JPH06113561A - プラズマおよび表面技術の装置に対する電源用の回路装置 - Google Patents
プラズマおよび表面技術の装置に対する電源用の回路装置Info
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- JPH06113561A JPH06113561A JP4202683A JP20268392A JPH06113561A JP H06113561 A JPH06113561 A JP H06113561A JP 4202683 A JP4202683 A JP 4202683A JP 20268392 A JP20268392 A JP 20268392A JP H06113561 A JPH06113561 A JP H06113561A
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波電源を高出力で使用する場合、低価格
でしかも人に対して安全となる、プラズマ技術や表面技
術の装置や設備の電源に対する回路装置を提供する。 【構成】 ２極の電流を供給するため、制御可能な整流
回路部品の正と負の出力端が MOSFET ブリッジ回路Ｉ，
Ｉ′，II, II′のブリッジ入力端に接続し、 MOSFET ブ
リッジ回路のブリッジ出力端が MOSFET を制御する電流
検出回路９または１０と、プラズマ装置の負荷に対する
出力端＋，−とに接続している。
でしかも人に対して安全となる、プラズマ技術や表面技
術の装置や設備の電源に対する回路装置を提供する。 【構成】 ２極の電流を供給するため、制御可能な整流
回路部品の正と負の出力端が MOSFET ブリッジ回路Ｉ，
Ｉ′，II, II′のブリッジ入力端に接続し、 MOSFET ブ
リッジ回路のブリッジ出力端が MOSFET を制御する電流
検出回路９または１０と、プラズマ装置の負荷に対する
出力端＋，−とに接続している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、プラズマ技術や表面
技術の装置や設備に対する電源用の回路装置に関する。
技術の装置や設備に対する電源用の回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ブラズマ技術では、表面を乾式の無接触
で変えたり、活性化したり被覆する技術方法が容器中の
電気ガス放電法で使用される。その場合、所望の硬化は
物理的な方法（ＰＶＤ）あるいは例えば化学的な方法
（プラズマＣＶＤ）で得られる。
で変えたり、活性化したり被覆する技術方法が容器中の
電気ガス放電法で使用される。その場合、所望の硬化は
物理的な方法（ＰＶＤ）あるいは例えば化学的な方法
（プラズマＣＶＤ）で得られる。
【０００３】プラズマを発生するため電気放電の運転を
行うには、高周波発生器が知られている。この高周波発
生器はプラズマ放電の要請に合わされている。高周波、
例えば 13.65 MHzの高周波で発生するプラズマは、高出
力で使用する場合非常に経費が嵩み、人間に対する安全
性の要請が非常に高い。
行うには、高周波発生器が知られている。この高周波発
生器はプラズマ放電の要請に合わされている。高周波、
例えば 13.65 MHzの高周波で発生するプラズマは、高出
力で使用する場合非常に経費が嵩み、人間に対する安全
性の要請が非常に高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
記難点を解決するのに重要な利点を有するプラズマ技術
および表面技術の装置や設備の電源に対する回路装置を
提供することにある。
記難点を解決するのに重要な利点を有するプラズマ技術
および表面技術の装置や設備の電源に対する回路装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、上記の種類の回路装置の場合、バイポーラ電流
