JP2008226839A - プラズマプロセスの動作の際のアーク放電の抑制のための方法及びプラズマプロセスに対するアーク放電識別装置及びプラズマプロセスの電力供給のための電力源を有するプラズマ電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマプロセスへのアーク放電のネガティブな作用及びプラズマプロセスの実施に使用される装置を最小限にまで低減し、この際に処理レートをできるだけ高く保持することである。
【解決手段】上記課題は、プラズマプロセスの動作の際のアーク放電の抑制のための方法において、対抗措置の時間経過は選択的に次のパラメータのうちの少なくとも１つに依存して決定される、すなわち、少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔；当該開始時点以来の又は当該開始時点の前の可変的な時間以来の少なくとも１つの特性量の経過；以前の対抗措置が少なくとも１つの特性量の経過に基づいてトリガされたか又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔に基づいてトリガされたかの区別に依存して決定されることによって解決される。
【選択図】図４

Description

本発明はプラズマプロセスの動作の際のアーク放電の抑制のための方法に関し、この方法においては、アーク放電の抑制のための対抗措置としてプラズマプロセスの電力供給は少なくとも１つの特性量に依存して中断される又は極性反転される。さらに本発明はプラズマプロセスに対するアーク放電識別装置に関し、この装置は次のものを有する、すなわち、監視ユニットを有し、この監視ユニットは特性量に基づくプラズマプロセスにおけるアーク放電の識別のために少なくとも１つの特性量を監視するために及び相応の監視信号を出力するために構成されており、制御ユニットを有し、この制御ユニットは監視ユニットからの監視信号の受信のために及びアーク放電の抑制のための対抗措置の惹起のための制御信号を出力するために構成されており、タイマーユニットを有し、このタイマーユニットは制御ユニットに時間基準信号を供給するために構成されている。さらに、本発明は、プラズマプロセスの電力供給のための電力源を有するプラズマ電力供給装置に関する。

プラズマによってコーティングされ、エッチングされ、又は、灰化される。非常によく行われるプラズマプロセスはいわゆるスパッタリングであり、このスパッタリングではプラズマからの加速化されたイオンによってターゲットから原子が剥離され、これらの原子が基板上に堆積される。スパッタリングにおいてしばしば反応性ガスが添加され、この結果例えばＡｌ_２Ｏ_３のような結合物質を基板上に堆積する。この種のスパッタリングは反応性スパッタリングと呼ばれる。反応性スパッタリングの際にはターゲット上にも絶縁層の形成が生じる。ターゲットへと加速されるイオンはこのような絶縁層を帯電させる。このように帯電される絶縁層の電界強度が降伏電界強度を超えると、アーク放電、いわゆるアークが生じる。これは短時間かつ自己消滅する（いわゆるショート又はマイクロアーク）ものであるか、又は、長時間持続しかつ非常にエネルギッシュ（いわゆるハードアーク）である。ショートアークは大抵の場合非常に小さい損傷を引き起こし、多くのプロセス（例えばガスコーティング）にとっては許容されうる。ハードアークは通常ターゲットの破壊をもたらし、許容できない欠陥箇所を基板上にもたらす。従って、ハードアークは通常は常に相応の対抗措置によって消滅される。

上述の措置を一般に導入するためには、アーク放電識別（アーク識別）ならびにアーク放電（アーク）抑制又は消滅のための装置がしばしばプラズマ電力供給部の構成要素である。

この場合、重要なことは第１にアーク放電又はアークの識別の信頼性である。アーク放電はプラズマ電力供給部の出力側での電圧降伏乃至は電圧降下又は電圧上昇によって識別されうる。言い換えれば、少なくとも１つの相応の特性量、この場合にはプラズマプロセスの電気特性量の監視によってアーク放電識別が実施される。

既に説明したように、プラズマプロセスにおいては持続的なアーク放電、事情によっては基板又はターゲットの完全な破壊をもたらすいわゆる「ハードアーク」が発生するだけでなく、いわゆる「ショート又はマイクロアーク」（以下においてはまとめてショートアークと呼ぶ）も発生し、これらのショートアークは規則的に比較的弱くあらわれ、自ずと消滅する。もちろん、相応の対抗措置がとられない場合には、このようなショートアークがハードアークに成長しうることも周知である。

