JPH05311418A - アーク放電防止回路 - Google Patents
アーク放電防止回路Info
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- JPH05311418A JPH05311418A JP11783692A JP11783692A JPH05311418A JP H05311418 A JPH05311418 A JP H05311418A JP 11783692 A JP11783692 A JP 11783692A JP 11783692 A JP11783692 A JP 11783692A JP H05311418 A JPH05311418 A JP H05311418A
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- arc
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気的に負荷として機能するターゲットを備
えたスパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置と、ＤＣ
電源に接続するには、ケ−ブルを利用している。しか
し、その長さにより振動条件が変化し、最悪の条件でも
振動が確保できない知見に基ずいて本発明は完成したも
ので、アーク放電エネルギーにより、製品の規格を損な
うのを防止する点。 【構成】 電源に接続するケーブルの正負端子をスパッ
タ装置のターゲットに接続し更に、ターゲットとケーブ
ルには、コンデンサー５を接続すると共に，その負端子
とターゲット間にインダクタンスを設る。その上ターゲ
ットに最適のリアクタンスでターゲットと並列にダイオ
ードを形成して構成する。このようなアーク放電防止回
路を電源とスパッタ装置間にケーブルを介して設ける
と、アーク放電時のエネルギーによってスパッタ装置に
より堆積する薄膜の製品規格を損なうこと防止できる。
えたスパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置と、ＤＣ
電源に接続するには、ケ−ブルを利用している。しか
し、その長さにより振動条件が変化し、最悪の条件でも
振動が確保できない知見に基ずいて本発明は完成したも
ので、アーク放電エネルギーにより、製品の規格を損な
うのを防止する点。 【構成】 電源に接続するケーブルの正負端子をスパッ
タ装置のターゲットに接続し更に、ターゲットとケーブ
ルには、コンデンサー５を接続すると共に，その負端子
とターゲット間にインダクタンスを設る。その上ターゲ
ットに最適のリアクタンスでターゲットと並列にダイオ
ードを形成して構成する。このようなアーク放電防止回
路を電源とスパッタ装置間にケーブルを介して設ける
と、アーク放電時のエネルギーによってスパッタ装置に
より堆積する薄膜の製品規格を損なうこと防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタ装置のアーク
放電防止回路の改良に関する。
放電防止回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタ装置では、グロー放電に伴う陰
極スパッタ現象を利用することにより、ターゲット（陰
極）からスパッタにより飛び出した金属原子を、陽極近
くに配置した基板表面に堆積・付着して薄膜を成膜す
る。
極スパッタ現象を利用することにより、ターゲット（陰
極）からスパッタにより飛び出した金属原子を、陽極近
くに配置した基板表面に堆積・付着して薄膜を成膜す
る。
【０００３】このような原理のスパッタ装置を生産規模
で稼働するために、５〜１０ＫＷ以上の大電力を投入し
た場合、ターゲットのスパッタ面に正常なグロー放電が
生じていれば問題ないが、ターゲット面などの汚れによ
り局部的に放電が集中すると、その部分だけ温度が上昇
するために熱電子が放出していわゆるアークスポットが
生じてアーク放電に移行する。
で稼働するために、５〜１０ＫＷ以上の大電力を投入し
た場合、ターゲットのスパッタ面に正常なグロー放電が
生じていれば問題ないが、ターゲット面などの汚れによ
り局部的に放電が集中すると、その部分だけ温度が上昇
するために熱電子が放出していわゆるアークスポットが
生じてアーク放電に移行する。
【０００４】このようなアーク放電が発生すると、前記
の大電力電源では、その出力インピーダンスが低い（例
えば放電インピーダンスとしては数十Ω程度）ので非常
に大きなアーク電流が流れてアークが持続されて有効な
スパッタができない。
の大電力電源では、その出力インピーダンスが低い（例
えば放電インピーダンスとしては数十Ω程度）ので非常
に大きなアーク電流が流れてアークが持続されて有効な
スパッタができない。
【０００５】一方、スパッタ装置における陰極スパッタ
面即ちターゲット面が大きくなるにつれて、アークスポ
ットの原因となる汚れがどうしても増えて、アーク放電
が発生する部分以外は、少しもスパッタされない。従っ
