JP3408304B2 - スパッタ装置用電源 - Google Patents
スパッタ装置用電源Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野の説明】本発明は電子部品等の製造
に使用するスパッタ装置に適用する電源に関するもので
ある。 【０００２】 【従来技術】半導体製造に用いられるプラズマ処理装置
に適用されるスパッタ用電源はタ−ゲットに高周波高電
圧を印加するためのＲＦ（Ｒadio Ｆrequency）発生装
置（電源）が使用されるが、この高電圧印加状態で長時
間の連続運転を行なうと、真空室内（チャンバ）に設け
られたタ−ゲット近傍で電弧を発生し、異常放電となり
正常な運転が出来なくなることがある。電弧の発生はタ
−ゲットの材質あるいは形状により相違する。この電弧
はタ−ゲットから異常なスパッタリングを起こし、薄膜
を形成する基板上に不正規な膜を作り、製品の歩留低下
が問題になる。この電弧の発生をなくすことは、技術的
に非常に困難であり、従来種々の電源回路が検討されて
いるが決めてに欠けるのが現状である。 【０００３】この電弧発生のメカニズムは明確ではない
が、真空室内のタ−ゲットに、高周波（ＲＦ）電力を供
給すると、供給電流がプラズマの関係から正負非対称 （２） となる為、負の直流バイアス電圧が発生する。バイアス
電圧は、チャンバ−内の条件に依り変化するが一般的に
数百（Ｖ）から２〜３ＫＶ発生する事が過去の運転事例
から見受けられる現象である。この負の直流（ＤＣ）バ
イアス電圧によりタ−ゲット表面にエネルギ−が蓄積さ
れて、この蓄積エネルギ−により異常放電が誘発される
ものと思われる。 【０００４】 【発明の目的】本発明はタ−ゲットの材質或いは形状に
無関係に異常放電を防止せしめる電源の提供を目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明はタ−ゲットに負
の直流電圧が発生することに着目し、この直流電圧に連
続的或いは間欠的に逆エネルギ−を印加して蓄積エネル
ギ−の消滅を図り異常放電の発生を防止することを意図
したものであり、スパッタを行なうための真空室内のタ
−ゲットにＲＦ発生出力を供給する高周波電源と、前記
タ−ゲット印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流
バイアス電圧を形成する回路手段と、前記直流バイアス
電圧に逆極性のパルスを重畳せしめて前記タ−ゲットに
印加せしめる回路手段と備えたことを特徴とする。 【０００６】 【実施例】図１は本発明の一実施例回路図である。１は
高周波電源（１３、５６ＭＨZ）で、ａは高周波発振器、
２は整合回路でＣMは整合用可変コンデンサ、ＣTは同調
用可変コンデンサ、ＬMはコイルインダクタンスで、以
上でＲＦ発生装置ＲＦを構成する。次に３はプラズマ処
理等を行なう負荷としての真空室、３ａはタ−ゲット電
極、３ｂはプラズマである。次に４はタ−ゲット３ａへ
の印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流バイアス
電圧ＶDCを取り出すＲＦフィルタ−でチョ−クコイルＬ
o及びコンデンサＣOより成る。５は、前記の直流バイア
ス電圧ＶDCと逆極性のパルスを発生せしめて、前記電圧
ＶDCに重畳せしめる逆パルス発生回路で、ＰＴはパルス
トランス、ｎ1、ｎ2はその１次巻線及び２次（出力）巻
線で１次巻線ｎ1側はスイッチング回路ｓｗと、該スイ
ッチング回路ｓｗの発振周波等を制御す発振回路ＯＳＣ
が接続されている。又２次巻線ｎ2は直流電圧ＶDCの出
力部に該出力と逆極性にパルスが重畳される如く接続さ
れている。Ｃ1は該直流電圧ＶDCよりダイオ−ドＤ2を介
して充電されるコンデンサでスイッチング回路ｓｗの電
源を形成する。Ｄ3、Ｒ2はパルストランスＰＴのフライ
バック電圧を抑制するダイオ−ド及び抵抗である。 【０００７】この回路の基本動作はＲＦ発生装置により
負荷３に高周波、高電圧を給電する。同時にＲＦフィル
タ４により高周波成分を除去した直流バイアス電圧ＶDC
に連続的、或いは間欠的に逆パルス電圧を重畳して負荷
３に給電する。因みに図２（ａ）は負荷電圧ＶLと直流
バイアス電圧の関係を示す説明図で、Ｔは高周波（１
３、５６ＭＨZ）出力で運転初期零レベルを基準にした
交流出力が、時間の経過を共に正、負非対象により図中
レベルが０→０´へと負側に移行する。従ってこの負側
へのバイアス電圧（ＶDC）をＲＦフィルターにより取り
出し、これに図２（ｂ）の如く逆パルス電圧を重畳せし
めて、負荷３に印加して異常放電を防止するようにした
ものである。なお、図２(Ｃ)は拡大図である。 【０００８】図１において、点線で示すＤＣは必要に応
じて設けられる補助電源で、タ−ゲット側のインピ−ダ
ンスに依り、方式の選択が必要であるが、逆パルス発生
回路を結合時、タ−ゲットインピ−ダンスが高い場合、
ドライブ補助電源を装備するものである。なお、図１に
おいて ＶDC＝Ｅ1≒Ｅ2 スイッチｓｗは（３）項のｔ1期間のみＯＮ条件とす
る。パルストランスに発生させる２次電圧ｅpは、下
記関係式で決定される。 逆パルス電圧 Ｅ＝−Ｅ1＋ｅp ｅp＝Ｅ1×ｎ ｎ：パルストランス巻数比 実験結果からはｎ＝１.１〜１.３程度適性値である。