例えばＥＰ０６９２１３８Ｂ１によって示されているように、この目的のために、周期的にパルス化された対抗措置をプラズマプロセスの中のアーク放電の抑制のためにトリガすることが提案されている。このような対抗措置は規則的にいわゆるパルスの形式で行われ、これらの対抗措置においてプラズマプロセスに対するエネルギ供給がパルス状に中断され、場合によってはプラズマ電力供給部の直流電圧源の出力電圧が極性反転される。このようなパルスは周期的に制御されるか又はアークの識別に対するリアクションとしても行われる。このパルスを以下においてアーク放電消去パルスと呼ぶ。

周期的なパルスは次のような欠点を有する。すなわち、エネルギ供給の中断がプラズマプロセスにおいて実際に生じるアーク放電に基づいて必要とされるよりも頻繁に行われると、プラズマプロセスの処理レート、例えばデポジションレートなどがパルスによって過分に低下されてしまうのである。
ＥＰ０６９２１３８Ｂ１

本発明の課題は、プラズマプロセスへのアーク放電のネガティブな作用及びプラズマプロセスの実施に使用される装置を最小限にまで低減し、この際に処理レートをできるだけ高く保持することである。

上記課題は、プラズマプロセスの動作の際のアーク放電の抑制のための方法において、
対抗措置の時間経過は選択的に次のパラメータのうちの少なくとも１つに依存して決定される、すなわち、
少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔；
当該開始時点以来の又は当該開始時点の前の可変的な時間以来の少なくとも１つの特性量の経過；
以前の対抗措置が少なくとも１つの特性量の経過に基づいてトリガされたか又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔に基づいてトリガされたかの区別に依存して決定されることによって解決され、
さらに、プラズマプロセスに対するアーク放電識別装置において、
制御ユニットは上記本発明の方法を実施するために構成されていることによって解決され、
プラズマプロセスの電力供給のための電力源を有するプラズマ電力供給装置において、
電力源と作用接続されたアーク放電識別装置によって解決される。

本発明の局面の第１の局面によれば、上記課題は冒頭に挙げたような方法において、対抗措置の開始時点及び/又は時間経過は選択的に次のパラメータのうちの少なくとも１つに依存して決定されることによって解決される：
少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔；
当該開始時点以来の又は当該開始時点の前の可変的な時間以来の少なくとも１つの特性量の経過；
以前の対抗措置が少なくとも１つの特性量の経過に基づいてトリガされたか又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔に基づいてトリガされたかの区別。

本発明の第２の局面によれば、上記課題は冒頭に挙げたようなアーク放電識別装置において、
本発明の第１の局面による方法を実施するように制御ユニットが構成されることによって解決される。

さらに上記課題は冒頭に挙げたようなプラズマ電力供給装置において、この装置が電力源との作用接続において本発明の第２の局面によるアーク放電識別装置を有することによって解決される。

本発明の実施形態では、従って、例えば電圧又は電流ならびに電力供給の以前の中断の時点のような特性量の時間経過から次に予期されるアーク放電の時点が予め決定され、この時点に到達するとエネルギ供給の相応のパルス状の中断が、場合によってはプラズマ電力供給のための電圧源の出力電圧の極性反転によってトリガされる。以下においてこのことを言葉の上で全般的にエネルギ供給の「パルス化」と呼ぶことによって表現する。

この場合、アーク放電の識別の後でのみ１回又は複数回パルス化される。言い換えれば、本発明ではまず最初にアーク放電が監視された特性量に基づいて識別されなければならない。次いで少なくとも１つの相応の対抗措置がトリガされ、この対抗措置には場合によっては選択的に適合されたタイムシーケンスにおいて更に別の対抗措置が続いて行われうる。プラズマプロセスにおけるアーク放電が頻繁に発生してしまうと本発明の方法は以前から周知の周期的なパルス化に類似する。もちろん、アーク放電が発生しない場合には対抗措置は行われない（パルスなし）。

アーク放電は本発明によれば原理的には遅延なく、すなわち典型的には数十〜数百ナノ秒のオーダのできるだけ短い遅延時間によって、アクティブにエネルギ供給の中断によって及び場合によっては出力電圧の極性反転によって消去される。この場合、相応のアーク放電消去パルスの持続時間は典型的には１〜５μｓを越えてはならず、この結果、プラズマプロセスの処理レートは全く損なわれないか又はほんの取るに足らないほどにしか損なわれない。

アーク放電消去過程及び/又は少なくとも１つの以前のアーク放電の発生以来経過した時間の間の電流又は電圧のような特性量の経過から、本発明の実施形態によればショートアークであるのか又はハードアークであるのかがもとめられる。ハードアークの場合には、エネルギ供給の中断持続時間は本発明の実施形態によればこのようなアーク放電を確実に消去するために相応に延長される。