て、他の汚れなどが取れない状態を維持することにな
り、電源の投入と遮断を繰返しても、汚れなどがスパッ
タされて除かれない限り、アークスポットの発生する頻
度が残る。しかも，電源の投入と遮断を早く行わないと
スパッタ装置になかなか電源が有効に投入されないこと
になる。
面即ちターゲット面が大きくなるにつれて、アークスポ
ットの原因となる汚れがどうしても増えて、アーク放電
が発生する部分以外は、少しもスパッタされない。従っ
て、他の汚れなどが取れない状態を維持することにな
り、電源の投入と遮断を繰返しても、汚れなどがスパッ
タされて除かれない限り、アークスポットの発生する頻
度が残る。しかも，電源の投入と遮断を早く行わないと
スパッタ装置になかなか電源が有効に投入されないこと
になる。
【０００６】ところで、アークを消去する方法として
は、Ｌ、Ｃとアークによる振動による方法が知られてお
り、ウルテック社のイオンポンプ電源回路、日本電子社
の電子ビーム蒸発源用電源回路更に、アネルバ社のスパ
ッタ電源などの公告特許または公開特許が知られてお
り、このような手段は、マグネトロン型スパッタ装置の
スパッタ電源にも利用できる。
は、Ｌ、Ｃとアークによる振動による方法が知られてお
り、ウルテック社のイオンポンプ電源回路、日本電子社
の電子ビーム蒸発源用電源回路更に、アネルバ社のスパ
ッタ電源などの公告特許または公開特許が知られてお
り、このような手段は、マグネトロン型スパッタ装置の
スパッタ電源にも利用できる。
【０００７】また、電圧が高く、電流の小さい時は、電
源のインピータンスを大きくすることにより、アーク放
電の防止が可能であり、蛍光灯の安定器やネオンランプ
の安定抵抗なども極論するとこのような役割がある。反
対に電流が増えてくると、電源インピーダンスを大きく
できないので、何らかのアーク放電の防止策が必要とな
り、半波整流やSCR により位相制御して、休止期間を置
く方法が採られた。
源のインピータンスを大きくすることにより、アーク放
電の防止が可能であり、蛍光灯の安定器やネオンランプ
の安定抵抗なども極論するとこのような役割がある。反
対に電流が増えてくると、電源インピーダンスを大きく
できないので、何らかのアーク放電の防止策が必要とな
り、半波整流やSCR により位相制御して、休止期間を置
く方法が採られた。
【０００８】しかし、リップルが大きく電力測定が困難
な点に加えて、電子ビーム蒸発源のように本質的に低リ
ップルの電源が求められる応用では、アークを検出して
から出力を遮断する方法が考えられた。
な点に加えて、電子ビーム蒸発源のように本質的に低リ
ップルの電源が求められる応用では、アークを検出して
から出力を遮断する方法が考えられた。
【０００９】スローン社やエアコテメスカル社の電子ビ
ーム蒸発源の真空管スイッチによるアーク防止回路が知
られており、この考えの延長上にスパッタ電源のアーク
防止回路がある。更に、電子ビーム蒸発源用の電源と同
様に、アークが発生すると電流が急激に増加するのでそ
の電流を検出して出力を一定期間遮断してアークスポッ
トを冷却する方法である。
ーム蒸発源の真空管スイッチによるアーク防止回路が知
られており、この考えの延長上にスパッタ電源のアーク
防止回路がある。更に、電子ビーム蒸発源用の電源と同
様に、アークが発生すると電流が急激に増加するのでそ
の電流を検出して出力を一定期間遮断してアークスポッ
トを冷却する方法である。
【００１０】家庭用のビデオカメラに使用する撮像管の
製造装置に使用するＩＴＯスパッタ電源では、電圧検出
用トランジスタスイッチによるアークカット回路の採用
により、スプラッシュ皆無のスパッタが可能になり、撮
像管の量産に成功した。これに対して、電流検出や振動
による方法では、スプラッシュ（Ｓｐｌａｓｈ）を皆無
にすることはできなくて、量産できなかったであらう。
製造装置に使用するＩＴＯスパッタ電源では、電圧検出
用トランジスタスイッチによるアークカット回路の採用
により、スプラッシュ皆無のスパッタが可能になり、撮
像管の量産に成功した。これに対して、電流検出や振動
による方法では、スプラッシュ（Ｓｐｌａｓｈ）を皆無
にすることはできなくて、量産できなかったであらう。
【００１１】このような電圧検出と負荷に直列に配置し
たスイッチ素子による限界は、スイッチ素子にかかって
おり、更に大電流のスパッタ装置に見合う適当なスイッ
チ素子は無かった。
たスイッチ素子による限界は、スイッチ素子にかかって
おり、更に大電流のスパッタ装置に見合う適当なスイッ
チ素子は無かった。
【００１２】ところけで、大電流を流している状態を急
にＯｆｆすると、回路に含まれるインダクタンスの自己
誘導電圧が全てスイッチ素子にかかってしまうために、
そのエネルギーを吸収する工夫と、スイッチ時間をある
程度遅く設定する必要がでてくる。これを避けるために
は、直列にスイッチ素子を組込むのでなく、アーク放電
に対して並列にスイッチ素子を設置することによりアー
クが生じたらスイッチをＯｎすれば良い。
