeigt die Fig. 3 einen Aufbau mit konkreten Bauelementen. Es versteht sich, daß die Auswerteschaltung 35 auch digi­ tal oder mittels eines Mikroprozessors aufgebaut werden kann.While the basic circuit diagram is shown in FIG. 2, FIG. 3 shows a structure with specific components. It goes without saying that the evaluation circuit 35 can also be constructed digitally or by means of a microprocessor.

Mit den Schaltungsanordnungen gemäß den Fig. 2 und 3 wird die Zahl der Überschläge auf ein Minimum herabgedrückt. Eine entsprechende graphische Darstellung findet sich in der Fig. 4a. In der Fig. 4b sind die zugehörigen Auslöseimpulse dargestellt.With the circuit arrangements according to FIGS. 2 and 3, the number of rollovers is reduced to a minimum. A corresponding graphical representation can be found in FIG. 4a. The associated triggering pulses are shown in FIG. 4b.

Durch die Verringerung der Anzahl der Überschläge wird die Kathodenstandzeit verlän­ gert. Damit jedoch nicht zuviel Energie für die künstlich erzeugten Überschläge ver­ braucht wird, werden nicht einfach in sehr kurzen Abständen solche Überschläge veran­ laßt, sondern es findet eine Optimierung der Häufigkeit der Überschläge statt.The cathode service life is extended by reducing the number of flashovers device. So that not too much energy is used for the artificially generated flashovers needed, such flashovers are not simply arranged at very short intervals let, but there is an optimization of the frequency of the rollovers.

Claims (9)

1. Anordnung zum Verhindern von Überschlägen in einem Plasma-Prozessraum (15, 15a),
  • 1. 1.1 in dem Substrate (2) geätzt oder beschichtet werden, mit
  • 2. 1.2 einer Anode (44) und einer Kathode (4),
  • 3. 1.3 einer Energiequelle (10, 50) für die Energieversorgung einer Anoden-Kathoden- Strecke,
  • 4. 1.4 mit einem Energiespeicher (37; 51, 55) für elektrische Energie außerhalb des Plasma-Prozessraums (15, 15a), der umgekehrt gepolt ist wie die Energiequelle (10, 50),
  • 5. 1.5 mit einem steuerbaren Schalter (36, 56) außerhalb des Plasma-Prozessraums (15, 15a), der
    • 1. 1.5.1 nur zwei Leitungsenden miteinander verbinden kann,
    • 2. 1.5.2 über den Anode (44) und Kathode (4) miteinander verbindbar sind, und
    • 3. 1.5.3 über den der Energiespeicher (37; 51, 55) zuschaltbar ist, sowie
  • 6. 1.6 mit einer Einrichtung (34, 35) zum Erkennen und Auswerten des elektrischen Zu­ stands im Plasma-Prozessraum (15, 15a), die den steuerbaren Schalter (36, 56) steuert,
  • 7. 1.7 wobei der steuerbare Schalter (36, 56) beim elektrischen Verbinden der beiden Leitungsenden nicht nur die Anoden-Kathoden-Strecke stromfrei schaltet, sondern gleichzeitig bewirkt, dass die Polaritäten an Kathode (4) und Anode (44) durch den Energiespeicher (37; 51, 55) für eine bestimmte Zeit umgekehrt werden.
1. Arrangement for preventing rollovers in a plasma process space ( 15 , 15 a),
  • 1. 1.1 in the substrates ( 2 ) are etched or coated with
  • 2. 1.2 an anode ( 44 ) and a cathode ( 4 ),
  • 3. 1.3 an energy source ( 10 , 50 ) for supplying energy to an anode-cathode section,
  • 4. 1.4 with an energy store ( 37 ; 51 , 55 ) for electrical energy outside the plasma process space ( 15 , 15 a), which has the opposite polarity as the energy source ( 10 , 50 ),
  • 5. 1.5 with a controllable switch ( 36 , 56 ) outside the plasma process space ( 15 , 15 a), the
    • 1. 1.5.1 can only connect two cable ends to each other,
    • 2. 1.5.2 can be connected to one another via the anode ( 44 ) and cathode ( 4 ), and
    • 3. 1.5.3 via which the energy store ( 37 ; 51 , 55 ) can be activated, and
  • 6. 1.6 with a device ( 34 , 35 ) for detecting and evaluating the electrical state in the plasma process space ( 15 , 15 a), which controls the controllable switch ( 36 , 56 ),
  • 7. 1.7 the controllable switch ( 36 , 56 ) not only switches the anode-cathode section current-free when the two line ends are electrically connected, but at the same time causes the polarities on the cathode ( 4 ) and anode ( 44 ) to be caused by the energy store ( 37 ; 51 , 55 ) can be reversed for a certain time.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter (56) ein Thyristor ist, der zwischen Anode (44) und Kathode (4) liegt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the controllable switch ( 56 ) is a thyristor which lies between the anode ( 44 ) and cathode ( 4 ). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Thyristor (56) die Serienschaltung einer Kapazität (55) mit einer Induktivität (51) geschaltet ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the series circuit of a capacitor ( 55 ) with an inductor ( 51 ) is connected in parallel with the thyristor ( 56 ). 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessraum (15a) eine Sputtervorrichtung (3, 4) enthält.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the process space ( 15 a) contains a sputtering device ( 3 , 4 ). 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sputtervorrich­ tung (3, 4) ein Magnetron (7, 8, 9) enthält. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the sputtering device ( 3 , 4 ) contains a magnetron ( 7 , 8 , 9 ). 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Ab­ stände des Schließens des Schalters (36, 56) von der Häufigkeit der im Prozess­ raum (15a) auftretenden Überschläge abhängen.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the time from the closing of the switch ( 36 , 56 ) depend on the frequency of the flashovers occurring in the process space ( 15 a). 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiequelle eine Gleichstromversorgung (50) vorgesehen ist, deren negativer Anschluss über eine Induktivität (54) mit der Kathode (11) und deren positiver Anschluss mit der Anode (44) verbunden ist.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that a DC power supply ( 50 ) is provided as the energy source, the negative connection of which is connected via an inductor ( 54 ) to the cathode ( 11 ) and the positive connection of which is connected to the anode ( 44 ). 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die Verbin­ dungsleitung zwischen der Induktivität (54) und der Kathode (11) eine Reihen­ schaltung aus Kondensator (55) und Induktivität (51) angeschlossen ist, die an der Anode (44) liegt.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that to the connec tion line between the inductor ( 54 ) and the cathode ( 11 ) a series circuit of capacitor ( 55 ) and inductor ( 51 ) is connected, which on the anode ( 44 ) lies. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Prozess­ raum (15a) in einer geerdeten Kammer (25) aus elektrisch leitendem Material be­ findet.9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the process room ( 15 a) in a grounded chamber ( 25 ) made of electrically conductive material be.
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