本発明の、とりわけ本発明の方法の更に別の有利な実施形態は従属請求項の対象であり、これらの従属請求項の文言はこれによって本発明の記述に関連付けられることによって取り入れられ、この結果、不必要なテキスト反復は回避される。

本発明のさらに別の特徴ならびに利点は、本発明にとって重要な詳細を描いた図面を参照した本発明の実施例に関する説明、ならびに特許請求の範囲に示されている。個々の特徴は各々それ自体単独で実現してもよいし、あるいは本発明の変形実施例において複数の特徴を任意に組み合わせて実現してもよい。

図面に本発明の有利な実施例が描かれており、以下でそれらの図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。

図１は本発明のアーク放電識別装置を有するプラズマプロセス２のための本発明の電力供給装置１の概略的なブロック回路図を示す。本発明の電力供給装置１はこの場合にはプラズマプロセス２の直流電圧供給のための直流電圧源３ならびにこの直流電圧源３と信号技術的な作用接続において設けられているアーク放電識別装置４を含む。アーク放電識別装置４は監視ユニット５、制御ユニット６ならびにタイマーユニット７を含む。制御ユニット６はさらにメモリユニット８ならびに計算ユニット９を有する。監視ユニット５は信号技術的に直流電圧源３に接続されている。監視ユニット５及びタイマーユニット７はそれぞれ信号技術的に制御ユニット６に接続されている。制御ユニット6は信号技術的に直流電圧源３に接続されている。

プラズマプロセス２におけるアーク放電（いわゆるアーク）の識別のために、プラズマ直流電圧供給部、すなわち直流電圧源３の少なくとも１つの特性量ＫＧの監視のための監視ユニット５が構成される。当業者には周知のように、ここに挙げる特性量はとりわけ直流電圧源３の電圧又は電流である。とくに高周波（ＨＦ）プラズマ電力供給において使用されるような、電力特性量の測定もここでは考えられており、例えば順方向電力Ｐ_I及び逆方向電力Ｐ_Rの測定である。アーク放電識別のために外部特性量を使用することも可能である。

プラズマプロセス２におけるアーク放電の発生の際には、周知のやり方で相応の電圧降下乃至は電圧降伏が相応に高くなった電流フローと結びついて生じる。アーク放電のこれらの影響は監視ユニット５による特性量ＫＧ乃至は相応の特性量信号の監視によって検出される。監視ユニット５はさらに相応の監視信号ＭＳを制御ユニット６に出力するように構成されている。監視信号ＭＳの出力によって制御ユニット６は監視ユニット５によってこの監視ユニット５が特性量ＫＧの監視によってプラズマプロセス２におけるアーク放電の存在を識別したことを報知される。

制御ユニット６自体は監視ユニット５からの監視信号ＭＳを受信するように構成されている。以下の記述の中でさらに詳しく記述されるように、直流電圧源３をプラズマプロセス２におけるアーク放電の抑制又は消去のために制御するために、制御ユニット６は監視信号ＭＳならびに更に別の受信された信号に応じて適当なやり方で制御信号ＳＳを発生し、この直流電圧源３に出力する。とりわけ制御信号ＳＳによって、当業者には周知であるが、プラズマ直流電圧供給部、すなわち直流電圧源３の中断又は極性反転が惹起される。

この記述においては先に例として言及したアーク放電の抑制のための措置を一般化して「対抗措置」とも呼ぶ。

さらにアーク放電識別装置４の中に含まれるタイマーユニット７は時間基準信号ＴＳを制御ユニット６に供給するように構成されている。従って、監視ユニット５とタイマーユニット７との協働によって、監視ユニット５により発生され制御ユニット６に出力される上記監視信号ＭＳのような監視信号を、その発生乃至は出力時点に関して時間的に割り当てることが可能である。言い換えれば、監視ユニット５とタイマーユニット７との協働によって、すなわち監視信号ＭＳと時間基準信号ＴＳとの協働によって、制御ユニット６は、いつ所定の監視信号ＭＳが発生乃至は出力されたのか識別することができる。さらに、制御ユニット６は時間基準信号ＴＳに基づいてこの制御ユニット６自体が上記の制御信号ＳＳを発生乃至は出力する時点を識別乃至は決定することもできる。相応の情報が制御ユニット６のメモリユニット８に格納され、計算ユニット９によって使用される。これについては後ほどさらに詳しく説明する。

