JPH08222398A - 成膜装置用異常放電抑制装置 - Google Patents
成膜装置用異常放電抑制装置Info
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- JPH08222398A JPH08222398A JP7028299A JP2829995A JPH08222398A JP H08222398 A JPH08222398 A JP H08222398A JP 7028299 A JP7028299 A JP 7028299A JP 2829995 A JP2829995 A JP 2829995A JP H08222398 A JPH08222398 A JP H08222398A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷の異常放電状態において、プラズマ自身
の蓄積エネルギーと、直流電源から供給されるエネルギ
ーをμｓ（マイクロ秒）のオーダーで放出させることに
より異常放電を少数派アークの状態で抑制させると共
に、正常モードでの運転状態においても逆極性電圧の繰
り返しパルスを連続的に発生させて異常放電を予防する
ことのできる異常放電抑制装置を提供することを目的と
する。 【構成】 リアクトル、コンデンサ、及びスイッチ素子
からなる高周波共振回路を備えた構成とし、負荷におけ
る異常放電発生時に、該高周波共振回路が１周期のみの
共振動作を行うことにより該負荷に逆極性電圧パルスを
印加して、該異常放電を前記１周期程度の短時間で抑制
するとともに、負荷の正常時においても該負荷に対し上
記逆極性電圧パルスの印加を繰り返し行い、異常放電の
発生を未然に防止するようにした。
の蓄積エネルギーと、直流電源から供給されるエネルギ
ーをμｓ（マイクロ秒）のオーダーで放出させることに
より異常放電を少数派アークの状態で抑制させると共
に、正常モードでの運転状態においても逆極性電圧の繰
り返しパルスを連続的に発生させて異常放電を予防する
ことのできる異常放電抑制装置を提供することを目的と
する。 【構成】 リアクトル、コンデンサ、及びスイッチ素子
からなる高周波共振回路を備えた構成とし、負荷におけ
る異常放電発生時に、該高周波共振回路が１周期のみの
共振動作を行うことにより該負荷に逆極性電圧パルスを
印加して、該異常放電を前記１周期程度の短時間で抑制
するとともに、負荷の正常時においても該負荷に対し上
記逆極性電圧パルスの印加を繰り返し行い、異常放電の
発生を未然に防止するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、成膜装置用異常放電
抑制装置、特にプラズマ直流スパッタ処理などで発生す
るプラズマの異常放電を抑制するための成膜装置用異常
放電抑制装置に関する。
抑制装置、特にプラズマ直流スパッタ処理などで発生す
るプラズマの異常放電を抑制するための成膜装置用異常
放電抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ直流スパッタ等の成膜時に発生
する、わずかな異常放電（少数派アーク）の発生に影響
する要因としては、マグネット部分の配置、カソード表
面の状態、絶縁部分の製造方法、ターゲットの品質・製
造方法・エッジ部分の形状・エロージョン・表面腐食状
態・表面活性化の均一性・温度制御方法、スパッタガス
の種類・圧力制御・流し方など、さまざまなものがあ
る。
する、わずかな異常放電（少数派アーク）の発生に影響
する要因としては、マグネット部分の配置、カソード表
面の状態、絶縁部分の製造方法、ターゲットの品質・製
造方法・エッジ部分の形状・エロージョン・表面腐食状
態・表面活性化の均一性・温度制御方法、スパッタガス
の種類・圧力制御・流し方など、さまざまなものがあ
る。
【０００３】異常放電は、まず、前記少数派アークが発
生し、次に少数派アーク部分の昇温のためにエネルギー
が集中し、大部分の異常放電（多数派アーク）へと移行
する。
生し、次に少数派アーク部分の昇温のためにエネルギー
が集中し、大部分の異常放電（多数派アーク）へと移行
する。
【０００４】この多数派アークが発生すると、高エネル
ギー電子の移動、ターゲット表面温度の上昇、ガス圧の
異常分布などが正の帰還によって、ターゲット材料の蒸
発が起こり、局所的プラズマ密度の上昇が起こり、レー
ストラックアークと呼ばれるような大きなアークの引き
金となる。
ギー電子の移動、ターゲット表面温度の上昇、ガス圧の
異常分布などが正の帰還によって、ターゲット材料の蒸
発が起こり、局所的プラズマ密度の上昇が起こり、レー
ストラックアークと呼ばれるような大きなアークの引き
金となる。
【０００５】前記少数派アーク、多数派アーク及びレー
ストラックアークによる影響としては、ターゲットの物
理的破壊の他に、破片による、成膜中のメモリーや光学
的表面におけるピンホール発生等の悪影響がある。
ストラックアークによる影響としては、ターゲットの物
理的破壊の他に、破片による、成膜中のメモリーや光学
的表面におけるピンホール発生等の悪影響がある。
【０００６】ターゲット上に破壊によって起きた小さな
酸化部分があると、その部分の電子密度が高まり、プラ
ズマ自身の蓄積エネルギーと直流電源より供給されるエ
ネルギーの吸収によって、前記の小さな酸化部分の付近
のインピーダンスが急激に低くなり、その吸収されたエ
ネルギーが熱に変換する。この熱が材料を蒸発させて部
分的な圧力を上げたり電子密度を高めたりする。
酸化部分があると、その部分の電子密度が高まり、プラ
ズマ自身の蓄積エネルギーと直流電源より供給されるエ
ネルギーの吸収によって、前記の小さな酸化部分の付近
のインピーダンスが急激に低くなり、その吸収されたエ
ネルギーが熱に変換する。この熱が材料を蒸発させて部
分的な圧力を上げたり電子密度を高めたりする。
【０００７】そのため、上記のような大きな異常放電が