供給のため、制御可能な整流回路部品の正と負の出力端
が MOSFET ブリッジ回路のブリッジ入力端に接続し、こ
のブリッジ回路のブリッジ出力端が MOSFET を制御する
電流検出回路と、プラズマ装置の負荷用出力端に接続し
ているによって解決されている。
により、上記の種類の回路装置の場合、バイポーラ電流
供給のため、制御可能な整流回路部品の正と負の出力端
が MOSFET ブリッジ回路のブリッジ入力端に接続し、こ
のブリッジ回路のブリッジ出力端が MOSFET を制御する
電流検出回路と、プラズマ装置の負荷用出力端に接続し
ているによって解決されている。
【０００６】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００７】
【作用】特別な構成によれば、この発明の特許請求の範
囲第２項の回路では、少なくとも４個の MOSFET がモジ
ュール化されたドライバー回路と共に一つのブリッジ回
路に合成され、この回路の入力端が制御可能な直流電流
回路網部品の正と負の出力端に接続している。その場
合、ブリッジ回路の出力端はシャントに接続し、このシ
ャントの中間タップに主として二つの電流検出ユニット
と電流評価ユニットが接続されている。これ等のユニッ
トは実質上一個のバイポーラ Imax 比較器を有し、電流
検出ユニットと電流評価ユニットは最大電流と平均電
流、温度、補助電圧、中断時間、リセントおよび表示増
幅器用の監視ユニットを含み、この監視ユニットはマイ
クロプロセッサ・ユニットに接続している。このマイク
ロプロセッサ・ユニットはシュミットトリガー、周波数
制限部、伝送用ドライバーおよびラッチから成る各１つ
の制御信号処理部を有するインターフェースを介して M
OSFET のモジュール・ドライバーに接続し、更にブリッ
ジ回路の出力端はプラズマ装置の負荷に接続している。
囲第２項の回路では、少なくとも４個の MOSFET がモジ
ュール化されたドライバー回路と共に一つのブリッジ回
路に合成され、この回路の入力端が制御可能な直流電流
回路網部品の正と負の出力端に接続している。その場
合、ブリッジ回路の出力端はシャントに接続し、このシ
ャントの中間タップに主として二つの電流検出ユニット
と電流評価ユニットが接続されている。これ等のユニッ
トは実質上一個のバイポーラ Imax 比較器を有し、電流
検出ユニットと電流評価ユニットは最大電流と平均電
流、温度、補助電圧、中断時間、リセントおよび表示増
幅器用の監視ユニットを含み、この監視ユニットはマイ
クロプロセッサ・ユニットに接続している。このマイク
ロプロセッサ・ユニットはシュミットトリガー、周波数
制限部、伝送用ドライバーおよびラッチから成る各１つ
の制御信号処理部を有するインターフェースを介して M
OSFET のモジュール・ドライバーに接続し、更にブリッ
ジ回路の出力端はプラズマ装置の負荷に接続している。
【０００８】
【実施例】以下、図面に基づき好適実施例に関してこの
発明の回路装置をより詳しく説明する。
発明の回路装置をより詳しく説明する。
【０００９】図１から判るように、この発明によるバイ
ポーラ電源の回路装置は、正の出力端２と負の出力端３
が MOSFET ブリッジ回路４のブリッジ入力端に制御電子
回路を含めて接続している整流回路１で構成されてい
る。ブリッジ回路の出力端５，５′はプラズマ室に接続
している。
ポーラ電源の回路装置は、正の出力端２と負の出力端３
が MOSFET ブリッジ回路４のブリッジ入力端に制御電子
回路を含めて接続している整流回路１で構成されてい
る。ブリッジ回路の出力端５，５′はプラズマ室に接続
している。
【００１０】図２と図４から判るように、ブリッジ回路
は橋絡されたそれぞれ二つの MOSFET Ｉ，Ｉ′および I
I, II ′で構成されている。このブリッジ入力端には、