上記の本発明の実施形態に基づいて電力供給装置１乃至はアーク放電識別装置４は、以下に図２〜５を参照して詳しく説明するように、プラズマプロセスの動作のための本発明の方法を実施することができる。

図２は本発明の方法の実施形態による例示的な、図式化されたアーク放電消去サイクルの時間経過線図を示す。とりわけ図２は、エネルギ供給の中断及び場合によっては直流電圧源３（図１）の出力電圧の極性反転のための電圧パルスＰの時間経過を示し、この結果、このようにしてプラズマプロセス２（図１）において識別されたアーク放電を消去する。時点〔１〕、例えば時間ｔ＝０において、上記図１にもとづいて既に詳しく記述したように、プラズマプロセスにおけるアーク放電が識別される。次いで、制御ユニット６（図１）が相応の制御信号ＳＳを直流電圧源３に送信することによって、〔２〕に、開始時点に、例えば時間ｔ＝０．０５μｓに、すなわち数ナノ秒後に消去パルスが開始される。これは、時点〔１〕に又はすぐその後に監視ユニット５から受信したプラズマプロセスにおけるアーク放電の存在を示す監視信号ＭＳに応じて行われる。時点〔３〕に、例えばｔ＝０．７μｓに、電力供給が中断される。図２の実施例によれば、本発明ではそのうえさらに直流電圧源３（図１）の出力電圧の極性反転（Ｕ＞０）が行われる。

アーク放電の識別以来の、すなわち時点〔１〕以来の、すなわち有利には当該開始時点の前の可変的な時間以来の全時間の間に、少なくともこの当該開始時点から開始して、プラズマプロセス２の乃至は直流電圧源３の電流及び/又は電圧経過が、すなわち特性量ＫＧが非常に高い反復レートで監視ユニット５によってサンプリングされ、予め設定された規準と比較される。これらの規準は固定された閾値を下回ること乃至は上回ることであってもよい。これらの閾値は可変的であってもよく、例えばこれらの閾値は予め設定された時間インターバルに亘って監視される特性量の平均値又はピーク値であってもよい。これらの規準は特性量のダイナミックな挙動を含んでいてもよく、従って、例えば電圧の変化速度ｄＶ／ｄｔ又は電流ｄＩ／ｄｔ又は電力ｄＰ／ｄｔの尺度であってもよい。規準は特性量の周波数スペクトルでもよい。複数の規準のコンビネーションでも可能である。

上記の例示的に説明した規準に基づいて監視ユニット５によっていわゆる「ハードアーク」が、すなわち自ずと消滅しないアーク放電が識別されると、パルスＰは時点〔３〕に到達した状態でそのハードアークの識別から延長された消去時間ｔ２の間継続される。この消去時間は本発明によれば有利には例えば２０μｓの予め設定された最小持続時間又は最小値ｔ２ｍｉｎを有する。図２の例によれば、時点〔３〕と〔４〕との間の所定の時間にこのようなハードアークが識別され、この結果、延長された消去時間ｔ２≧ｔ２ｍｉｎが線図に図示されているようにアクティブとなる。この消去時間は時点〔６〕まで延長され、この時点〔６〕には電力供給が再び活性化され、これに基づいて時点〔７〕にプラズマプロセスのエネルギ供給の中断が、従ってパルスＰが終了する。上記の関連は図２において部分的に破線によって図示されている。

これに対して高い反復レートによりサンプリングされた電流又は消去電圧経過に従っていわゆる「ショートアーク」が識別される場合、時点〔４〕に、例えばｔ＝２．７μｓ後に、プラズマプロセスの電力供給乃至はエネルギ供給が再び活性化され、パルスＰが〔５〕において、例えばｔ＝３．５μｓ後に終了する。このショートアークは通常はハードアークほど強くはあらわれずにとりわけ自ずと再び消滅するアーク放電である。従って、ショートアークの場合にはパルスの全持続時間ｔ１は図示された実施例によればほぼｔ１＝３．５μｓである。一般的にこのようなパルスの持続時間は１〜５μｓの時間を越えるべきではない。なぜなら、さもなければプラズマプロセスの処理レートが、例えばデポジションレートがあまりにも大きく損なわれてしまうからである。

