JPH08311647A - 真空装置の異常放電消滅装置 - Google Patents

真空装置の異常放電消滅装置

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JPH08311647A
JPH08311647A JP7118418A JP11841895A JPH08311647A JP H08311647 A JPH08311647 A JP H08311647A JP 7118418 A JP7118418 A JP 7118418A JP 11841895 A JP11841895 A JP 11841895A JP H08311647 A JPH08311647 A JP H08311647A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 スパッタリング又はエッチング用真空装置の
異常放電時に、長時間の遮断がなく、スイッチングによ
り確実に対処する方法を提供する。 【構成】 インバータ回路5と、その出力を整流する整
流器7と、その出力を平滑するフィルタ11とを備える
直流電源1は、電流検出器13と、過電流設定器19
と、異常放電電圧検出器17とを備え、インバータ回路
5は、異常放電電圧検出器17で異常放電による負荷電
圧の変化を検出したとき、或いは電流検出器13で検出
した負荷電流が過電流設定器により設定された過電流検
出レベルを越えたとき、それに応答して出力が急速に絞
られるように構成され、直流電源1と真空装置3とを接
続する半導体スイッチ23は負荷電圧の変化を検出した
とき、或いは負荷電流が過電流検出レベルを越えたとき
閉成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中のプラズマを利
用するスパッタ装置及びエッチング装置等の真空装置に
おける異常放電を消滅する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、インバータ回路と、その出力を整
流する整流器と、その出力を平滑するフィルタとを備え
た直流電源に接続された真空装置において、電極のある
一部に放電密度の高い部分が生ずる現象によってインピ
ーダンスが低下したり、或いは、導電性のゴミ等が電極
間を機械的に短絡する等によりプラズマの一時的な異常
放電が生じたとき、その負荷電流の増加を検出し、電源
を遮断する。この場合、負荷の特性或いは電源のフィル
タの特性によって異常放電の消滅まで時間がかかるの
で、一定の休止時間(一般的には5〜数10ミリ秒)経
過後に直流電源の電圧を復帰させて作業を再開するとい
う方法が広く採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法によれば、
電源遮断後、休止時間が長ければ長いほど、又電圧の復
帰の立ち上げが遅ければ遅いほど、異常放電は確実に消
滅するが、その間電力の供給が絶たれるので、真空装置
の作動が損なわれるという不具合があった。
【0004】本発明は、このような不具合をより一層確
実に且つ迅速に解消することができる真空装置における
異常放電消滅装置を提供することをその目的とするもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、インバータ回路と、その出力を整流す
る整流器と、その出力を平滑するフィルタとを備える直
流電源に接続される真空装置の異常放電消滅装置におい
て、前記直流電源は、電流検出器と、過電流設定器と、
異常放電時の出力電圧の変化を検出する異常放電電圧検
出器とを備え、前記インバータ回路は、前記異常放電電
圧検出器で異常放電による負荷電圧の変化を検出したと
き、或いは前記電流検出器で検出した負荷電流が過電流
設定器により設定された過電流検出レベルを越えたと
き、それに応答して出力が急速に絞られるように構成さ
れ、該直流電源と前記真空装置とを接続する負荷接続回
路は、前記真空装置と並列に接続されたスイッチを備
え、該スイッチは前記異常放電電圧検出器で異常放電に
よる負荷電圧の変化を検出したとき、或いは前記電流検
出器で検出した負荷電流が過電流検出レベルを越えたと
き閉成されるようにしたことを特徴とする。以上のよう
に、直流電源を負荷接続回路を介して真空装置に接続し
て該真空装置に直流電圧を印加するようにする代わり
に、該負荷接続回路に前記直流電源から出力する直流電
圧と逆極性のパルス発生器を接続して、該真空装置に周
期的に逆電圧になる直流電圧が印加されるようにしても
よい。
【0006】
【作用】従来の電源では、インバータ回路を急速に停止