起こってしまうと、ターゲットやサンプル付近の熱を逃
がし、ガスを発散させた後に、電源を再投入するという
必要がある。
起こってしまうと、ターゲットやサンプル付近の熱を逃
がし、ガスを発散させた後に、電源を再投入するという
必要がある。
【０００８】図２に示すのは従来の成膜用電源回路及び
異常放電抑制機構の一例である。
異常放電抑制機構の一例である。
【０００９】先ず、電源回路から説明する。商用電源１
１３からの交流電圧は、先ず整流回路１１４で全波整流
され、次に平滑用フィルタ１１５で平滑され、脈動分の
少ない直流電圧に変換された後、インバーター回路１１
６に供給される。インバーター回路１１６では、前記直
流電圧が、電源駆動回路１１２からの出力信号に従った
周波数で交流電圧に変換され、該交流電圧は、変圧器１
１７で変圧され、整流回路１１８で再び直流に変換され
る。この直流電圧が、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１１
９、コンデンサ（Ｃ０）１２０により平滑された後、負
荷１２６（成膜用の放電部分）へと送られる。
１３からの交流電圧は、先ず整流回路１１４で全波整流
され、次に平滑用フィルタ１１５で平滑され、脈動分の
少ない直流電圧に変換された後、インバーター回路１１
６に供給される。インバーター回路１１６では、前記直
流電圧が、電源駆動回路１１２からの出力信号に従った
周波数で交流電圧に変換され、該交流電圧は、変圧器１
１７で変圧され、整流回路１１８で再び直流に変換され
る。この直流電圧が、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１１
９、コンデンサ（Ｃ０）１２０により平滑された後、負
荷１２６（成膜用の放電部分）へと送られる。
【００１０】以上のように、商用電源１１３から供給さ
れる交流電力は最終的に直流電力に変換されて負荷１２
６に出力される。
れる交流電力は最終的に直流電力に変換されて負荷１２
６に出力される。
【００１１】次に異常放電抑制機構について説明する。
出力電圧検出器１２４と、出力電流検出器１２５は負荷
１２６の状態を監視するための検出器である。該出力電
圧検出器１２４と出力電流検出器１２５の出力信号は自
動制御回路１０９に送られる。
出力電圧検出器１２４と、出力電流検出器１２５は負荷
１２６の状態を監視するための検出器である。該出力電
圧検出器１２４と出力電流検出器１２５の出力信号は自
動制御回路１０９に送られる。
【００１２】異常放電電流設定器１０３は異常放電の閾
値を設定しておく装置であり、前記出力電流検出器１２
５の信号と該異常放電電流設定器１０３との信号は比較
回路１０５に送られて比較がなされる。異常放電電流設
定器１０３の設定信号レベルより出力電流検出器１２５
の出力信号レベルが低い場合は正常モード、高い場合は
異常モードとなる。比較回路１０５の出力信号は停止回
路１１０と時限回路１１１に伝送される。
値を設定しておく装置であり、前記出力電流検出器１２
５の信号と該異常放電電流設定器１０３との信号は比較
回路１０５に送られて比較がなされる。異常放電電流設
定器１０３の設定信号レベルより出力電流検出器１２５
の出力信号レベルが低い場合は正常モード、高い場合は
異常モードとなる。比較回路１０５の出力信号は停止回
路１１０と時限回路１１１に伝送される。
【００１３】正常モードでは、電源出力の自動制御を行
う自動制御回路１０９は、停止回路１１０と時限回路１
１１からの信号の影響を受けずに電源駆動回路１１２へ
信号出力している。この電源駆動回路１１２からの出力
信号に従った周波数で上述のようにインバーター回路１
１６での交流変換が行われ、上述のような負荷１２６へ
の出力供給が行われている。
う自動制御回路１０９は、停止回路１１０と時限回路１
１１からの信号の影響を受けずに電源駆動回路１１２へ
信号出力している。この電源駆動回路１１２からの出力
信号に従った周波数で上述のようにインバーター回路１
１６での交流変換が行われ、上述のような負荷１２６へ
の出力供給が行われている。
【００１４】自動制御回路１０９が定電流自動制御して
いる間に、例えば、異常放電（少数派アーク又は多数派
アーク）により負荷１２６に過電流が流れると、前記出
力電流検出器１２５の出力信号レベルが前記異常放電電
流設定器１０３の信号レベルより高くなり、異常モード
となる。
いる間に、例えば、異常放電（少数派アーク又は多数派
アーク）により負荷１２６に過電流が流れると、前記出
力電流検出器１２５の出力信号レベルが前記異常放電電
流設定器１０３の信号レベルより高くなり、異常モード
となる。
【００１５】異常モードに入ると、比較回路１０５の出
力信号によって、停止回路１１０と時限回路１１１が動
作する。そして、停止回路１１０からの停止信号は自動
制御回路１０９を経由して電源駆動回路１１２に伝送さ
れ、インバーター回路１１６のスイッチ素子をＯＦＦに
する。このようにして、商用電源１１３から負荷１２６
に供給していた電力が断たれる。
力信号によって、停止回路１１０と時限回路１１１が動
作する。そして、停止回路１１０からの停止信号は自動
制御回路１０９を経由して電源駆動回路１１２に伝送さ
れ、インバーター回路１１６のスイッチ素子をＯＦＦに
する。このようにして、商用電源１１３から負荷１２６
に供給していた電力が断たれる。
【００１６】異常モード時に電力を断ってから再運転に
入るまでの間には、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１１９と
コンデンサ（Ｃ０）１２０に保持されていたエネルギー
が負荷１２６で消費されて負荷１２６の電圧が０になる
までの、インターバルを取る必要がある。このインター
バルを取るのが時限回路１１１であり、インターバルは
通常１０〜５０ｍｓに設定されている。
入るまでの間には、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１１９と