にＯｆｆすると、回路に含まれるインダクタンスの自己
誘導電圧が全てスイッチ素子にかかってしまうために、
そのエネルギーを吸収する工夫と、スイッチ時間をある
程度遅く設定する必要がでてくる。これを避けるために
は、直列にスイッチ素子を組込むのでなく、アーク放電
に対して並列にスイッチ素子を設置することによりアー
クが生じたらスイッチをＯｎすれば良い。
【００１３】しかし、いつかはこのスイッチ素子を切ら
なければならないから、Ｌ、Ｃにより振動して回路電流
が反転する時にスイッチをＯｆｆすれば良い。このよう
な短絡により回路を振動する手法は、電流が０になって
スイッチをＯｆｆするので、核融合に利用するクローバ
回路や、サイリスタインバータに用いられており、サイ
リスタを使うと回路が比較的簡単に製作することができ
る。
なければならないから、Ｌ、Ｃにより振動して回路電流
が反転する時にスイッチをＯｆｆすれば良い。このよう
な短絡により回路を振動する手法は、電流が０になって
スイッチをＯｆｆするので、核融合に利用するクローバ
回路や、サイリスタインバータに用いられており、サイ
リスタを使うと回路が比較的簡単に製作することができ
る。
【００１４】サイリスタによる回路の問題は、Ｏｆｆが
電流０の時点で発生するので、Ｏｎするのに何等かの直
列スイッチを設置しないと、Ｏｎのタイミングを選べな
い点にある。また、電流０でＯｆｆすると言ってもサイ
リスタは、キャリアのライフタイムが長いので、消滅時
間を１００μｓｅｃ以上採らなくてはならないので、
Ｌ、Ｃを大きくして振動周期を長くしなければならない
点にある。
電流０の時点で発生するので、Ｏｎするのに何等かの直
列スイッチを設置しないと、Ｏｎのタイミングを選べな
い点にある。また、電流０でＯｆｆすると言ってもサイ
リスタは、キャリアのライフタイムが長いので、消滅時
間を１００μｓｅｃ以上採らなくてはならないので、
Ｌ、Ｃを大きくして振動周期を長くしなければならない
点にある。
【００１５】しかし、芝浦製作所製のスパッタ装置用２
Ｋｗ電源回路では、ノーマルモードにサイリスタによる
アークカット方式を採用し、ピュリファイモードにアー
クスイッチによる振動回路方式である。
Ｋｗ電源回路では、ノーマルモードにサイリスタによる
アークカット方式を採用し、ピュリファイモードにアー
クスイッチによる振動回路方式である。
【００１６】図１には、スパッタ装置の減圧チャンバー
１に設置するターゲット２に、ケ−ブル３を介して設置
する電源回路例を模式的に示した。この電源回路は、正
極にＬを、正極と負極間にＣを取付け、更にＣとターゲ
ット２をケ−ブル３により結ぶ構造である。
１に設置するターゲット２に、ケ−ブル３を介して設置
する電源回路例を模式的に示した。この電源回路は、正
極にＬを、正極と負極間にＣを取付け、更にＣとターゲ
ット２をケ−ブル３により結ぶ構造である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】アーク放電スイッチ素
子としてＬ、Ｃより振動させ電流の反転期間でアークを
消滅させる回路は、放電を安定化する回路として古くか
ら知られているが、詳しい解析に関しては不明である。
特に、１Ａクラスまでの回路では、適当にチョークコイ
ルとコンデンサーをＤＣ電源の出力に配置すると、うそ
のようにアーク放電が止まってしまうため、詳しい解析
が行われなかったためと推定される。
子としてＬ、Ｃより振動させ電流の反転期間でアークを
消滅させる回路は、放電を安定化する回路として古くか
ら知られているが、詳しい解析に関しては不明である。
特に、１Ａクラスまでの回路では、適当にチョークコイ
ルとコンデンサーをＤＣ電源の出力に配置すると、うそ
のようにアーク放電が止まってしまうため、詳しい解析
が行われなかったためと推定される。
【００１８】従って、装置メーカやプロセス研究者は、
電源から負荷までの配線のインダクタンスや抵抗によ
り、電源を含めたアークカット振動の動作が決まって入
ることの気付かなかったと思われる。
電源から負荷までの配線のインダクタンスや抵抗によ
り、電源を含めたアークカット振動の動作が決まって入
ることの気付かなかったと思われる。
【００１９】１０Ａを超えるＤＣ電源では、振動による
アーク防止回路が条件により失敗するので、電源制御と
して失敗後のアーク電流の上昇をとらえ出力を一定期間
停止する回路を設けて電源を制御し、これをアークカッ
ト動作と呼んでいた。この停止条件を適当に選ぶことに
より振動によるアーク放電の防止の失敗を抑制してき
た。
アーク防止回路が条件により失敗するので、電源制御と
して失敗後のアーク電流の上昇をとらえ出力を一定期間
停止する回路を設けて電源を制御し、これをアークカッ
ト動作と呼んでいた。この停止条件を適当に選ぶことに
より振動によるアーク放電の防止の失敗を抑制してき
た。
【００２０】電気的に負荷として機能するターゲットを
備えたスパッタ装置からマグネトロンスパッタ装置と、
ＤＣ電源に接続するには、ケ−ブルを利用している。し