回路網部品１の両端子２，３が接続されているので、制
御可能で調節可能な電圧Ｕeがブリッジに導入される。
MOSFET のブリッジ回路のブリッジ出力端は電流検出部
品６に接続し、出力端子５に通じている。他のブリッジ
出力端は、他の出力端５′に接続している。 MOSFET
Ｉ，Ｉ′， II, II ′の制御電極を適当に制御して、任
意のパルス電圧を出力端５，５′に発生させることがで
きる。この代わりに、ここでは、ブリッジ配置が対角状
に接続されているので、出力端子５，５′の極性が切り
替わる。図２に示すように、対角分岐Ｉ，Ｉ′が動作す
ると、対角分岐 II, II ′は動作しない。一方の対角分
岐から他方の分岐に切り換えるには、少なくとも５μs
の休止時間が必要である。電流の流れは図２の中に破線
で示してある。図４では、対角分岐 II, II ′が動作す
るので、逆転電流が流れ、この流れも破線で示してあ
る。インダクタンスＬ（図２，４，５）は動作している
各 MOSFET を急激な電流上昇に対して保護する（ＤＬは
フリーホィールダイオードあるいは逆流ダイオードとし
て働く）。最も短い周期を有するパルスパターンＵa(t)
は図３に示してある。時間 t1 〜 t4 は自由に設定でき
る。更に、正の上部電圧時間面か、あるいは負の下部電
圧時間面でのみ選択的に動作し、その場合、それぞれ対
角分岐Ｉ，Ｉ′または II, II ′のみが動作する。
は橋絡されたそれぞれ二つの MOSFET Ｉ，Ｉ′および I
I, II ′で構成されている。このブリッジ入力端には、
回路網部品１の両端子２，３が接続されているので、制
御可能で調節可能な電圧Ｕeがブリッジに導入される。
MOSFET のブリッジ回路のブリッジ出力端は電流検出部
品６に接続し、出力端子５に通じている。他のブリッジ
出力端は、他の出力端５′に接続している。 MOSFET
Ｉ，Ｉ′， II, II ′の制御電極を適当に制御して、任
意のパルス電圧を出力端５，５′に発生させることがで
きる。この代わりに、ここでは、ブリッジ配置が対角状
に接続されているので、出力端子５，５′の極性が切り
替わる。図２に示すように、対角分岐Ｉ，Ｉ′が動作す
ると、対角分岐 II, II ′は動作しない。一方の対角分
岐から他方の分岐に切り換えるには、少なくとも５μs
の休止時間が必要である。電流の流れは図２の中に破線
で示してある。図４では、対角分岐 II, II ′が動作す
るので、逆転電流が流れ、この流れも破線で示してあ
る。インダクタンスＬ（図２，４，５）は動作している
各 MOSFET を急激な電流上昇に対して保護する（ＤＬは
フリーホィールダイオードあるいは逆流ダイオードとし
て働く）。最も短い周期を有するパルスパターンＵa(t)
は図３に示してある。時間 t1 〜 t4 は自由に設定でき
る。更に、正の上部電圧時間面か、あるいは負の下部電
圧時間面でのみ選択的に動作し、その場合、それぞれ対
角分岐Ｉ，Ｉ′または II, II ′のみが動作する。
【００１１】出力パルスは 2500 V までの電圧値で 10
kWのパルス出力が可能である。これに反して 1200 V ま
での電圧値で 150 kW のパルス出力が可能である。上限
周波数は 50 kHz であった。正規駆動時、プラズマ中の
電圧スパークあるいは短絡時には、電流検出回路６が実
際の電流を検出し、インダクタンスＬが電流上昇を制限
する（MOSFETを保護するため有限の di/dt) 。電流検出
回路６は過電流時に動作している分岐部のそれぞれを遮
断する。運転は短絡電流が鎮静し、その値が０Ａ近くに
なって初めて続行する。
kWのパルス出力が可能である。これに反して 1200 V ま
での電圧値で 150 kW のパルス出力が可能である。上限
周波数は 50 kHz であった。正規駆動時、プラズマ中の
電圧スパークあるいは短絡時には、電流検出回路６が実
