JPH02194831A - 直流放電用電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンブレーティング、スパッタリング、プラ
ズマＣＶＤなどの薄膜生成の前処理として行なわれるイ
オン洗浄処理や、イオンエツチングなどの除去加工や、
イオンブレーティングなどの各種プラズマ放電式の処理
装置における直流グロー放電用の７ｒＳ源に関するもの
である。

〔従来の技術〕

プラズマ放電式の処理装置の一例として、成膜の前の基
板表面を洗浄化するイオン洗浄処理装置は、チャンバー
内に放電用のガス　（Ａｒ、Ｈｔなど）を導入して、基
板に負電圧を印加し、そして基板を陰極とする放電を生
じさせて、イオン化したガス分子を基板表面に衝突させ
ることにより、基板表面の不純物層をスパッタして除去
するようになっている。

一般に、このようなイオン洗浄処理装置におけるプラズ
マ放電用の電源としては、出力電圧が最高−１〜−２Ｋ
Ｖ程度のものが使用されており、その出力側には、振動
電流によって異常放電を防止する過電流防止装置が接続
される場合がある。

その過電流防止装置は、過電流が流れる毎に起動して、
イオン洗浄処理中において頻繁に発生する小さな異常数
？４（アーク族？［）を防止することにより、異常放電
によって処理対象の基板に傷が付くことを防ぐものであ
る。

ところで、洗浄処理の初期においては、基板の表面が汚
れているために、低い電圧でアーク放電が発生し、グロ
ーからアークへ移行する境界の電圧値が少しでもオーバ
ーすると、たとえ過電流防止装置があっても次々とアー
ク放電が発生し、結果として電源が過負荷となり、自動
遮断が作動して停止してしまう。

したがって、洗浄処理の初期の時点においては電源電圧
を低くし、真空加熱による基板からの脱ガスなどの進行
にしたがって電源電圧を少しずつ上昇させる必要がある
。しかし、従来においては、洗浄処理の進捗情況を定量
化する方法がないので、オペレータが放電の様子を確認
しながら勘に頼ってプラズマ放電用の電源電圧を調整し
ていた。また、自動運転化も不可能であった。

〔発明が解決し２ようとする課題〕 上記のように、従来は、オペレータの勘によってＭＯＴ
Ｍ圧を調整しなければならないため、処理の自動化を図
ることができなかった。

本発明は、オペレータの勘に頼ることなく、プラズマ放
電による処理の進捗情況を把握して、自動的に電源電圧
を制御する直流放電用電源を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、直流グロー放電を
用いるプラズマ処理装置における直流放電用電源におい
て、電源の出力特性を初期設定値から最終設定値まで連
続的に増加させる制御回路と、異常アーク放電による過
電流を検知してその検知信号を発生する過電流検知回路
と、前記検知信号により増加中の電源出力を検知信号発
生時の状態であらかじめ設定された時間中一定に保ち、
かつ検知信号発生時の状態より若干低い出力で保つ出力
保持回路と、前記設定時間中異常放電検知があればあら
ためてその時点から一定時点検知信号発生時の状態をく
りかえし、設定時間中アーク放電検知がなければ出力の
一定保持を解除し再び出力増加を行うとともに、前記状
態をつづけながら最終設定値に達するまで出力増加を続
ける出力増加回路とから成ることを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は、異常放電検知装置の発生信号によってプラズ
マ放電による処理の進捗情況を把握し、そして被処理物
の表面に重大なダメージを与える大きな異常放電が発生
しないように、自動的に電ｆｆＡ１！圧を制御すること
により、プラズマ放電による処理をスムースに進行させ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、本発明の制御装置の構成を第１図および第２図に
より説明する。

第１図は、制御装置全体のブロック構成図であり、同図
中１はプラズマ放電用電源（直流電源）、２は異常放電
検知装置、３は真空槽、４は基板（被処理物）である。

真空槽３は、異常放電検知装置２を通して印加された電
源電圧によって、基板４をイオン洗浄処理するようにな
っている。すなわち、真空槽３内に放電用のガス　（Ａ
ｒ、Ｈ，など）を導入し、基板４に負電圧を印加して、
基板４を陰極とする放電を生じさせ、イオン化したガス
分子を基板４の表面に衝突させることにより、基板４の
表面の不純物をスパッタして除去するようになっている
。

異常放電検知装置２は、第２図のようにインダクタンス
Ｌ、、Ｌ、と、コンデンサＣと、抵抗Ｒによって出力増
加回路８並びに出力保持回路９が構成されている。抵抗
Ｒの両端は電圧の検出端となっていて過電流検知回路６
を構成し、異常放電検知装置２が起動した際の信号ａを
制御袋装置５に電流などの出力特性を出力するようにな
っている。

制御装置５は過電流検知回路６の信号ａに対応する適当
な電圧などの出力特性設定信号すを電源１に出力するも
のである。’Ｉｌｌは、制御回路７により電圧などの出
力特性設定信号すによって設定された電圧などの出力特
性に一致する出力特性を出力するように構成されている
。

次に、このように構成された制御装置５の作用と共に、
その制御方法を第３図ないし第５図により説明する。

真空槽３の減圧下における直流放電の電圧、電流は第４
図のような特性を示す。イオン洗浄処理においては、一
般に異常グロー領域の放電を利用しており、電圧を増し
てい（と電流も上昇する傾向にある。アーク放電に移行
すると、負荷電圧は減少して電流がいくらでも流れる状
態になり、こうなると基板４上に樹枝状の傷が発生して
しまう。