かし、その長さにより振動条件が変化し、最悪の条件で
も振動が確保できないことが判明した。
備えたスパッタ装置からマグネトロンスパッタ装置と、
ＤＣ電源に接続するには、ケ−ブルを利用している。し
かし、その長さにより振動条件が変化し、最悪の条件で
も振動が確保できないことが判明した。
【００２１】本発明は、このような事情により成された
もので、新規なアーク放電防止回路を提供することを目
的とするものである。
もので、新規なアーク放電防止回路を提供することを目
的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】電源回路に接続するケー
ブルと，このケーブルの正負端子に接続するターゲット
と，このターゲットとケーブル間に接続するコンデンサ
ーと，このコンデンサーの負端子とターゲット間に接続
するインダクタンスと，前記ターゲットに最適のリアク
タンスでターゲットと並列に接続するダイオードと本発
明に係わるアーク放電防止回路の特徴がある。
ブルと，このケーブルの正負端子に接続するターゲット
と，このターゲットとケーブル間に接続するコンデンサ
ーと，このコンデンサーの負端子とターゲット間に接続
するインダクタンスと，前記ターゲットに最適のリアク
タンスでターゲットと並列に接続するダイオードと本発
明に係わるアーク放電防止回路の特徴がある。
【００２３】
【作用】従来のスパッタ装置に利用する電源では、振動
用のインダクタンスにＤＣ電源から負荷（ターゲット）
までの配線のインダクタンスを利用しているが、ケーブ
ルの長さで振動条件が変化して最悪の条件での振動が確
保できなかった。
用のインダクタンスにＤＣ電源から負荷（ターゲット）
までの配線のインダクタンスを利用しているが、ケーブ
ルの長さで振動条件が変化して最悪の条件での振動が確
保できなかった。
【００２４】しかし、逆方向アークを防止するには、タ
ーゲットに対してダイオードを並列に設置することによ
り逆方向アークを基にする失敗がなくなった。
ーゲットに対してダイオードを並列に設置することによ
り逆方向アークを基にする失敗がなくなった。
【００２５】このように、ターゲットの負端子ならびに
ターゲット間に最適のリアクタンスでターゲットと並列
にダイオードを接続する外に、ターゲットとケーブル間
にコンデンサーを、またコンデンサーの負端子とターゲ
ット間インダクタンスを設置することにより、アーク放
電エネルギーにより製品の欠陥を損なうのを防止でき
る。
ターゲット間に最適のリアクタンスでターゲットと並列
にダイオードを接続する外に、ターゲットとケーブル間
にコンデンサーを、またコンデンサーの負端子とターゲ
ット間インダクタンスを設置することにより、アーク放
電エネルギーにより製品の欠陥を損なうのを防止でき
る。
【００２６】
【実施例】本発明に係わる一実施例を図１乃至図１１を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２７】グロー放電に伴う陰極スパッタ現象を利用
するスパッタ装置を生産規模で稼働するために、５〜１
０ＫＷ以上の大電力を投入する際に、ターゲット面など
に汚れが付着すると局部的に放電が集中する。この結
果、その部分だけ温度が上昇して熱電子が放出していわ
ゆるアークスポットが生じてアーク放電が生じる。
するスパッタ装置を生産規模で稼働するために、５〜１
０ＫＷ以上の大電力を投入する際に、ターゲット面など
に汚れが付着すると局部的に放電が集中する。この結
果、その部分だけ温度が上昇して熱電子が放出していわ
ゆるアークスポットが生じてアーク放電が生じる。
【００２８】そこで出力インピーダンスが低い（例えば
放電インピーダンスとしては数十Ω程度）大電力電源で
は、非常に大きなアーク電流が流れてアークが持続され
て有効なスパッタができない。
放電インピーダンスとしては数十Ω程度）大電力電源で
は、非常に大きなアーク電流が流れてアークが持続され
て有効なスパッタができない。
【００２９】このようなスパッタ装置における陰極スパ
ッタ面即ちターゲット面は、益々大きくなる傾向にある
ので、アークスポットの原因となる汚れがどうしても増
えるのに対して、アーク放電が発生する部分以外は、少
しもスパッタされない。従って、アーク放電が発生する
部分以外の汚れなどの状態を維持することになり、電源
の投入と遮断を繰返しても、スパッタにより除かれない
限り、アークスポットの発生する恐れが残る。
ッタ面即ちターゲット面は、益々大きくなる傾向にある
ので、アークスポットの原因となる汚れがどうしても増
えるのに対して、アーク放電が発生する部分以外は、少
しもスパッタされない。従って、アーク放電が発生する
部分以外の汚れなどの状態を維持することになり、電源
の投入と遮断を繰返しても、スパッタにより除かれない
限り、アークスポットの発生する恐れが残る。
【００３０】このようなスパッタ装置の対策として特殊
なアーク放電防止回路を本発明では、提供する。アーク
放電防止回路の動作を図１乃至図１０に、更にスパッタ