させても、電源にフィルタが入っており、そこにエネル
ギーが残留するため、一度異常放電が発生するとなかな
か放電が消滅しない。異常放電に発達してからではそれ
を消滅させるには前述のように5〜10ミリ秒の間イン
バータ回路の停止が必要である。そこで、本発明によれ
ば、異常放電が発生すると、出力電圧は急速に零に向か
うと同時に出力電流が増加するので、先ず、異常放電電
圧検出器により検出した負荷電圧の変化でインバータ回
路の出力が高速に絞られると共に真空装置に並列に接続
したスイッチが閉成されてフィルタに蓄えられたエネル
ギーが該スイッチを介して放出される。それでも負荷電
流が過電流設定器で設定された過電流検出レベルを越え
たときにはインバータ回路の出力は再び絞られ、又前記
スイッチが閉成されてまだフィルタに残っていたエネル
ギーが該スイッチを介して放出される。このように異常
放電の初期であれば、例えば、20μ秒程度のインバー
タ回路の停止を小刻みに繰り返して真空装置に供給する
エネルギーを徐々に減少させると共にフィルタに蓄えら
れたエネルギーをスイッチを介して放出させると、連続
した異常放電には確実に発達しなくなり、異常放電の原
因が無くなると異常放電が消滅して、正規の定電力制御
値への移行がスムーズに行われ、正常な真空装置の作動
に戻る。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0008】図1は、本発明の一実施例の回路を示す。
【0009】同図において、1は直流電源で、その出力
端子2、2にはスパッタリング装置、エッチング装置等
の真空装置3が接続される。
【0010】直流電源1は、交流電源に接続されその出
力を整流する整流回路を含む入力回路4と、この出力を
周波数が例えば50kHzの交流に変換するインバータ
回路5と、この出力を変圧器6で変圧した後整流する整
流回路7と、この出力を平滑にするリアクトル8、コン
デンサ9及び抵抗10等から成るフィルタ11を備えて
おり、直列に接続された抵抗から成る電圧検出器12で
検出した出力電圧と、負荷回路に直列に接続された抵抗
及びコンデンサから成る電流検出器13で検出した出力
電流を制御回路14に入力し、出力電流と出力電圧の積
である電力値が設定値になるようにインバータ回路5を
制御することにより、出力が所定の電力になるように構
成されている。インバータ回路5の出力は、電流検出器
13により検出された出力電流を所望の電流値になるよ
うに制御するか、或いは、電圧検出器12により検出さ
れた出力電圧を所望の電圧値になるように制御して所定
の電力になるように構成してもよい。以上の回路は特に
従来のものと異ならない。
【0011】本発明において、直流電源1の出力端子
2、2に抵抗15及びコンデンサ16から成る異常放電
電圧検出器17が接続されている。この検出器17は、
真空装置3に異常放電が生じてその端子電圧が急激に低
下したとき、その端子電圧の変化を検出するもので、そ
の検出信号は、制御回路14に入力するようになってい
る。制御回路14は、図2に示すように、乗算器18
と、負荷電流の過電流検出レベルを設定し負荷電流が過
電流検出レベルを越えたときこれを検出する過電流設定
器19と、オア回路20と、出力端子がインバータ回路
5のゲートに接続されたパルス幅設定器21を備え、乗
算器18は前記電圧検出器12及び電流検出器13に接
続されて出力電力を演算し、この出力電力値をパルス幅
設定器21に入力して、インバータ回路5の出力電力が
設定電力になるようにインバータ回路5のパルス幅を制
御するようになっており、又、オア回路20は、異常放
電電圧検出器17と過電流設定器19を介して電流検出
器13とに接続され、異常放電電圧検出器17から出力
する検出信号及び電流検出器13から過電流設定器19
を経て出力する過電流検出信号のいずれかが入力するよ
うになっており、この検出信号がオア回路20から出力
してパルス幅設定器21に入力したときインバータ回路
5の出力パルス幅が絞られるようになっている。更に、
直流電源1と真空装置3とを接続する負荷接続回路に
は、抵抗22と例えば半導体スイッチ23との直列回路
が真空装置3と並列に接続されている。この半導体スイ
ッチ23の制御極は、前記制御回路14のオア回路20
の出力端子に接続されている。
【0012】次に上記実施例の作用を説明すると、正常
放電時には、例えばスパッタ装置である真空装置3の電
極であるターゲットに負のスパッタ電圧(−V)が印加
されており、このときに流れている出力電流がI0 で、
その時インバータ回路5の出力電流が正負に流れてい
る。異常放電が発生すると、先ず、電圧が低下(0に近