グロー放電からアーク放電へ移行する原因は、主に、基
板４上の微細な埃や吸着ガスが、原因と考えられる。異
常放電検知装置２は、グロー放電からアーク放電へ移行
する時点を過電流検知回路６にて検知し、アーク放電へ
の移行原因を除去するとともに、元のグロー放電の状態
に戻す役割りを果たす。

異常放電検知装置２には、負荷回路と直列にインダクタ
ンスし、すなわち出力保持回路９があり、負荷と並列に
インダクタンスＬ、およびコンデンサー〇すなわち出力
増加回路８があるため（第２図参照）、グロー放電がア
ーク放電に移行すると、第３図（ａ）に示すように、負
荷電圧は急速に減少して、はとんど“０″となる。アー
ク電流の増加はインダクタンスし、によって抑えられる
ため、電圧降下のような急激な変化はしない。負荷の電
圧が“０″になると、実質的には、負荷から電源１が切
りはなされて、異常放電検知装置２と負荷の閉ループが
形成され、コンデンサーＣの放電が行われる。この時の
放電電流が、第３図（ｂ）に示すように異常放電検知装
置２におけるり、Ｃ回路の振動電流となる。この時のピ
ーク電流値ｉｐは、アーク放電へ移行する原因となった
塵やガスなどを除去できるパワーになるように、通常の
負荷電流の２〜３倍に設定されている。この電流変化は
、抵抗Ｒの両端の電圧として制御装置５に出力される。

制御装置５に入った電流変化はあるレベル以上のものに
ついてＣＰＵによるデジタル処理によりパルス状信号と
される。

次に、制御の流れについて第５図により説明する。制御
装置５に予めスタート電圧Ｖ　ａｋｉｎと最大電圧Ｖ　
ｍａｘを入力する。Ｖ　ｍｉｎは放電を維持するのに必
要な最小電圧より少し高めの電圧、ｖ　＠ａｘはアーク
放電へ移行させることな（洗浄処理を最も効率よく行う
のに必要な電圧とする。

制御装置５は出力設定信号すをＶ　ｌｌｌ１ｎよりｖ　
＋ａａｘまで連続的に上昇するプログラム化された状態
で出力する。しかし、異常放電検知装置２からの出力が
入って（ると、徐々に増加させていた出力設定信号を一
定時間（Ｔ）だけ保つ。この間に再び異常放電検知信号
が入ると更にＴ時間だけ出力設定信号を一定に保つ。異
常放電信号がＴ時間内に入ってこなければ出カ一定保持
は解除され、出力は再びｖ　ｍａｘへ向かって増加をは
じめる。

なお、異常放電信号が入って来ると出力をあらかじめ決
められた幅（△ｐ）のみ落として一定に保ってもよい。

また、本発明は、前述したイオン洗浄装置のみならず、
種々のプラズマ放電式処理装置に適応することができ、
その適応範囲はきわめて広い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、放電防止装置の起動回
数によってプラズマ放電による処理の進捗情況を把握し
、そして被処理物の表面に重大なダメージを与える異常
放電が発生しないように自動的に？４＃電圧を制御する
から、次のような効果を奏することができる。

■プラズマ放電処理の進捗情況をセンサリングして、従
来のオペレーターの勘に頼っていた電圧の制御を最適に
実行することができる。

■オペレーターの負担を軽減し、プラズマ放電処理の自
動化を図ることができる。

■異常放電に移行することのない最適な電圧制御によっ
て、被処理物に傷を付けることなく、プラズマ放電処理
をスムースに進行させることができる。

■プラズマ放電処理の進捗情況をオペレーターが定量的
に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明するための図であり、第１図
は装置全体のブロック構成図、第２図は異常放電検知装
置の構成図、第３図（ａ）は異常放電検知装置の作動を
説明するための電圧波形図、第３図（ｂ）は異常放電検
知装置の作動を説明するための電流波形図、第４図は直
流放電における電圧−電流特性図、第５図は電ｆｌ電圧
の制御の説明図である。 ■・・・・・直流電源装置、２・・・・・・異常放電検
知装置、３・・・・・・真空槽、４・・・・・・基板（
被処理物）、５・・・・・・制御装置、６・・・・・・
過電流検知回路、７・・・・・・制御回路、８・・・・
・・出力増加回路、９・・・・・・出力保持回路。 第 図 ○ 第 図 第２図 （−９−シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流グロー放電を用いるプラズマ処理装置における直流
   放電用電源において、 電源の出力特性を初期設定値から最終設定値まで連続的
   に増加させる制御回路と、 異常アーク放電による過電流を検知してその検知信号を
   発生する過電流検知回路と、 前記検知信号により増加中の電源出力を検知信号発生時
   の状態であらかじめ設定された時間中一定に保ち、かつ
   検知信号発生時の状態より若干低い出力で保つ出力保持
   回路と、 前記設定時間中に異常放電検知があればあらためてその
   時点から一定時間検知信号発生時の状態をくりかえし、
   設定時間中アーク放電検知がなければ出力の一定保持を
   解除し再び出力増加を行うとともに、前記状態をつづけ
   ながら最終設定値に達するまで出力増加を続ける出力増
   加回路とから成ることを特徴とする直流放電用電源。