際の電流を検出し、インダクタンスＬが電流上昇を制限
する（MOSFETを保護するため有限の di/dt) 。電流検出
回路６は過電流時に動作している分岐部のそれぞれを遮
断する。運転は短絡電流が鎮静し、その値が０Ａ近くに
なって初めて続行する。
【００１２】図５には、この回路装置の完全なブロック
回路図が示してある。MOSFET I, I′と II, II ′がブ
リッジ接続され、電流検出回路はシャント８で構成され
ている。このシャントの中間タップは二つの電流検出お
よび電流評価回路９，１０に接続している。これ等の両
方の回路はバイポーラの Imax 比較器と、Imaxアナログ
および Imit アナログ評価部を有する。
回路図が示してある。MOSFET I, I′と II, II ′がブ
リッジ接続され、電流検出回路はシャント８で構成され
ている。このシャントの中間タップは二つの電流検出お
よび電流評価回路９，１０に接続している。これ等の両
方の回路はバイポーラの Imax 比較器と、Imaxアナログ
および Imit アナログ評価部を有する。
【００１３】これ等の回路の出力端は監視回路１１に接
続している。この監視回路は最大電流、平均電流、温度
および補助電圧を監視するために使用され、中断時間
部、リセット部および表示増幅器を備えている。監視回
路１１は第一制御信号処理回路１２と第二制御信号処理
回路１３に接続し、マイクロプロセッサ１４とインター
フェース１５を介して両制御信号処理回路１２，１３が
制御される。これ等の制御信号処理回路はシミットトリ
ガー、周波数制限部、伝送駆動部およびラッチを含む。
全ての電子回路の電源は構成要素１６で示してある。
続している。この監視回路は最大電流、平均電流、温度
および補助電圧を監視するために使用され、中断時間
部、リセット部および表示増幅器を備えている。監視回
路１１は第一制御信号処理回路１２と第二制御信号処理
回路１３に接続し、マイクロプロセッサ１４とインター
フェース１５を介して両制御信号処理回路１２，１３が
制御される。これ等の制御信号処理回路はシミットトリ
ガー、周波数制限部、伝送駆動部およびラッチを含む。
全ての電子回路の電源は構成要素１６で示してある。
【００１４】制御信号は制御信号処理回路１２，１３か
ら個別モジュール駆動部１７を介して個々の MOSFET I,
I′と II, II ′に導入される。マイクロプロセッサの
プログラムに応じて、所望のバイポーラ・パルス電流の
発生が行われる。
ら個別モジュール駆動部１７を介して個々の MOSFET I,
I′と II, II ′に導入される。マイクロプロセッサの
プログラムに応じて、所望のバイポーラ・パルス電流の
発生が行われる。
【００１５】図６には、図５に示したものと同じ回路装
置の一部が示してあるが、ブリッジに適当な数の駆動部
１７を有するｎ個までの MOSFET があってもよい。 250
0 Vまでの電圧を得るため、直列回路を使用する。
置の一部が示してあるが、ブリッジに適当な数の駆動部
１７を有するｎ個までの MOSFET があってもよい。 250
0 Vまでの電圧を得るため、直列回路を使用する。
【００１６】この発明による回路装置を備えた装置を有
するバイポーラ・パルス電源には、種々の利点がある。
高周波によって発生するプラズマは局部的に放射特性に
関連している。バイポーラのパルスプラズマはチャンバ
ー内に完全な空間プラズマを形成し（ケースと基板の間
の電位）、材料を任意の形状でも完全に取り囲む。更
に、バイポーラのパルスプラズマは、現時点で 150 kW
のパルス出力まで高エネルギにでき、大きな装置でも産
業上採用できる。
するバイポーラ・パルス電源には、種々の利点がある。
高周波によって発生するプラズマは局部的に放射特性に
関連している。バイポーラのパルスプラズマはチャンバ
ー内に完全な空間プラズマを形成し（ケースと基板の間
の電位）、材料を任意の形状でも完全に取り囲む。更