付く)し、この電圧の低下を異常放電電圧検出器17で
検出し、インバータ停止信号が図3に示すように出力さ
れる。これによりインバータ回路5の出力は零になる
が、出力側ではリアクトル8、コンデンサ9に蓄えられ
ているエネルギーが放出されるため出力電流は図3に示
すように直ぐには減少せず、振動後に増加しようとする
が、異常放電電圧検出器17の検出信号がオア回路20
を介して前記半導体スイッチ23の制御極に入力するの
で、このスイッチ23が閉成されて、前記エネルギーが
前記スイッチ23と直列に接続された抵抗22において
消費されるので、余り増加しない。その後インバータ回
路5が動作し、直流電源1は、定電力動作をするので、
出力電流は増加していく。出力電流が過電流設定器19
で設定された過電流検出レベル以上にあると図3に示す
ようにインバータ回路5は何度も停止する。このとき負
荷側に蓄えられているエネルギーは、徐々に減少する。
このときも過電流設定器19から出力する検出信号がオ
ア回路20を経て半導体スイッチ23に入力しこれが閉
成するので、未だフィルタ11に残っていたエネルギー
が再び抵抗22で消費される。負荷が短絡状態にある間
はこのような動作が繰り返され、エネルギーが消費さ
れ、図3でaに示すように、正規の放電電圧に回復すれ
ば、正規の制御範囲に入り、正常な放電が行われる。
【0013】真空装置3を反応性プロセス、即ち、例え
ばスパッタリングの最中に、ターゲットと封入ガスとが
反応してターゲットに絶縁性堆積物が蓄積されるような
プロセスに使用するときは、図4に示すように、直流電
源1の出力端子2、2と真空装置3とを接続する負荷接
続回路に、真空装置3と並列に接続するパルス発振器2
4を設けるが、この場合にも本発明を実施することがで
きる。尚、このパルス発振器24は、直流電源1の直流
電圧に対して逆極性のパルス電圧を発生し、この電圧を
変圧器を介して真空装置3の電極に印加するためのもの
で、これにより、単純な直流電圧を印加した場合、次第
にプラズマ放電、延いてはスパッタリングが行なわれな
くなるという不具合が解消される。
【0014】
【発明の効果】本発明は、上述の構成によるときは、真
空装置の一時的な異常放電の場合でも、ミリ秒のオーダ
ーの長時間に亘って電源が遮断されることがなく、それ
故、真空装置のスパッタリング又はエッチングなどの動
作がほとんど無駄時間なしに行われ、しかも、異常放電
の消滅をスイッチにより確実に行うことができるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の回路図。
【図2】 図1に示す回路の要部の構成を示すブロック
図。
【図3】 上記回路の作動を説明する各部の波形のタイ
ムチャート。
【図4】 本発明の他の実施例の一部の回路図。
【符号の説明】
1 直流電源 21 、22 出力端
子 3 真空装置 5 インバ
ータ回路 11 出力フィルタ 12 電圧
検出器 13 電流検出器 14 制御
回路 17 異常放電電圧検出器 19 過電
流設定器 20 オア回路 21 パル
ス幅設定器 23 半導体スイッチ 24 パル
ス発振器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ回路と、その出力を整流する
    整流器と、その出力を平滑するフィルタとを備える直流
    電源に接続される真空装置の異常放電消滅装置におい
    て、前記直流電源は、電流検出器と、過電流設定器と、
    異常放電時の出力電圧の変化を検出する異常放電電圧検
    出器とを備え、前記インバータ回路は、前記異常放電電
    圧検出器で異常放電による負荷電圧の変化を検出したと
    き、或いは前記電流検出器で検出した負荷電流が過電流
    設定器により設定された過電流検出レベルを越えたと
    き、それに応答して出力が急速に絞られるように構成さ
    れ、該直流電源と前記真空装置とを接続する負荷接続回
    路は、前記真空装置と並列に接続されたスイッチを備
    え、該スイッチは前記異常放電電圧検出器で異常放電に
    よる負荷電圧の変化を検出したとき、或いは前記電流検
    出器で検出した負荷電流が過電流検出レベルを越えたと
    き閉成されるようにしたことを特徴とする真空装置の異
    常放電消滅装置。
  2. 【請求項2】 前記負荷接続回路には、前記直流電源か
    ら出力する直流電圧と逆極性のパルス発生器を接続した
    ことを特徴とする請求項1記載の真空装置の異常放電消
    滅装置。
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