コンデンサ（Ｃ０）１２０に保持されていたエネルギー
が負荷１２６で消費されて負荷１２６の電圧が０になる
までの、インターバルを取る必要がある。このインター
バルを取るのが時限回路１１１であり、インターバルは
通常１０〜５０ｍｓに設定されている。
【００１７】異常モード発生から上記インターバルが経
過すると、時限回路１１１が時限終了信号を停止回路１
１０に発し、停止回路１１０の出力信号はこの時停止信
号から再運転信号に替わる。こうして自動制御回路１０
９と電源駆動回路１１２は再運転され、正常モードの定
電流自動制御が再開される。
過すると、時限回路１１１が時限終了信号を停止回路１
１０に発し、停止回路１１０の出力信号はこの時停止信
号から再運転信号に替わる。こうして自動制御回路１０
９と電源駆動回路１１２は再運転され、正常モードの定
電流自動制御が再開される。
【００１８】すなわち、従来の異常放電抑制機構は、異
常放電が発生すると、素早くインバーター回路１１６の
スイッチ素子をＯＦＦにし負荷１２６への供給電力を断
ち、そして一定のインターバルの経過後にインバーター
回路１１６のスイッチ素子を再度ＯＮにして負荷１２６
への供給電力を再開するという方式をとっている。
常放電が発生すると、素早くインバーター回路１１６の
スイッチ素子をＯＦＦにし負荷１２６への供給電力を断
ち、そして一定のインターバルの経過後にインバーター
回路１１６のスイッチ素子を再度ＯＮにして負荷１２６
への供給電力を再開するという方式をとっている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】近年、成膜技術の進歩
により、直流電源を使用した反応性スパッタリングなど
の用途が増加してきているが、成膜に要求される膜の精
度、品質はますます高度なものとなってきている。
により、直流電源を使用した反応性スパッタリングなど
の用途が増加してきているが、成膜に要求される膜の精
度、品質はますます高度なものとなってきている。
【００２０】このような状況の中で、上記従来のプラズ
マ異常放電抑制方式では、異常アークの消弧までの時間
が数１０ｍｓのオーダーになるため、最初に発生した少
数派アークがその間に多数派アークにまで成長し、ター
ゲット及び基板にダメージを与えてしまうため、良質な
膜の成長が阻害され、膜の精度、品質及び歩留まり等が
低下するという問題点があった。
マ異常放電抑制方式では、異常アークの消弧までの時間
が数１０ｍｓのオーダーになるため、最初に発生した少
数派アークがその間に多数派アークにまで成長し、ター
ゲット及び基板にダメージを与えてしまうため、良質な
膜の成長が阻害され、膜の精度、品質及び歩留まり等が
低下するという問題点があった。
【００２１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、異常放電状態において、プラズマ自身の蓄積エネ
ルギーと、直流電源から供給されるエネルギーをμｓ
（マイクロ秒）のオーダーで放出させることにより異常
放電を少数派アークの状態で抑制させると共に、正常モ
ードでの運転状態においても逆極性電圧の繰り返しパル
スを連続的に発生させて異常放電を予防することのでき
る成膜装置用異常放電抑制装置を提供することを目的と
する。
ので、異常放電状態において、プラズマ自身の蓄積エネ
ルギーと、直流電源から供給されるエネルギーをμｓ
（マイクロ秒）のオーダーで放出させることにより異常
放電を少数派アークの状態で抑制させると共に、正常モ
ードでの運転状態においても逆極性電圧の繰り返しパル
スを連続的に発生させて異常放電を予防することのでき
る成膜装置用異常放電抑制装置を提供することを目的と
する。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る成膜装置用異常放電抑制装置（１）
では、リアクトル（２１、２２）、コンデンサ（２
０）、及びスイッチ素子（２３）からなる高周波共振回
路（４０）を設け、負荷（２６）における異常放電発生
時に、該高周波共振回路（４０）が１周期のみの共振動
作を行うことにより該負荷（２６）に逆極性電圧パルス
を印加して、該異常放電を前記１周期程度の短時間で抑
制するようにした。
め、請求項１に係る成膜装置用異常放電抑制装置（１）
では、リアクトル（２１、２２）、コンデンサ（２
０）、及びスイッチ素子（２３）からなる高周波共振回
路（４０）を設け、負荷（２６）における異常放電発生
時に、該高周波共振回路（４０）が１周期のみの共振動
作を行うことにより該負荷（２６）に逆極性電圧パルス
を印加して、該異常放電を前記１周期程度の短時間で抑
制するようにした。
【００２３】請求項２に係る成膜装置用異常放電抑制装
置では、請求項１記載の成膜装置用異常放電抑制装置中
に、該異常放電発生前に負荷（２６）に流れていた電流
と同等の電流を、前記逆極性電圧パルスの印加後に再度
供給するための、充分大きなインダクタンスを有する直
流リアクトル（１９）を用いた。
置では、請求項１記載の成膜装置用異常放電抑制装置中
に、該異常放電発生前に負荷（２６）に流れていた電流
と同等の電流を、前記逆極性電圧パルスの印加後に再度
供給するための、充分大きなインダクタンスを有する直
流リアクトル（１９）を用いた。
【００２４】請求項３に係る成膜装置用異常放電抑制装
置では、請求項１または請求項２記載の成膜装置用異常
放電抑制装置において、負荷（２６）の正常状態におい
ても、該負荷（２６）に対し前記逆極性電圧パルスの印
加を繰り返し行い、異常放電の発生を抑制するようにし
た。
置では、請求項１または請求項２記載の成膜装置用異常
放電抑制装置において、負荷（２６）の正常状態におい
ても、該負荷（２６）に対し前記逆極性電圧パルスの印
加を繰り返し行い、異常放電の発生を抑制するようにし
た。
【００２５】
【作用】請求項１記載の発明によれば、負荷における異