上述のように、消去過程の間の特性量の経過から、ショートアークであるのか又はハードアークであるのかが識別される。ハードアークがある場合にはエネルギ供給の中断又は極性反転の持続時間は、ハードアークを確実に消去するために、相応に延長される。このようにして本発明によればあらゆる種類のアーク放電ができるだけ小さいアークエネルギで及びできるだけ短時間のエネルギ供給の中断によって消去されることが達成される。よって、アーク放電が頻繁に発生する場合には一種の規則的なパルス動作が生じる。アーク放電が識別される毎に、とりわけショートアークの際には、これに関連する短時間パルス（パルス持続時間≦１〜５μｓ）によって、更なるアーク放電の発生が遅延され、これによりアーク放電の頻繁な発生及び処理レートの相応の損害に対抗することが達成される。

本発明の枠内で特定の実施形態においてさらに以前のアーク放電の発生以来経過した時間も後続のアーク放電の「処理」に取り入れることが行われる。すなわち図２の図示においてパルスＰの終了後の、すなわち時点〔５〕の後の例えば５μｓの時間Ｔ１内に新たにアーク放電が識別されるならば、これは図２には明示的に図示されてはいないが、延長される消去時間ｔ２が所定の値又は所定の延長インターバル［Δｔ２＋］だけ増大される。この場合、延長インターバルΔｔ２＋はとりわけ５μｓである。延長された消去時間ｔ２の新たな値、すなわちｔ２’＝ｔ２＋［Δｔ２＋］は次のハードアークの識別において効力を有し、この場合上述のように相応にハードアークの消去のために使用される。各々の消去されたハードアークの後に、すなわち図２の時点〔７〕に続いて、第２の消去時間ｔ２が予め設定された値又は短縮インターバル［Δｔ２−］だけ既述の事前調整された初期値又は最小値ｔ２ｍｉｎまで減少される。これは図２の実施例の場合には、上述のように、ｔ２ｍｉｎ＝２０μｓである。

言い換えれば、パルスＰの終了後時間ｔ１内にあらたにアーク放電が識別される場合、これは本発明の枠内ではこれまで使用された消去パラメータがプラズマプロセスにおけるアーク放電の発生をまだ十分に効率的には抑制していないことの兆候として評価される。従って、より良好にアーク放電の発生に対抗するために消去時間ｔ２がさらに増大される。発生したアーク放電が成功裡に消去されるたび毎に、本発明では相応の消去時間の低減が行われる。この場合消去時間の低減は有利にはその増大よりもゆっくりと行われる。延長インターバルは上述のように有利には５μｓであるが、消去時間ｔ２の低減は事前調整された初期値までほんの１μｓのステップで徐々に行われる。この関連は図３にさらにまとめて図示されている。

図３は本発明の方法の更に別の構成の図示のためのフローチャートを示す。図３の本発明の方法はステップ３００で開始する。次のステップ３０２では、プラズマ直流電圧供給の少なくとも１つの電気特性量の監視が、図１及び２において既に詳細に説明したように行われる。次いで、ステップ３０４において、監視によってアーク放電の識別がおこなわれたかどうか検査される。イエス（ｊ）の場合、この方法がステップ３０６に進む。さもなければ（ｎ）、この方法はステップ３０２に戻る。

ステップ３０６においては、図２に基づいて詳しく上で記述されたように、ステップ３０４で識別されたアーク放電が以前のアーク放電抑制パルスの終了以来の予め設定された時間インターバル内にあるかどうかが検査される。この時間インターバル内にない場合（ｎ）、この方法は直ぐに（Ａ）に進む。さもなければ（ｊ）、ステップ３０８において識別されたハードアークに対する消去時間が、既述のように延長インターバルだけ増大される。次いでこの方法は（Ａ）に進む。

（Ａ）から本発明の方法は２つのパラレルな方法プロットに分岐し、これらのパラレルな方法プロットは基本的に同時に実施される。一方では、ステップ３１０においてまず最初にアーク放電消去パルスが開始され、次いでプラズマプロセスの電力供給が中断される（ステップ３１２）。他方で、ステップ３１４において基本的にステップ３１０及び３１２にパラレルに、同様に図２で詳しく記述されたように非常に高い反復レートで電流及び電圧経過の強化された監視が行われる。サンプリングされた電流及び/又は電圧経過は予め設定された規準と比較され、この結果、続いてステップ３１６においてショートアークとハードアークとの区別が行われる。ステップ３１０及び３１２乃至はステップ３１４に続いて、本発明の方法は図３によれば（Ｂ）に進むのである。

次いでステップ３１６において高い反復レートによってサンプリングされた電流又は電圧経過に基づいてハードアークが識別されたかどうかが検査される。ハードアークが識別された場合（ｊ）、図２で同様に既述したようにステップ３１８において第２の延長された消去時間が活性化される。次いで、ステップ３２０において、ハードアークの消去の後で、事前調整された初期値にまだ到達しない限りにおいて第２の消去時間が低減インターバルの値、例えば１μｓだけ低減される。この方法は次いでステップ３２２で終了する。