ダイオ−ドＤ4はパルストランス２次側の直流励磁防止
用。ダイオ−ドＤ2はパルストランスのフライバック
電圧をＶDCへ重畳させない為の阻止用ダイオ−ド。Ｄ
3、Ｒ2はフライバック電圧を抑制する為の回路インピ−
ダンスでＤ2の逆耐圧設定条件で決定されるが、Ｄ2の耐
圧条件が満足されれば装備の必要はない。 【０００９】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よればスパッタ装置用電源としてタ−ゲットの材質（金
属、絶縁物）に係わりなく異常放電を防止し得る装置を
提供できるので実用上の効果は大きい。
に使用するスパッタ装置に適用する電源に関するもので
ある。 【０００２】 【従来技術】半導体製造に用いられるプラズマ処理装置
に適用されるスパッタ用電源はタ−ゲットに高周波高電
圧を印加するためのＲＦ（Ｒadio Ｆrequency）発生装
置（電源）が使用されるが、この高電圧印加状態で長時
間の連続運転を行なうと、真空室内（チャンバ）に設け
られたタ−ゲット近傍で電弧を発生し、異常放電となり
正常な運転が出来なくなることがある。電弧の発生はタ
−ゲットの材質あるいは形状により相違する。この電弧
はタ−ゲットから異常なスパッタリングを起こし、薄膜
を形成する基板上に不正規な膜を作り、製品の歩留低下
が問題になる。この電弧の発生をなくすことは、技術的
に非常に困難であり、従来種々の電源回路が検討されて
いるが決めてに欠けるのが現状である。 【０００３】この電弧発生のメカニズムは明確ではない
が、真空室内のタ−ゲットに、高周波（ＲＦ）電力を供
給すると、供給電流がプラズマの関係から正負非対称 （２） となる為、負の直流バイアス電圧が発生する。バイアス
電圧は、チャンバ−内の条件に依り変化するが一般的に
数百（Ｖ）から２〜３ＫＶ発生する事が過去の運転事例
から見受けられる現象である。この負の直流（ＤＣ）バ
イアス電圧によりタ−ゲット表面にエネルギ−が蓄積さ
れて、この蓄積エネルギ−により異常放電が誘発される
ものと思われる。 【０００４】 【発明の目的】本発明はタ−ゲットの材質或いは形状に
無関係に異常放電を防止せしめる電源の提供を目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明はタ−ゲットに負
の直流電圧が発生することに着目し、この直流電圧に連
続的或いは間欠的に逆エネルギ−を印加して蓄積エネル
ギ−の消滅を図り異常放電の発生を防止することを意図
したものであり、スパッタを行なうための真空室内のタ
−ゲットにＲＦ発生出力を供給する高周波電源と、前記
タ−ゲット印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流
バイアス電圧を形成する回路手段と、前記直流バイアス
電圧に逆極性のパルスを重畳せしめて前記タ−ゲットに
印加せしめる回路手段と備えたことを特徴とする。 【０００６】 【実施例】図１は本発明の一実施例回路図である。１は
高周波電源（１３、５６ＭＨZ）で、ａは高周波発振器、
２は整合回路でＣMは整合用可変コンデンサ、ＣTは同調
用可変コンデンサ、ＬMはコイルインダクタンスで、以
上でＲＦ発生装置ＲＦを構成する。次に３はプラズマ処
理等を行なう負荷としての真空室、３ａはタ−ゲット電
極、３ｂはプラズマである。次に４はタ−ゲット３ａへ
の印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流バイアス
電圧ＶDCを取り出すＲＦフィルタ−でチョ−クコイルＬ
o及びコンデンサＣOより成る。５は、前記の直流バイア
ス電圧ＶDCと逆極性のパルスを発生せしめて、前記電圧
ＶDCに重畳せしめる逆パルス発生回路で、ＰＴはパルス
トランス、ｎ1、ｎ2はその１次巻線及び２次（出力）巻
線で１次巻線ｎ1側はスイッチング回路ｓｗと、該スイ
ッチング回路ｓｗの発振周波等を制御す発振回路ＯＳＣ
が接続されている。又２次巻線ｎ2は直流電圧ＶDCの出
力部に該出力と逆極性にパルスが重畳される如く接続さ
れている。Ｃ1は該直流電圧ＶDCよりダイオ−ドＤ2を介
して充電されるコンデンサでスイッチング回路ｓｗの電
源を形成する。Ｄ3、Ｒ2はパルストランスＰＴのフライ
バック電圧を抑制するダイオ−ド及び抵抗である。 【０００７】この回路の基本動作はＲＦ発生装置により
負荷３に高周波、高電圧を給電する。同時にＲＦフィル
タ４により高周波成分を除去した直流バイアス電圧ＶDC
に連続的、或いは間欠的に逆パルス電圧を重畳して負荷
３に給電する。因みに図２（ａ）は負荷電圧ＶLと直流
バイアス電圧の関係を示す説明図で、Ｔは高周波（１
３、５６ＭＨZ）出力で運転初期零レベルを基準にした
交流出力が、時間の経過を共に正、負非対象により図中
レベルが０→０´へと負側に移行する。従ってこの負側
へのバイアス電圧（ＶDC）をＲＦフィルターにより取り
出し、これに図２（ｂ）の如く逆パルス電圧を重畳せし
めて、負荷３に印加して異常放電を防止するようにした
ものである。なお、図２(Ｃ)は拡大図である。 【０００８】図１において、点線で示すＤＣは必要に応
じて設けられる補助電源で、タ−ゲット側のインピ−ダ