常放電の発生時に、負荷に対して、直ちにしかもマイク
ロ秒オーダーの非常な短時間の間に逆極性電圧を印加す
ることができ、異常放電状態のプラズマ自身の蓄積エネ
ルギーと、直流電源から供給されるエネルギーをμｓ
（マイクロ秒）のオーダーで放出させることができる。
従って異常放電初期に発生した少数派アークが多数派ア
ークに成長する以前に異常放電を抑制することができ、
多数派アークがターゲット及び基板にダメージを与え、
良質な膜の成長を阻害し、膜の精度、品質及び歩留まり
等を低下させるという問題点を解消することができる。
常放電の発生時に、負荷に対して、直ちにしかもマイク
ロ秒オーダーの非常な短時間の間に逆極性電圧を印加す
ることができ、異常放電状態のプラズマ自身の蓄積エネ
ルギーと、直流電源から供給されるエネルギーをμｓ
（マイクロ秒）のオーダーで放出させることができる。
従って異常放電初期に発生した少数派アークが多数派ア
ークに成長する以前に異常放電を抑制することができ、
多数派アークがターゲット及び基板にダメージを与え、
良質な膜の成長を阻害し、膜の精度、品質及び歩留まり
等を低下させるという問題点を解消することができる。
【００２６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の成膜装置用異常放電抑制装置において、異常放電発
生前に負荷に流れていた電流と同等の電流を、上記異常
放電抑制後に直ちに負荷に供給することができる。
載の成膜装置用異常放電抑制装置において、異常放電発
生前に負荷に流れていた電流と同等の電流を、上記異常
放電抑制後に直ちに負荷に供給することができる。
【００２７】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは請求項２記載の成膜装置用異常放電抑制装置におい
て、負荷の正常時においても該負荷に対し上記逆極性電
圧パルスの印加を繰り返し行うので、異常放電の発生を
未然に防止できる。
たは請求項２記載の成膜装置用異常放電抑制装置におい
て、負荷の正常時においても該負荷に対し上記逆極性電
圧パルスの印加を繰り返し行うので、異常放電の発生を
未然に防止できる。
【００２８】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２９】図１は、本発明に係る成膜装置用異常放電
抑制装置の実施例を成膜装置に適用した電気回路であ
る。
抑制装置の実施例を成膜装置に適用した電気回路であ
る。
【００３０】直流電源３０は、前記従来例で説明した１
１３〜１１８に相当する直流電源又は一般の直流電源で
あり、負荷２６は、成膜のためのＤＣ放電が行われる部
分である。
１３〜１１８に相当する直流電源又は一般の直流電源で
あり、負荷２６は、成膜のためのＤＣ放電が行われる部
分である。
【００３１】本実施例の成膜装置用異常放電抑制装置１
は、スイッチング素子駆動部２、高周波共振回路４０、
平滑用の直流リアクトル（Ｌｄｃ）１９、及び出力電流
検出器２５で構成されている。
は、スイッチング素子駆動部２、高周波共振回路４０、
平滑用の直流リアクトル（Ｌｄｃ）１９、及び出力電流
検出器２５で構成されている。
【００３２】負荷２６に逆極性電圧パルス印加を行う高
周波共振回路４０は、コンデンサ（Ｃ）２０、リアクト
ル（Ｌ１）２１、リアクトル（Ｌ２）２２、及びスイッ
チング素子２３から成っており、高周波共振回路４０中
のスイッチング素子２３のＯＮ・ＯＦＦのための信号を
出すスイッチング素子駆動部２は、異常放電電流設定器
３、比較回路５、周波数選択器４、発振回路６、パルス
発生回路７、及びパルス駆動回路８から成っている。
周波共振回路４０は、コンデンサ（Ｃ）２０、リアクト
ル（Ｌ１）２１、リアクトル（Ｌ２）２２、及びスイッ
チング素子２３から成っており、高周波共振回路４０中
のスイッチング素子２３のＯＮ・ＯＦＦのための信号を
出すスイッチング素子駆動部２は、異常放電電流設定器
３、比較回路５、周波数選択器４、発振回路６、パルス
発生回路７、及びパルス駆動回路８から成っている。
【００３３】直流電源３０から供給される直流電流は、
充分大きなインダクタンスを有する直流リアクトル（Ｌ
ｄｃ）１９によってほぼ一定に保たれ、負荷２６の電流
は出力電流検出器２５で検出される。
充分大きなインダクタンスを有する直流リアクトル（Ｌ
ｄｃ）１９によってほぼ一定に保たれ、負荷２６の電流
は出力電流検出器２５で検出される。
【００３４】前記従来例と同様に、出力電流検出器２５
の信号と異常放電電流設定器３との信号が比較回路５に
送られて比較がなされ、異常放電電流設定器３の設定信
号レベルより出力電流検出器２５の出力信号レベルが低
い場合は正常モード、高い場合は異常モードとなる。
の信号と異常放電電流設定器３との信号が比較回路５に
送られて比較がなされ、異常放電電流設定器３の設定信
号レベルより出力電流検出器２５の出力信号レベルが低
い場合は正常モード、高い場合は異常モードとなる。
【００３５】本実施例では、正常モード、異常モード双
方において、スイッチング素子２３のＯＮ・ＯＦＦによ
る負荷２６への逆極性電圧印加を行っている。
方において、スイッチング素子２３のＯＮ・ＯＦＦによ
る負荷２６への逆極性電圧印加を行っている。
【００３６】以下、このスイッチング素子２３のＯＮ・
ＯＦＦによる負荷２６への逆極性電圧パルス印加につい
て説明する。
ＯＦＦによる負荷２６への逆極性電圧パルス印加につい
て説明する。
【００３７】スイッチング素子２３がＯＮすると、コン
デンサ（Ｃ）２０とリアクトル（Ｌ１）２１及びリアク
トル（Ｌ２）２２により、（１）式のＦで表される共振
周波数の自由振動が起こる。
デンサ（Ｃ）２０とリアクトル（Ｌ１）２１及びリアク
トル（Ｌ２）２２により、（１）式のＦで表される共振
周波数の自由振動が起こる。
【００３８】
【数１】
【００３９】スイッチング素子２３をＯＮした後、上記
高周波共振回路４０において上記共振周波数Ｆの１周期