に、バイポーラのパルスプラズマは、現時点で 150 kW
のパルス出力まで高エネルギにでき、大きな装置でも産
業上採用できる。
【００１７】更に、直流電圧あるいは非バイポーラパル
スで発生するプラズマは、バイポーラのパルス源のよう
な可能性を提供しない（例えば、半導体と非導体の被膜
形成）。
スで発生するプラズマは、バイポーラのパルス源のよう
な可能性を提供しない（例えば、半導体と非導体の被膜
形成）。
【００１８】13.56 MHz の高周波プラズマとその発生
は、高エネルギの装置の場合、非常に経費がかかり、人
に対する安全性の要求は非常に高い。バイポーラのパル
ス電源では、０〜 50 kHz のキロヘルツ周波数範囲で働
くので、安全状況と設備のコストは大幅に低くなる。
は、高エネルギの装置の場合、非常に経費がかかり、人
に対する安全性の要求は非常に高い。バイポーラのパル
ス電源では、０〜 50 kHz のキロヘルツ周波数範囲で働
くので、安全状況と設備のコストは大幅に低くなる。
【００１９】図７の回路装置は、図５の回路装置の他の
変形種である。この場合、ブリッジの電子出力スイッチ
Ｉ，Ｉ′，II, II′としては、利用できる全ての電子構
成要素、つまり MOSFET,バイポーラ・トランジスタ, IG
BT (isolated gate bipolartransistor) 等を使用でき
る。このことは図５の回路装置にも当てはまる。
変形種である。この場合、ブリッジの電子出力スイッチ
Ｉ，Ｉ′，II, II′としては、利用できる全ての電子構
成要素、つまり MOSFET,バイポーラ・トランジスタ, IG
BT (isolated gate bipolartransistor) 等を使用でき
る。このことは図５の回路装置にも当てはまる。
【００２０】電流上昇速度は、出力回路のインダクタン
スＬ（図５のような）によって制限されるのでなく、各
出力分岐部にあるインダクタンスから成る各１個の電流
上昇制限部ＳＢ，およびそれぞれ一つのダイオードで表
せるフライホィール分岐部ＦＺがある。電流の検出は各
分岐の電流センサによって行われ、応答しきい値では独
立していて互いに無関係である。電流検出部８を有し、
マイクロプロセッサ制御部１８とアナログ演算増幅器１
９によって制御されるため、電子出力スイッチＩ，
Ｉ′，II, II′の出力駆動部２０が制御される二つの特
別な制御回路ＳＴ１，ＳＴ２が設けてある。マイクロプ
ロセッサ制御部１８とアナログ演算増幅器１９はインタ
ーフェースを介してプロセス電算機２１に接続してい
る。
スＬ（図５のような）によって制限されるのでなく、各
出力分岐部にあるインダクタンスから成る各１個の電流
上昇制限部ＳＢ，およびそれぞれ一つのダイオードで表
せるフライホィール分岐部ＦＺがある。電流の検出は各
分岐の電流センサによって行われ、応答しきい値では独
立していて互いに無関係である。電流検出部８を有し、
マイクロプロセッサ制御部１８とアナログ演算増幅器１
９によって制御されるため、電子出力スイッチＩ，
Ｉ′，II, II′の出力駆動部２０が制御される二つの特
別な制御回路ＳＴ１，ＳＴ２が設けてある。マイクロプ
ロセッサ制御部１８とアナログ演算増幅器１９はインタ
ーフェースを介してプロセス電算機２１に接続してい
る。
【００２１】この変形した回路装置を用いると、プラズ
マの強度をバイポーラ・パルス電源の投入出力、場所お
よび時間に応じて駆動と制御が可能である。この発明に
よるバイポーラ・パルスユニットに対して自由に調節で
きることおよび自由に選択できるため、制御・調節機能
をＤＣ＋，ＤＣ−，単極＋，単極−，およびバイポーラ
にでき、これ等の機能によって、導体、半導体および非
導体のような材料をプラズマ処理することができる。
マの強度をバイポーラ・パルス電源の投入出力、場所お
よび時間に応じて駆動と制御が可能である。この発明に