装置に具体的に取付けた接続状態を図１１に明らかにし
た。
なアーク放電防止回路を本発明では、提供する。アーク
放電防止回路の動作を図１乃至図１０に、更にスパッタ
装置に具体的に取付けた接続状態を図１１に明らかにし
た。
【００３１】図３乃至図１０に明らかにした本発明に係
わるアーク放電防止回路は、スパッタ装置１に不可欠な
接地した減圧用チャンバー２に設置するターゲット３に
できるアーク放電を防止するアーク放電防止回路を取付
ける。
わるアーク放電防止回路は、スパッタ装置１に不可欠な
接地した減圧用チャンバー２に設置するターゲット３に
できるアーク放電を防止するアーク放電防止回路を取付
ける。
【００３２】即ち、接地した減圧用チャンバー２に形成
するターゲット３の正負端子間には、ダイオード４を最
適のリアクタンスでターゲット３と並列に設置し、ダイ
オード４と並列してコンデンサ５と電源６をターゲット
３の正負端子間に取付ける。
するターゲット３の正負端子間には、ダイオード４を最
適のリアクタンスでターゲット３と並列に設置し、ダイ
オード４と並列してコンデンサ５と電源６をターゲット
３の正負端子間に取付ける。
【００３３】またインダクタンス７、８をターゲット３
と電源６間に形成してアーク放電防止回路を構成する。
と電源６間に形成してアーク放電防止回路を構成する。
【００３４】このようなアーク放電防止回路を備えたス
パッタ装置を生産現場に設置するに際しては、当然ケー
ブル９を利用することになり、図１１に記載した。即ち
ダイオード４と、インダクタンス７ななびにコンデンサ
５との間をケーブル９により結んで電気的に接続状態と
し、インダクタンス８を介して電源１０に接続する。こ
のようなアーク放電防止回路の動作を、縦軸にターゲッ
ト電流（Ｉ）とターゲット電圧（Ｖ）を、横軸に時間を
採り、かつ電流の原点Ａと電圧の原点Ｂを図１に明らか
にし、両者の時間的経過を図２に詳しく示した。図３乃
至図１０には、図２に記載した経時的な順番におけるタ
ーゲット電流やターゲット電圧の具体的挙動を明らかに
した。
パッタ装置を生産現場に設置するに際しては、当然ケー
ブル９を利用することになり、図１１に記載した。即ち
ダイオード４と、インダクタンス７ななびにコンデンサ
５との間をケーブル９により結んで電気的に接続状態と
し、インダクタンス８を介して電源１０に接続する。こ
のようなアーク放電防止回路の動作を、縦軸にターゲッ
ト電流（Ｉ）とターゲット電圧（Ｖ）を、横軸に時間を
採り、かつ電流の原点Ａと電圧の原点Ｂを図１に明らか
にし、両者の時間的経過を図２に詳しく示した。図３乃
至図１０には、図２に記載した経時的な順番におけるタ
ーゲット電流やターゲット電圧の具体的挙動を明らかに
した。
【００３５】即ち、図１と図２に明らかにするターゲッ
ト電流Ｉとターゲット電圧ｖは、ａ領域とｂ領域の境界
部分から急激に変化して、アーク放電が開始したことを
示しており、この時のアーク放電防止回路の詳細な動作
を図３に明らかにした。図２のａ領域及び図３には、正
常放電時の状態が示されており、ターゲット３と電源６
間電流ｊがある。ａ領域及び図３は、正常放電時の状態
が示されており、コンデンサ５の極性は、図示のよう
に、紙面の下側が正極となる。
ト電流Ｉとターゲット電圧ｖは、ａ領域とｂ領域の境界
部分から急激に変化して、アーク放電が開始したことを
示しており、この時のアーク放電防止回路の詳細な動作
を図３に明らかにした。図２のａ領域及び図３には、正
常放電時の状態が示されており、ターゲット３と電源６
間電流ｊがある。ａ領域及び図３は、正常放電時の状態
が示されており、コンデンサ５の極性は、図示のよう
に、紙面の下側が正極となる。
【００３６】
【外１】
【外２】 しており、アーク放電からそのピークに達するまでのタ
イミングにおける各種パラメータの動きを図２に示すと
共に、図３と同様に図４には、ターゲット３と電源６間
を流れる電流ｊと、ターゲット３とコンデンサ５間を流
れる電流ｋを記載する。コンデンサ５の極性は、図示の
ように、紙面の下側が正極である。
イミングにおける各種パラメータの動きを図２に示すと
共に、図３と同様に図４には、ターゲット３と電源６間
を流れる電流ｊと、ターゲット３とコンデンサ５間を流
れる電流ｋを記載する。コンデンサ５の極性は、図示の
ように、紙面の下側が正極である。
【００３７】次にアーク電流が少なくなるタイミング図
２のＣ領域におきる現象を図５に示したが、図３と図４
と違っているところがある。即ち、コンデンサ５の電圧
極性が逆転しており、ターゲット３とコンデンサ５間を
流れる通路ｋと、コンデンサ５と電源６間を流れる通路
Ｌとに分かれる点である。通路Ｌでは、チョーク即ちイ
ンダクタンス８によりターゲット電流値が一定値を維持
する（１０図まで同様である）と共に、コンデンサ５が
チャージアップ（Ｃｈａｒｇｅ Ｕｐ）し、通路ｋは、
図４と違って逆向きとなる。
２のＣ領域におきる現象を図５に示したが、図３と図４
と違っているところがある。即ち、コンデンサ５の電圧
極性が逆転しており、ターゲット３とコンデンサ５間を