のみの共振動作が行われる。その直後にスイッチング素
子２３をＯＦＦにする。
高周波共振回路４０において上記共振周波数Ｆの１周期
のみの共振動作が行われる。その直後にスイッチング素
子２３をＯＦＦにする。
【００４０】その結果、概略を図３に示すように、負荷
２６には、コンデンサ（Ｃ）２０がスイッチング素子２
３のＯＮ寸前に保持していた電圧Ｖｃに比例した逆極性
の電圧が印加される。
２６には、コンデンサ（Ｃ）２０がスイッチング素子２
３のＯＮ寸前に保持していた電圧Ｖｃに比例した逆極性
の電圧が印加される。
【００４１】なお、負荷２６に印加される逆極性の電圧
のピーク値は（２）式のＶｒとなる。
のピーク値は（２）式のＶｒとなる。
【００４２】
【数２】
【００４３】また、スイッチング素子２３のＯＮによっ
て負荷２６に逆極性の電圧が印加される概略時間Ｔｒは
（３）式で表される。
て負荷２６に逆極性の電圧が印加される概略時間Ｔｒは
（３）式で表される。
【００４４】
【数３】
【００４５】１周期のみの共振動作の終了時（スイッチ
ング素子２３のＯＦＦ時）には、コンデンサ（Ｃ）２０
の電圧は、スイッチング素子２３がＯＮする以前の電圧
に戻る。
ング素子２３のＯＦＦ時）には、コンデンサ（Ｃ）２０
の電圧は、スイッチング素子２３がＯＮする以前の電圧
に戻る。
【００４６】高周波共振回路４０中のコンデンサ（Ｃ）
２０、リアクトル（Ｌ１）２１、リアクトル（Ｌ２）２
２の、Ｃ、Ｌ１、Ｌ２の各値は、Ｔｒの値が５〜１０μ
ｓ程度のマイクロ秒オーダーになるように選択されてい
る。
２０、リアクトル（Ｌ１）２１、リアクトル（Ｌ２）２
２の、Ｃ、Ｌ１、Ｌ２の各値は、Ｔｒの値が５〜１０μ
ｓ程度のマイクロ秒オーダーになるように選択されてい
る。
【００４７】以下、本実施例の、正常モードにおける逆
極性電圧パルスの繰り返し発生の様子を説明する。
極性電圧パルスの繰り返し発生の様子を説明する。
【００４８】周波数選択器４で設定された周波数で発振
回路６が原振の発振を行い、該原振に従って（原振の周
期の整数倍の時間おきに）パルス発生回路７がパルス信
号を発生し、該パルス信号がパルス駆動回路８によりス
イッチング素子２３へ送られる。スイッチング素子２３
は、該パルス信号の入力によりＯＮし、上記Ｔｒの２倍
の時間後（上記自由振動の周期後）ＯＦＦする。パルス
発生回路７より発生するパルス長（パルス持続時間）は
上記の時間間隔（Ｔｒ×２）だけスイッチング素子２３
がＯＮになるように設定されている。
回路６が原振の発振を行い、該原振に従って（原振の周
期の整数倍の時間おきに）パルス発生回路７がパルス信
号を発生し、該パルス信号がパルス駆動回路８によりス
イッチング素子２３へ送られる。スイッチング素子２３
は、該パルス信号の入力によりＯＮし、上記Ｔｒの２倍
の時間後（上記自由振動の周期後）ＯＦＦする。パルス
発生回路７より発生するパルス長（パルス持続時間）は
上記の時間間隔（Ｔｒ×２）だけスイッチング素子２３
がＯＮになるように設定されている。
【００４９】正常モードにおいては、パルス発生回路７
は比較回路５からの信号の影響を受けずに上記のスイッ
チング素子駆動のためのパルス発生動作を繰り返してお
り、したがって、正常モードにおいては、周波数選択器
４に設定された周波数の整数倍おきに、大きさＶｒの逆
極性電圧パルスが負荷２６に繰り返し印加され続ける。
は比較回路５からの信号の影響を受けずに上記のスイッ
チング素子駆動のためのパルス発生動作を繰り返してお
り、したがって、正常モードにおいては、周波数選択器
４に設定された周波数の整数倍おきに、大きさＶｒの逆
極性電圧パルスが負荷２６に繰り返し印加され続ける。
【００５０】以下、本実施例の、異常モード発生時の負
荷２６への逆極性電圧パルスの印加の様子を説明する。
荷２６への逆極性電圧パルスの印加の様子を説明する。
【００５１】正常モードでスイッチング素子２３のＯＮ
・ＯＦＦ継続中に、異常放電が起こり、負荷２６に過電
流が流れると、前記出力電流検出器２５の出力信号レベ
ルが前記異常放電電流設定器３の信号レベルより高い異
常モードとなり、比較回路５がパルス発生回路７に異常
モード信号を出力する。
・ＯＦＦ継続中に、異常放電が起こり、負荷２６に過電
流が流れると、前記出力電流検出器２５の出力信号レベ
ルが前記異常放電電流設定器３の信号レベルより高い異
常モードとなり、比較回路５がパルス発生回路７に異常
モード信号を出力する。
【００５２】該異常モード信号を受けたパルス発生回路
７は即座にパルスを発生し、スイッチング素子２３をＯ
Ｎさせ、前記正常モード時の説明と同様の時間間隔（Ｔ
ｒ×２）経過後にＯＦＦさせる。
７は即座にパルスを発生し、スイッチング素子２３をＯ
Ｎさせ、前記正常モード時の説明と同様の時間間隔（Ｔ
ｒ×２）経過後にＯＦＦさせる。
【００５３】このことにより、異常放電発生等により過
電流が流れた際に、即座にしかも非常に短時間（上記Ｔ
ｒ程度のマイクロ秒オーダー）の間に負荷２６に対して
Ｖｒの大きさの逆極性電圧をかけることができ、プラズ
マ自身の蓄積エネルギーと直流電源からの供給エネルギ
ーを放出させることができる。
電流が流れた際に、即座にしかも非常に短時間（上記Ｔ
ｒ程度のマイクロ秒オーダー）の間に負荷２６に対して
Ｖｒの大きさの逆極性電圧をかけることができ、プラズ
マ自身の蓄積エネルギーと直流電源からの供給エネルギ
ーを放出させることができる。
【００５４】逆電圧Ｖｒ印加の終了後には、再度負荷２
６への直流電源印加が始まるが、この時に、正常モード
時に負荷２６に流れていたのと等しい電流を再度供給で
きるようにするために、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１９
には充分大きなインダクタンスを有する直流リアクトル
が用いられている。
６への直流電源印加が始まるが、この時に、正常モード
時に負荷２６に流れていたのと等しい電流を再度供給で