よるバイポーラ・パルスユニットに対して自由に調節で
きることおよび自由に選択できるため、制御・調節機能
をＤＣ＋，ＤＣ−，単極＋，単極−，およびバイポーラ
にでき、これ等の機能によって、導体、半導体および非
導体のような材料をプラズマ処理することができる。
【００２２】導電面Ａ，Ｂの間のプラズマに関して位置
ＸＹＺと時間ｔおよび投入した電力Ｐの関数としてプラ
ズマ強度を制御することは、図８に示してある。基板は
界面ＡまたはＢによって形成される。半導体および非導
体の基板では、この基板は図８にＳＵで示すような、界
面Ａ，Ｂの外でプラズマ系内の自由に選択できる場所に
ある。ＡまたはＢは、真空を発生する真空系の室の壁あ
るいはその部品自体であってもよい。
ＸＹＺと時間ｔおよび投入した電力Ｐの関数としてプラ
ズマ強度を制御することは、図８に示してある。基板は
界面ＡまたはＢによって形成される。半導体および非導
体の基板では、この基板は図８にＳＵで示すような、界
面Ａ，Ｂの外でプラズマ系内の自由に選択できる場所に
ある。ＡまたはＢは、真空を発生する真空系の室の壁あ
るいはその部品自体であってもよい。
【００２３】プロセス計算機１８を介し、制御・調節ユ
ニットＳＴ１，ＳＴ２のプロセスベクトル P（P1・・・
Pp) を用いて指令と表示が伝達される。制御ベクトル R
(R1・・・Rr) は駆動回路としてのバイポーラ・パルス
ユニットを用いてプラズマの制御と調節を与える。こう
して、任意に形成できる数学操作の早い調節が可能にな
る。高感度、高精度および取り分け不安定になりやすい
プラズマ・プロセス（アークの発生）に対して、図８に
示すように、任意に形成できる数学操作の早い調節を自
由選択的に使用することが必要である。実測値としては
電気量 ua (t)＝ u(+) (t) ＋ u(-) (t) と ia (t) ＝
i(+) (t) ＋ i(-) (t) が使用され、ここで、 (＋）＝
正のパルス，（−）＝負のパルスを意味する。
ニットＳＴ１，ＳＴ２のプロセスベクトル P（P1・・・
Pp) を用いて指令と表示が伝達される。制御ベクトル R
(R1・・・Rr) は駆動回路としてのバイポーラ・パルス
ユニットを用いてプラズマの制御と調節を与える。こう
して、任意に形成できる数学操作の早い調節が可能にな
る。高感度、高精度および取り分け不安定になりやすい
プラズマ・プロセス（アークの発生）に対して、図８に
示すように、任意に形成できる数学操作の早い調節を自
由選択的に使用することが必要である。実測値としては
電気量 ua (t)＝ u(+) (t) ＋ u(-) (t) と ia (t) ＝
i(+) (t) ＋ i(-) (t) が使用され、ここで、 (＋）＝
正のパルス，（−）＝負のパルスを意味する。
【００２４】これ等の量から、ある測定サイクルτ（τ
は任意に多数の測定周期に拡張できる）内で既知のアナ
ログ演算増幅回路（加算器、減算器、積分器、微分器、
PI -PID調節器等) ９によって、以下の量が求まる。
は任意に多数の測定周期に拡張できる）内で既知のアナ
ログ演算増幅回路（加算器、減算器、積分器、微分器、
PI -PID調節器等) ９によって、以下の量が求まる。
【００２５】
【外１】
【００２６】1)から 3) を行うために適当な目標値調節
はプロセス・ベクトルＰあるいはマニュアル調節を介し
て可能になる。プラズマ技術の応用、例えば エッチング（洗浄） 硬化 被膜形成 注入 加熱（硬化を与えず） スパッター等 に応じて、１〜３の選択が行える。プラズマを電気量 u
a (t), ia (t), Pa (t)によって直接制御する上記の方
式は、この装置中でパルス時間面 (＋) と（−）の影響
によりμs 〜 sの範囲で非常に正確に可能となる。例え
ば、プロセス計算機で制御するプラズマ強度＝関数（x,
y, z, t, u(+), u(-), i(+), i(-), θ,U Pot ・・