流れる通路ｋと、コンデンサ５と電源６間を流れる通路
Ｌとに分かれる点である。通路Ｌでは、チョーク即ちイ
ンダクタンス８によりターゲット電流値が一定値を維持
する（１０図まで同様である）と共に、コンデンサ５が
チャージアップ（Ｃｈａｒｇｅ Ｕｐ）し、通路ｋは、
図４と違って逆向きとなる。
【００３８】次に図６は、図２のｄ領域のタイミングに
おける動作であり、即ちターゲット３の電圧が逆転して
ダイオード４に逆電流が流れそのピークまでのタイミン
グまでの動作である。コンデンサの電圧が逆電圧にな
る。通路ｋの向きは、図４のそれと逆向きとなる。
おける動作であり、即ちターゲット３の電圧が逆転して
ダイオード４に逆電流が流れそのピークまでのタイミン
グまでの動作である。コンデンサの電圧が逆電圧にな
る。通路ｋの向きは、図４のそれと逆向きとなる。
【００３９】更に放電が進行して図２のｅ領域での動作
を図７により説明する。この領域では、図７に明らかな
ように、ダイオード電流がピークを過ぎてかつ、コンデ
ンサ５が正常な方向にチャージアップしているタイミン
グである。また、通路ｋの向きは、図５、６と違って正
常な方向となる。更に、通路Ｌでの電流値は、図６など
と同じく一定なのに対して、通路ｋのそれは図６の場合
より小さくなる。
を図７により説明する。この領域では、図７に明らかな
ように、ダイオード電流がピークを過ぎてかつ、コンデ
ンサ５が正常な方向にチャージアップしているタイミン
グである。また、通路ｋの向きは、図５、６と違って正
常な方向となる。更に、通路Ｌでの電流値は、図６など
と同じく一定なのに対して、通路ｋのそれは図６の場合
より小さくなる。
【００４０】図２のｆ領域における引き続く放電におけ
る動作を図８により説明すると、これは、ダオード電流
が０を過ぎてダイオード４の残留キャリヤにより逆方向
電流が流れるタイミングに起きる現象である。図８に明
らかなように、通路Ｌは図７と同様な方向に流れるのに
対して、通路ｋは、図７と逆方向に流れてコンデンサ５
の正極も逆になる。
る動作を図８により説明すると、これは、ダオード電流
が０を過ぎてダイオード４の残留キャリヤにより逆方向
電流が流れるタイミングに起きる現象である。図８に明
らかなように、通路Ｌは図７と同様な方向に流れるのに
対して、通路ｋは、図７と逆方向に流れてコンデンサ５
の正極も逆になる。
【００４１】放電の最終段階が図２ｋｇ領域と図９に示
した動作である。これは，ダイオードのキャリヤが減少
してインダクタンス７の電流を下げるので、負荷電圧
した動作である。これは，ダイオードのキャリヤが減少
してインダクタンス７の電流を下げるので、負荷電圧
【外３】 このように本発明に係わるアーク放電防止回路では、ダ
イオードをターゲットの負端子ならびにターゲット間に
最適のリアクタンスでターゲットと並列に接続する方式
を採用した。しかし、その限界値がある。即ち、図１０
に明らかにするように、インダクタンス７をＬ1 、イン
ダクタンス８をＬ2 とてしコンデンサ５をＣ2 とし、イ
ンダクタンス７とインダクタンス８に隣接してＲ1 Ｒ2
が存在するので、Ｃ2 とＬ2 、Ｒ1 とＲ2 の限界値、な
らびにＬ1 の限界値を以下の式で表すことができる。
イオードをターゲットの負端子ならびにターゲット間に
最適のリアクタンスでターゲットと並列に接続する方式
を採用した。しかし、その限界値がある。即ち、図１０
に明らかにするように、インダクタンス７をＬ1 、イン
ダクタンス８をＬ2 とてしコンデンサ５をＣ2 とし、イ
ンダクタンス７とインダクタンス８に隣接してＲ1 Ｒ2
が存在するので、Ｃ2 とＬ2 、Ｒ1 とＲ2 の限界値、な
らびにＬ1 の限界値を以下の式で表すことができる。
【００４２】１／２Ｃ2 ＶC 2 ＝１／２Ｌ2 ＩP 2
ＩP 2 １＝（Ｃ2 ／Ｌ2 ）ＶC 2 ＩP ＝ＶC 2 √Ｃ2 ／Ｌ2 即ち、アーク放電により放電が失敗する場合には、ダイ
オードを取付けるアーク放電防止回路により、失敗がな
くなる。しかし、スパッタ装置により薄膜を基板に堆積
する製品は、当然規格に合格しない限り出荷できない
が、ダイオード４だけを設置するアーク放電防止回路で
は、製品規格を満足できない場合が発生した。この対策
として、図１１に明らかにしたアーク放電防止回路をス
パッタ装置１と電源６の間にケーブル９を介して取付け
ると、好結果が得られた。即ち、本発明に係わるアーク
放電防止回路では、電源６に接続するケーブル９の正負
端子をスパッタ装置のターゲット３に接続し更に、ター
ゲット３とケーブル９には、コンデンサー５を設けると
共に，その負端子１０とターゲット３間にインダクタン
ス７を設る。その上ターゲット３に最適のリアクタンス
でターゲット３と並列にダイオード４を形成して構成す
る。
ＩP 2 １＝（Ｃ2 ／Ｌ2 ）ＶC 2 ＩP ＝ＶC 2 √Ｃ2 ／Ｌ2 即ち、アーク放電により放電が失敗する場合には、ダイ
オードを取付けるアーク放電防止回路により、失敗がな
くなる。しかし、スパッタ装置により薄膜を基板に堆積