きるようにするために、直流リアクトル（Ｌｄｃ）１９
には充分大きなインダクタンスを有する直流リアクトル
が用いられている。
【００５５】上記実施例の方法により、異常放電発生時
に、負荷２６に対して非常な短時間（上記Ｔｒ程度マイ
クロ秒オーダー）の間に、逆極性電圧を印加することが
でき、初期に発生した少数派アークが多数派アークに成
長することを阻止することができる。また、正常モード
の運転状態においても負荷２６に対して逆極性パルス電
圧を繰り返し印加しており、異常放電を未然に予防する
ことができる。
に、負荷２６に対して非常な短時間（上記Ｔｒ程度マイ
クロ秒オーダー）の間に、逆極性電圧を印加することが
でき、初期に発生した少数派アークが多数派アークに成
長することを阻止することができる。また、正常モード
の運転状態においても負荷２６に対して逆極性パルス電
圧を繰り返し印加しており、異常放電を未然に予防する
ことができる。
【００５６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、負荷にお
ける異常放電の発生時に、負荷に対して、直ちにしかも
マイクロ秒オーダーの非常な短時間の間に逆極性電圧を
印加することができ、異常放電状態のプラズマ自身の蓄
積エネルギーと、直流電源から供給されるエネルギーを
μｓ（マイクロ秒）のオーダーで放出させることができ
る。従って異常放電初期に発生した少数派アークが多数
派アークに成長する以前に異常放電を抑制することがで
きる。多数派アークがターゲット及び基板にダメージを
与え、良質な膜の成長を阻害し、膜の精度、品質及び歩
留まり等を低下させるという問題点を解消することがで
きる。
ける異常放電の発生時に、負荷に対して、直ちにしかも
マイクロ秒オーダーの非常な短時間の間に逆極性電圧を
印加することができ、異常放電状態のプラズマ自身の蓄
積エネルギーと、直流電源から供給されるエネルギーを
μｓ（マイクロ秒）のオーダーで放出させることができ
る。従って異常放電初期に発生した少数派アークが多数
派アークに成長する以前に異常放電を抑制することがで
きる。多数派アークがターゲット及び基板にダメージを
与え、良質な膜の成長を阻害し、膜の精度、品質及び歩
留まり等を低下させるという問題点を解消することがで
きる。
【００５７】なお、本発明では共振回路を利用している
ため、スイッチング素子のスイッチング損失はほとんど
なく、スイッチング周波数を高く設定することができ
る。
ため、スイッチング素子のスイッチング損失はほとんど
なく、スイッチング周波数を高く設定することができ
る。
【００５８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の成膜装置用異常放電抑制装置において、異常放電発
生前に負荷に流れていた電流と同等の電流を、上記異常
放電抑制後に直ちに負荷に供給することができる。
載の成膜装置用異常放電抑制装置において、異常放電発
生前に負荷に流れていた電流と同等の電流を、上記異常
放電抑制後に直ちに負荷に供給することができる。
【００５９】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは請求項２記載の成膜装置用異常放電抑制装置におい
て、負荷の正常時においても該負荷に対し上記逆極性電
圧パルスの印加を繰り返し行うので、異常放電の発生を
未然に防止できる。
たは請求項２記載の成膜装置用異常放電抑制装置におい
て、負荷の正常時においても該負荷に対し上記逆極性電
圧パルスの印加を繰り返し行うので、異常放電の発生を
未然に防止できる。
【００６０】上記のように、良好なマイクロ秒オーダー
の逆極性電圧パルスの発生が実現できるので、高速なア
ーク遮断機能が不可欠となる、光学膜、耐磨耗膜、及び
透明伝導膜等に使用されるプラズマ直流スパッタ処理等
に幅広く適用することができる。
の逆極性電圧パルスの発生が実現できるので、高速なア
ーク遮断機能が不可欠となる、光学膜、耐磨耗膜、及び
透明伝導膜等に使用されるプラズマ直流スパッタ処理等
に幅広く適用することができる。
【図１】本発明に係る成膜装置用異常放電抑制装置の実
施例を成膜装置に適用した電気回路である。
施例を成膜装置に適用した電気回路である。
【図２】従来の成膜用電源回路及び異常放電抑制機構の
回路図である。
回路図である。
【図３】実施例における、異常モード発生後のコンデン
サ（Ｃ）２０及び負荷２６の電圧変化の概略のタイムチ
ャートである。
サ（Ｃ）２０及び負荷２６の電圧変化の概略のタイムチ
ャートである。
１ 成膜装置用異常放電抑制装置 １９ 直流リアクトル（Ｌｄｃ） ２０ コンデンサ（Ｃ） ２１ リアクトル（Ｌ１） ２２ リアクトル（Ｌ２） ２３ スイッチング素子 ２６ 負荷 ４０ 高周波共振回路
Claims (3)
- 【請求項１】リアクトル、コンデンサ、及びスイッチ素
子からなる高周波共振回路を備え、負荷における異常放
電発生時に、該高周波共振回路が１周期のみの共振動作
を行うことにより該負荷に逆極性電圧パルスを印加し
て、該異常放電を前記１周期程度の短時間で抑制するこ
とを特徴とする成膜装置用異常放電抑制装置。 - 【請求項２】前記異常放電発生前に負荷に流れていた電
流と同等の電流を、前記逆極性電圧パルスの印加後に再
度供給するための、充分大きなインダクタンスを有する
直流リアクトルを用いたことを特徴とする請求項１記載
の成膜装置用異常放電抑制装置。 - 【請求項３】負荷の正常状態においても、該負荷に対し
前記逆極性電圧パルスの印加を繰り返し行い、異常放電
の発生を抑制することを特徴とする請求項１または請求