ンスに依り、方式の選択が必要であるが、逆パルス発生
回路を結合時、タ−ゲットインピ−ダンスが高い場合、
ドライブ補助電源を装備するものである。なお、図１に
おいて ＶDC＝Ｅ1≒Ｅ2 スイッチｓｗは（３）項のｔ1期間のみＯＮ条件とす
る。パルストランスに発生させる２次電圧ｅpは、下
記関係式で決定される。 逆パルス電圧 Ｅ＝−Ｅ1＋ｅp ｅp＝Ｅ1×ｎ ｎ：パルストランス巻数比 実験結果からはｎ＝１.１〜１.３程度適性値である。
ダイオ−ドＤ4はパルストランス２次側の直流励磁防止
用。ダイオ−ドＤ2はパルストランスのフライバック
電圧をＶDCへ重畳させない為の阻止用ダイオ−ド。Ｄ
3、Ｒ2はフライバック電圧を抑制する為の回路インピ−
ダンスでＤ2の逆耐圧設定条件で決定されるが、Ｄ2の耐
圧条件が満足されれば装備の必要はない。 【０００９】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よればスパッタ装置用電源としてタ−ゲットの材質（金
属、絶縁物）に係わりなく異常放電を防止し得る装置を
提供できるので実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例回路図
【図２】本発明の動作説明図
【符号の簡単な説明】
１ 高周波電源
２ 整合回路
３ 負荷
４ ＲＦフィルタ
５ 逆パルス発生回路
Ｃ インダクタ
ＰＴ パルストランス
（５）
ｓｗ スイッチング回路
ｏｓｃ 発振回路
Ｃ1 コンデンサ
Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3 ダイオ−ド
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
H01L 21/203
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 スパッタを行なうための真空室内のタ
−ゲットにＲＦ発生出力を供給する高周波電源と、前記
タ−ゲット印加電圧から高周波交流電圧を除去し、直流
バイアス電圧を形成する回路手段と、前記直流バイアス
電圧に逆極性のパルスを重畳せしめて前記タ−ゲットに
印加せしめる少なくとも発振回路、スイッチ素子、パル
ストランス、ダイオード、コンデンサを含む回路手段を
備えたことを特徴とするスパッタ装置用電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35171893A JP3408304B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スパッタ装置用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35171893A JP3408304B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スパッタ装置用電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197258A JPH07197258A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3408304B2 true JP3408304B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=18419154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35171893A Expired - Fee Related JP3408304B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | スパッタ装置用電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3408304B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6483678B1 (en) | 1998-03-18 | 2002-11-19 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Arc-extinguishing circuit and arc-extinguishing method |
| JP6348243B1 (ja) * | 2018-02-23 | 2018-06-27 | 有限会社エイチ・エス・エレクトリック | スパッタリング用パルス電源装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35171893A patent/JP3408304B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07197258A (ja) | 1995-08-01 |
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Legal Events
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