ステップ３１６においてハードアークではなくショートアークしか識別されない場合には（ｎ）、ステップ３２４においてより短時間の第１の消去時間（図２ではｔ１）の間だけ上記のことが行われる。その後でこの方法は同様にステップ３２２で終了する。

アーク放電消去パルスの終了後所定の時間の経過した後で、本発明では新たに短時間パルス化される。このことは関連従来技術によれば周期的に行われ、処理レートに関する相応の欠点の原因となる。本発明によれば、これに対して、次のパルスのトリガまでのパルスの終了後のタイムスパンは固定的に予め設定されておらず、直流電圧源３（図１）の出力電流及び出力電圧の時間経過に依存してならびに少なくとも１つの以前のアーク放電消去パルスの時点から決定される。この場合、図１の制御ユニット６の計算ユニット９によるパルス開始時点の相応の計算が各パルスの後に改めて実施される。

図４は本発明の方法の更に別の実施形態の図示のための時間経過線図を示す。図４ではＰ（−１）、Ｐ（０）及びＰ（ｘ）においてその都度アーク放電消去パルスが概略的に図示されている。この場合、Ｐ（−１）は以前のパルス、Ｐ（０）は現在のパルス、そしてＰ（ｘ）は将来の（新たな）後続のパルスを示す。時間軸上のマーキングｔ（−１）、ｔ（０）及びｔ（ｘ）はＰ（−１）、Ｐ（０）及びＰ（ｘ）の、すなわちこれにより惹起される対抗措置のその都度の開始時点である。パルスＰ（−１）の終了とパルスＰ（０）の開始時点ｔ（０）との間には時間Ｔ３があり、他方でパルスＰ（０）の終了とパルスＰ（ｘ）の開始時点ｔ（ｘ）との間には第２の時間Ｔ２がある。

本発明ではパルスＰ（０）の終了以来の第２の時間Ｔ２の経過後に新たなパルス、すなわちパルスＰ（ｘ）がトリガされ、時間Ｔ２は新たな各々のパルスＰ（ｘ）毎にその都度の現在のパルスＰ（０）に関連して新たに計算される。この場合、第２の時間Ｔ２の計算はとりわけ現在のパルスＰ（０）の以前のパルスＰ（−１）に対する時間間隔、すなわち時間Ｔ３の値を基礎とする。

例えば次のパルスＰ（ｘ）のトリガの時点ｔ（ｘ）は次の関係式によって決定される：
ｔ（ｘ）＝［ｔ（０）−ｔ（−１）］・ｋ
この場合、ｔ（ｘ）は次のパルスＰ（ｘ）の開始時点、すなわち次の消去の開始時点であり、ｔ（−１）は以前のパルスＰ（−１）の開始時点であり、ｔ（０）は瞬時のパルスＰ（０）の開始時点であり、ｋは係数又は数値ファクタであり、この係数又は数値ファクタはタイムスパンＴ３に対するタイムスパンＴ２の本発明の延長又は短縮を制御する。以前のパルスＰ（−１）が実際に識別されたアーク放電に起因した場合、ｋにはファクタｋ１が選択され、このファクタｋ１は典型的には１より小さい、ｋ１＜１。この場合ファクタｋ１は典型的には０．５と１との間の範囲にある。このようにして次のパルスＰ（ｘ）は現在のパルスＰ（０）の比較的近傍にくる。すなわち、Ｔ２＜Ｔ３である。前のパルスＰ（−１）が予期されたアーク放電によりトリガされた場合、すなわち、というのも実際にはこのようなアーク放電が電気特性量に基づいて識別されたのではなく、本発明の方法によって予期された場合には、ファクタｋ２が選択され、このファクタｋ２は典型的には１より大きく、ｋ２＞１である。このようにしてパルスＰ（ｘ）とＰ（０）との間の時間間隔は増大する。すなわちＴ２＞Ｔ３である。

次に前述の実施形態が簡単な数値例に基づいて説明される。現在時点がｔ＝０と仮定する。次いでｔ（−１）＝−２５μｓ、ｔ（０）＝−１μｓ、ｋ＝ｋ１＝０．５であると、ｔ（ｘ）＝（−１μｓ−（−２５μｓ））・０．５＝１２μｓである。従って、ｔ（ｘ）−ｔ＝１２μｓの後で新たなパルスＰ（ｘ）がトリガされ、パルス間隔が減少する。