項２記載の成膜装置用異常放電抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028299A JP2733454B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 成膜装置用異常放電抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7028299A JP2733454B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 成膜装置用異常放電抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222398A true JPH08222398A (ja) | 1996-08-30 |
| JP2733454B2 JP2733454B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=12244744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7028299A Expired - Lifetime JP2733454B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 成膜装置用異常放電抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733454B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874386A2 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for remote microwave plasma generation |
| US6365009B1 (en) | 1997-06-17 | 2002-04-02 | Anelva Corporation | Combined RF-DC magnetron sputtering method |
| JP2007503096A (ja) * | 2003-08-18 | 2007-02-15 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | スパッタ処理システムにおけるプラズマ遷移の制御 |
| JP2008505446A (ja) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | アドバンスド エナジー インダストリーズ， インコーポレイテッド | プラズマにおけるアーク電流の早期短絡を用いた迅速なアーク消滅のための装置および方法 |
| JP2008047292A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Nippon Reliance Kk | アーク放電抑止装置および方法 |
| US7640120B2 (en) | 2005-12-22 | 2009-12-29 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method and device for detecting arcs |
| US7795817B2 (en) | 2006-11-24 | 2010-09-14 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Controlled plasma power supply |
| US7929261B2 (en) | 2007-03-08 | 2011-04-19 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Suppressing arc discharges |
| US7995313B2 (en) | 2006-11-23 | 2011-08-09 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method for operating a plasma process and arc discharge detection device |
| US8007641B2 (en) | 2004-03-25 | 2011-08-30 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method of detecting arc discharges in a plasma process |
| US8085054B2 (en) | 2006-11-28 | 2011-12-27 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Detecting arc discharges |
| JP4949584B2 (ja) * | 1999-10-13 | 2012-06-13 | エリコン・ドイチュラント・ホールディング・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 給電ユニット、スパッタプラント、スパッタプロセスにおける火花形成の低減方法および部材製造方法 |
| US8735767B2 (en) | 2006-12-14 | 2014-05-27 | Trumpf Huettinger Gmbh + Co. Kg | Responding to arc discharges |
| US8786263B2 (en) | 2007-05-12 | 2014-07-22 | Trumpf Huettinger Sp. Z O. O. | Reducing stored electrical energy in a lead inductance |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5454944B2 (ja) | 2008-03-26 | 2014-03-26 | 株式会社京三製作所 | 真空装置用異常放電抑制装置 |