する製品は、当然規格に合格しない限り出荷できない
が、ダイオード４だけを設置するアーク放電防止回路で
は、製品規格を満足できない場合が発生した。この対策
として、図１１に明らかにしたアーク放電防止回路をス
パッタ装置１と電源６の間にケーブル９を介して取付け
ると、好結果が得られた。即ち、本発明に係わるアーク
放電防止回路では、電源６に接続するケーブル９の正負
端子をスパッタ装置のターゲット３に接続し更に、ター
ゲット３とケーブル９には、コンデンサー５を設けると
共に，その負端子１０とターゲット３間にインダクタン
ス７を設る。その上ターゲット３に最適のリアクタンス
でターゲット３と並列にダイオード４を形成して構成す
る。
【００４３】このようなアーク放電防止回路を電源６と
スパッタ装置１間にケーブル９を介して設けると、アー
ク放電時のエネルギーによってスパッタ装置により堆積
する薄膜の製品規格を損なうことが殆ど発生しなかっ
た。
スパッタ装置１間にケーブル９を介して設けると、アー
ク放電時のエネルギーによってスパッタ装置により堆積
する薄膜の製品規格を損なうことが殆ど発生しなかっ
た。
【００４４】
【発明の効果】このようにスパッタ装置を特定の場所に
ケーブルを利用して取付ける際、本発明に係わるアーク
放電防止回路を使用すると、アーク放電によるエネルギ
ーにより堆積する薄膜の製品規格を損なうことがなく、
スパッタ装置の稼働率の向上ひいては生産性も増大する
など、実用上の効果が極めて大きい。
ケーブルを利用して取付ける際、本発明に係わるアーク
放電防止回路を使用すると、アーク放電によるエネルギ
ーにより堆積する薄膜の製品規格を損なうことがなく、
スパッタ装置の稼働率の向上ひいては生産性も増大する
など、実用上の効果が極めて大きい。
【図１】本発明に係わるアーク放電防止回路を設置する
スパッタ装置における放電中の電流の経時的な変化を示
す曲線図である。
スパッタ装置における放電中の電流の経時的な変化を示
す曲線図である。
【図２】図１における放電電流のターゲット電流とター
ゲット電圧変化を詳細に示す図である。
ゲット電圧変化を詳細に示す図である。
【図３】図２のａ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図４】図２のｂ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図５】図２のｃ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図６】図２のｄ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図７】図２のｅ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図８】図２のｆ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図９】図２のｇ領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
れを明らかにする曲線図である。
【図１０】図３乃至図９に示すアーク放電防止回路の限
界値を求めるのに利用する模式的な回路図である。
界値を求めるのに利用する模式的な回路図である。
【図１１】本発明に係わるアーク放電防止回路をスパッ
タ装置に取付けた状態を示す図である。
タ装置に取付けた状態を示す図である。
１：スパッタ装置、 ２：減圧用チャンバー、 ３：ターゲット、 ４：ダイオード、 ５：コンデンサ、 ６：電源、 ７、８：インダクタンス ９：ケーブル。
Claims (1)
- 【請求項１】 電源回路に接続するケーブルと，このケ
ーブルの正負端子に接続するターゲットと，このターゲ
ットとケーブル間に接続するコンデンサーと，このコン
デンサーの負端子とターゲット間に接続するインダクタ
ンスと，前記ターゲットに最適のリアクタンスでターゲ
ットと並列に接続するダイオードとを具備することを特
徴とするアーク放電防止回路
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11783692A JPH05311418A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | アーク放電防止回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11783692A JPH05311418A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | アーク放電防止回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311418A true JPH05311418A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14721458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11783692A