・）は基板の加工あるいは非常に複雑なプロセスの処理
に関連する。適当な検知、例えば温度分布（θ）あるい
は電位分布（U Pot ) は、重畳制御として一緒に使用で
きる。このことは、図８に参照符号２２で示してある。
はプロセス・ベクトルＰあるいはマニュアル調節を介し
て可能になる。プラズマ技術の応用、例えば エッチング（洗浄） 硬化 被膜形成 注入 加熱（硬化を与えず） スパッター等 に応じて、１〜３の選択が行える。プラズマを電気量 u
a (t), ia (t), Pa (t)によって直接制御する上記の方
式は、この装置中でパルス時間面 (＋) と（−）の影響
によりμs 〜 sの範囲で非常に正確に可能となる。例え
ば、プロセス計算機で制御するプラズマ強度＝関数（x,
y, z, t, u(+), u(-), i(+), i(-), θ,U Pot ・・
・）は基板の加工あるいは非常に複雑なプロセスの処理
に関連する。適当な検知、例えば温度分布（θ）あるい
は電位分布（U Pot ) は、重畳制御として一緒に使用で
きる。このことは、図８に参照符号２２で示してある。
【００２７】適当な制御によって高出力の電気パルス測
定値、 ua (t), ia (t), Pa (t) はプラズマ・プロセス
に対して電子の流れとイオンの流れを最適に制御するた
めに使用される。例えば正と負のパルス成分を独立に制
御・調節してバイポーラ技術でホローカソード効果を消
去できる。アーク感度は、グロー放電からアーク放電に
急激に移行する場合に低減あるいは除去できる。
定値、 ua (t), ia (t), Pa (t) はプラズマ・プロセス
に対して電子の流れとイオンの流れを最適に制御するた
めに使用される。例えば正と負のパルス成分を独立に制
御・調節してバイポーラ技術でホローカソード効果を消
去できる。アーク感度は、グロー放電からアーク放電に
急激に移行する場合に低減あるいは除去できる。
【００２８】この発明による装置は、プラズマ支持によ
る方法に対して、例えば以下のような方法に採用でき
る。即ち、−ＰＶＤ技術（ＰＶＤ＝ physical vapor de
position),−ＣＶＤ技術（ＣＶＤ＝ chemical vapor de
position),−プラズマＣＶＤ，−プラズマ窒化，−陰極
スパッタリング，−表面洗浄（プラズマによるエッチン
グ），−プラズマ技術処理（被膜形成、洗浄），−イオ
ン注入。
る方法に対して、例えば以下のような方法に採用でき
る。即ち、−ＰＶＤ技術（ＰＶＤ＝ physical vapor de
position),−ＣＶＤ技術（ＣＶＤ＝ chemical vapor de
position),−プラズマＣＶＤ，−プラズマ窒化，−陰極
スパッタリング，−表面洗浄（プラズマによるエッチン
グ），−プラズマ技術処理（被膜形成、洗浄），−イオ
ン注入。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による回
路装置を使用すると、約 13.65 MHzの比較的高価な高周
波電源を０〜 50 kHz のバイポーラ・パルス電流電源で
置き換えられると言う重要な利点が達成される。バイポ
ーラ・パルス電流電源を使用する重要な利点は、プラズ
マ技術で電子とイオンの影響をより良く制御できる点に
ある。この場合、簡単に制御可能な交番電界を発生でき
る。
路装置を使用すると、約 13.65 MHzの比較的高価な高周
波電源を０〜 50 kHz のバイポーラ・パルス電流電源で
置き換えられると言う重要な利点が達成される。バイポ
ーラ・パルス電流電源を使用する重要な利点は、プラズ
マ技術で電子とイオンの影響をより良く制御できる点に
ある。この場合、簡単に制御可能な交番電界を発生でき
る。
【図１】バイポーラ・パルス電源の回路装置の基本ブロ
ック回路図である。
ック回路図である。