| DE102010031568B4 (de) | 2010-07-20 | 2014-12-11 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Arclöschanordnung und Verfahren zum Löschen von Arcs |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP7028299A patent/JP2733454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0874386A3 (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-25 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for remote microwave plasma generation |
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| JP2007503096A (ja) * | 2003-08-18 | 2007-02-15 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | スパッタ処理システムにおけるプラズマ遷移の制御 |
| US9484189B2 (en) | 2004-03-25 | 2016-11-01 | Trumpf Huettinger Gmbh + Co. Kg | Method of detecting arc discharge in a plasma process |
| US8007641B2 (en) | 2004-03-25 | 2011-08-30 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method of detecting arc discharges in a plasma process |
| JP2008505446A (ja) * | 2004-07-02 | 2008-02-21 | アドバンスド エナジー インダストリーズ， インコーポレイテッド | プラズマにおけるアーク電流の早期短絡を用いた迅速なアーク消滅のための装置および方法 |
| US7640120B2 (en) | 2005-12-22 | 2009-12-29 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method and device for detecting arcs |
| JP2008047292A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Nippon Reliance Kk | アーク放電抑止装置および方法 |
| US7995313B2 (en) | 2006-11-23 | 2011-08-09 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Method for operating a plasma process and arc discharge detection device |
| US8044595B2 (en) | 2006-11-23 | 2011-10-25 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Operating a plasma process |
| US7795817B2 (en) | 2006-11-24 | 2010-09-14 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Controlled plasma power supply |
| US8110992B2 (en) | 2006-11-24 | 2012-02-07 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Controlled plasma power supply |
| US8085054B2 (en) | 2006-11-28 | 2011-12-27 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Detecting arc discharges |
| US8735767B2 (en) | 2006-12-14 | 2014-05-27 | Trumpf Huettinger Gmbh + Co. Kg | Responding to arc discharges |
| US7929261B2 (en) | 2007-03-08 | 2011-04-19 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Suppressing arc discharges |
| US8786263B2 (en) | 2007-05-12 | 2014-07-22 | Trumpf Huettinger Sp. Z O. O. | Reducing stored electrical energy in a lead inductance |
| US9818579B2 (en) | 2007-05-12 | 2017-11-14 | Trumpf Huettinger Sp. Z O. O. | Reducing stored electrical energy in a lead inductance |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2733454B2 (ja) | 1998-03-30 |
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