Pending JPH05311418A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | アーク放電防止回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311418A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05311416A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-22 | Shibaura Eng Works Co Ltd | アーク放電防止回路 |
| WO1998037256A1 (fr) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Shibaura Mechatronics Corporation | Dispositif d'alimentation electrique pour pulverisation cathodique et dispositif de pulverisation l'utilisant |
| WO1998037257A1 (fr) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Shibaura Mechatronics Corporation | Bloc d'alimentation pour dispositif de pulverisation cathodique |
| US7261797B2 (en) | 2000-10-04 | 2007-08-28 | Mks Instruments, Inc. | Passive bipolar arc control system and method |
| US7531070B2 (en) | 2001-09-28 | 2009-05-12 | Shibaura Mechatronics Corporation | Sputtering power-supply unit |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63111173A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-16 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
| JPH0230426A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 電解仕上加工用電源装置 |
| JPH05311416A (ja) * | 1992-05-12 | 1993-11-22 | Shibaura Eng Works Co Ltd | アーク放電防止回路 |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP11783692A patent/JPH05311418A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63111173A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-16 | Anelva Corp | スパツタリング装置 |
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| US6113760A (en) * | 1997-02-20 | 2000-09-05 | Shibaura Mechatronics Corporation | Power supply apparatus for sputtering and a sputtering apparatus using the power supply apparatus |
| US6416638B1 (en) | 1997-02-20 | 2002-07-09 | Shibaura Mechatronics Corporation | Power supply unit for sputtering device |
| US7261797B2 (en) | 2000-10-04 | 2007-08-28 | Mks Instruments, Inc. | Passive bipolar arc control system and method |
| US7531070B2 (en) | 2001-09-28 | 2009-05-12 | Shibaura Mechatronics Corporation | Sputtering power-supply unit |
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