【図２】MOSFET のブリッジ配置の原理を示すブロック
図である。
図である。
【図３】バイポーラパルス電源のパルス波形を示す図面
である。
である。
【図４】分岐の他の活性化を伴う図２のブリッジ配置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】この発明による回路装置の完全なブロック回路
図である。
図である。
【図６】多数の MOSFET を有する分岐のブロック回路図
である。
である。
【図７】バイポーラ・パルス電源に対する回路装置の変
更してブロック回路図である。
更してブロック回路図である。
【図８】プロセス計算機、数学的な演算による制御装置
および真空系を備えたこの発明による回路装置の原理図
である。
および真空系を備えたこの発明による回路装置の原理図
である。
１ 回路網部品 ２，３ 端子 ５，５′ 出力端 ６ 電流検出回路 ９，１０ 電流検出評価回路 １１ 監視回路 １２，１３ 信号処理回路 １４ マイクロプロセッサ １５ インターフェース １６ 回路部品 １７ モジュール駆動部 １８，２１ プロセス計算機 １９ 演算増幅器 Ｉ，Ｉ′，II, II′ 対角分岐部 Ｌ インダクタンス ＤＬ フライホィール・ダイオード ＳＴ１，ＳＴ２ 制御・調節ユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマ技術や表面技術の装置や設備に
対する電源装置の回路装置において、バイポーラ電流供
給のため、制御可能な整流回路部品の正と負の出力端が
MOSFET ブリッジ回路のブリッジ入力端に接続し、この
ブリッジ回路のブリッジ出力端が MOSFET を制御する電
流検出回路と、プラズマ装置の負荷用出力端に接続して
いることを特徴とする回路装置。 - 【請求項２】 モジュール駆動部を有する少なくとも４
つの MOSFET がブリッジ回路に纏められていて、このブ
リッジ回路の入力端は制御可能な整流回路部品の正およ
び負の出力端に接続し、ブリッジ回路の出力端は中間タ
ップに主として実質上一つのバイポーラ Imax 比較器を
有する二つの電流検出・評価ユニットが接続しているシ
ャントに接続され、前記電流検出・評価ユニットが最大
電流、平均電流、温度、補助電圧、遮断時間、リセット
および表示増幅器に対する監視ユニットを有し、この監
視ユニットはシュミットトリガー、周波数制限部、伝送
駆動部およびラッチから成るそれぞれ一つの制御信号処
理部を有するインターフェースを介して MOSFET のモジ
ュール駆動部に接続し、ブリッジ回路の出力端が更にプ
ラズマ装置の負荷に接続していることを特徴とする請求
項１に記載の回路装置。 - 【請求項３】 各フライホィール分岐部（ＦＺ）を備え
た電流上昇制限部（ＳＢ）は電子スイッチ（Ｉ，Ｉ′，
II, II′) の負荷分岐部に配設し、電流検出を二つの電
流センサ（ＳＳ）で互いに無関係に調節できる各分岐部
で行い、更に電流検出部（８）を有し、マイクロプロセ
ッサ制御部（１８）とアナログ演算増幅器（１９）によ
って操作される二つの制御回路（ＳＴ１，ＳＴ２）を設
け、マイクロプロセッサ制御部（１８）とアナログ演算
増幅器（１９）はそれぞれ一つのインターフェースを介
してプロセス計算機（２１）に接続していることを特徴
とする請求項１または２に記載の回路装置。 - 【請求項４】 電力スイッチ（Ｉ，Ｉ′，II, II′) は
バイポーラ・トランジスタ，IGBTあるいは他の急速にス
イッチングする電子出力半導体であることを特徴とする
請求項１または３に記載の回路装置。
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| JP3639605B2 JP3639605B2 (ja) | 2005-04-20 |
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