本発明によればこの場合時点ｔ（ｘ）に対する制限値乃至は所定の時間インターバルにおけるパルス頻度が規定されうる。例えば、本発明の直流電圧供給装置１（図１）の電力スイッチの保護のために時間的な制限値が定義されうる。この制限値は電力スイッチの負荷耐性が許容するよりも頻発にはパルスが発生しないようにする。所定のプラズマプロセスが反復されるパルスの最小値を要求する場合、更に別の下限値が定められうる。例えばプラズマデポジションプロセスにおける所定の層特性の達成のためには低い周波数を有する周期的パルスが有利であり得る。

上記の実施形態は次に図５でさらにまとめて示される。

図５は本発明の方法の更に別の実施形態の図示のためのフローチャートを示す。図５のこの本発明の方法はステップ５００で開始し、大部分は図１の制御ユニット６の計算ユニット９において経過する。

まず最初にステップ５０２において前のパルスの開始時点ｔ（−１）が例えば制御ユニット６のメモリユニット８からの相応の値の読み出しによってもとめられる。続いて、ステップ５０４において相応のパルスＰ（−１）がアーク放電によりトリガされたパルスなのか又は予期されたパルスなのかが検査される。またこれは本発明ではメモリユニット８に格納されている相応の情報の検査によっても行われうる。パルスＰ（−１）が実際に識別されたアーク放電によってトリガされた場合（ｊ）、すなわち、例えば監視信号ＭＳの相応の信号状態（例えばＭＳ＝１）と結合されている場合、同時に次の開始時間によってステップ５０６においてファクタｋ＝ｋ１が選択される。さもなければ、ステップ５０８においてファクタｋ＝ｋ２が選択される。いずれにせよ、次いでステップ５１０において提示された公式によって次のパルスＰ（ｘ）の開始時点ｔ（ｘ）の計算が行われ、ファクタｋに対してステップ５０６又は５０８に従って相応の値が使用される。続いてステップ５１２において場合によっては計算されたｔ（ｘ）の到達まで動作中のプラズマプロセスにおいて上述したようにアーク放電が識別されるかどうかが検査される。イエスの場合（ｊ）、ステップ５１４において図３を参照して上述されたような措置がとられる。さもなければ（ｎ）、次のパルスＰ（ｘ）が計算された開始時点ｔ（ｘ）によってステップ５１６において発生される。この方法はいずれにせよステップ５１８で終了する。

本発明の利点及び実施形態の記述はプラズマプロセスの直流電圧供給への適用に集中されているが、本発明は同様にバイポーラにパルス化された中波及び高周波（ＨＦ）プラズマ電流供給にも適用可能である。

本発明のアーク放電識別装置を有するプラズマプロセスのための本発明の電力供給装置の概略的なブロック回路図を示す。 本発明の方法の実施形態によるアーク放電消去サイクルの時間経過線図を示す。 本発明の方法の更に別の実施形態の図示のためのフローチャートを示す。 本発明の方法の更に別の実施形態の図示のための時間経過線図を示す。 本発明の方法の更に別の実施形態の図示のためのフローチャートを示す。

符号の説明

１ 電力供給装置
２ プラズマプロセス
３ 直流電圧源
４ アーク放電識別装置
５ 監視ユニット
６ 制御ユニット
７ タイマーユニット
８ メモリユニット
ＫＧ 特性量
ＭＳ 監視信号
ＳＳ 制御信号
ＴＳ 時間基準信号
Ｐ アーク放電消去パルス

Claims (15)

1. プラズマプロセス（２）の動作の際のアーク放電の抑制のための方法であって、アーク放電の抑制のための対抗措置としてプラズマプロセスの電力供給は少なくとも１つの特性量（ＫＧ）に依存して中断される又は極性反転される、プラズマプロセス（２）の動作の際のアーク放電の抑制のための方法において、
   対抗措置の時間経過は選択的に次のパラメータのうちの少なくとも１つに依存して決定される、すなわち、
   少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔（Ｔ３）；
   当該開始時点以来の又は当該開始時点の前の可変的な時間以来の少なくとも１つの特性量（ＫＧ）の経過；
   以前の対抗措置が少なくとも１つの特性量の経過に基づいてトリガされたか又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔に基づいてトリガされたかの区別
   に依存して決定されることを特徴とする、プラズマプロセス（２）の動作の際のアーク放電の抑制のための方法。
2. 対抗措置の開始時点（ｔ（ｘ））は選択的に次のパラメータのうちの少なくとも１つに依存して決定される、すなわち、
   少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔（Ｔ３）；
   当該開始時点以来の又は当該開始時点の前の可変的な時間以来の少なくとも１つの特性量（ＫＧ）の経過；
   以前の対抗措置が少なくとも１つの特性量の経過に基づいてトリガされたか又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔に基づいてトリガされたかの区別
   に依存して決定されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 対抗措置はアーク放電の識別の後で直ぐに、すなわち数百ナノ秒内にトリガされることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 対抗措置は第１の時間インターバル（ｔ１）の間に実施され、前記第１の時間インターバル（ｔ１）の持続時間は１〜５μｓであることを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 電気特性量（ＫＧ）の経過が自ずと消滅しないアーク放電を示す場合には、トリガされた対抗措置の持続時間（ｔ１）は特性量（ＫＧ）の経過に依存して第２の時間インターバル（ｔ２）の活性化によって延長されることを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項記載の方法。
6. 対抗措置の終了後の第１の予め設定された時間（Ｔ１）内に新たにアーク放電が識別される場合には、第２の時間インターバル（ｔ２）が延長インターバル（Δｔ２＋）だけ延長されることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 第１の予め設定された時間（Ｔ１）内に新たなアーク放電が識別されない場合には、第２の時間インターバル（ｔ２）が低減インターバル（Δｔ２−）だけ短縮されることを特徴とする、請求項５又は６記載の方法。
8. 第２の時間インターバル（ｔ２）は段階的に予め設定された最小値（ｔ２ｍｉｎ）まで短縮されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 対抗措置の終了以来第２の時間（Ｔ２）が経過した後で新たに対抗措置が実施され、前記第２の時間は新たな対抗措置毎に新たに決定されることを特徴とする、請求項１〜８のうちの１項記載の方法。
10. 第２の時間（Ｔ２）は電気特性量（ＫＧ）の経過及び/又は少なくとも１つの以前の対抗措置に対する時間間隔（Ｔ３）に基づいて決定されることを特徴とする、請求項９記載の方法。
11. 第２の時間（Ｔ２）の決定は次の関係式に従って行われる、すなわち、
    ｔ（ｘ）＝［ｔ（０）−ｔ（−１）］・ｋ
    ただしここでｔ（ｘ）は新たな対抗措置の開始時点、ｔ（０）は瞬時の対抗措置の開始時点、ｔ（−１）は以前の対抗措置の開始時点、そしてｋは数値ファクタを示すことを特徴とする、請求項９又は１０記載の方法。
12. 以前の対抗措置がアーク放電の識別に基づいてトリガされた場合、ｋ＝ｋ１、０．５≦ｋ１≦１が選択され、
    以前の対抗措置がアーク放電の識別に依存せずに第２の時間（Ｔ２）の経過後にトリガされた場合、ｋ＝ｋ２、ｋ２＞１が選択されることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
13. 対抗措置のタイムシーケンスに対して下限値及び/又は上限値が予め設定されることを特徴とする、請求項１〜１２のうちの１項記載の方法。
14. プラズマプロセス（２）に対するアーク放電識別装置（４）は次のものを有する、すなわち、
    監視ユニット（５）を有し、該監視ユニット（５）は特性量に基づくプラズマプロセスにおけるアーク放電の識別のために少なくとも１つの特性量（ＫＧ）を監視するために及び相応の監視信号（ＭＳ）を出力するために構成されており、
    制御ユニット（６）を有し、該制御ユニット（６）は監視ユニット（５）からの監視信号の受信のために及びアーク放電の抑制のための対抗措置の惹起のための制御信号（ＳＳ）を出力するために構成されており、
    タイマーユニット（７）を有し、該タイマーユニット（７）は制御ユニット（６）に時間基準信号（ＴＳ）を供給するために構成されている、プラズマプロセス（２）に対するアーク放電識別装置（４）において、
    制御ユニット（６）は請求項１〜１３のうちの１項記載の方法を実施するために構成されていることを特徴とする、プラズマプロセス（２）に対するアーク放電識別装置（４）。
15. プラズマプロセスの電力供給のための電力源（３）を有するプラズマ電力供給装置（１）において、
    電力源（３）と作用接続された請求項１４記載のアーク放電識別装置（４）を特徴とする、プラズマプロセスの電力供給のための電力源（３）を有するプラズマ電力供給装置（１）。

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