JPH0971863A - スパッタ装置用電源 - Google Patents
スパッタ装置用電源Info
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- JPH0971863A JPH0971863A JP25184095A JP25184095A JPH0971863A JP H0971863 A JPH0971863 A JP H0971863A JP 25184095 A JP25184095 A JP 25184095A JP 25184095 A JP25184095 A JP 25184095A JP H0971863 A JPH0971863 A JP H0971863A
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Abstract
放電を防止できる電源。 【解決手段】スパッタを行うための真空室内のタ−ゲッ
トRLに直流電圧、電力を供給するための直流電源DC
の出力部にインダクタ(直列リアクトル)Lを介して直
流電源DCと逆極性のパルスを重畳せしめる逆パルス発
生回路RPCを接続し、且つ直流電源DCの出力電圧V
1とタ−ゲット電圧V0を比較する比較回路COMPを
設け、前記逆極性パルスの電圧及び周波数を調整して前
記タ−ゲットの電弧或いは異常放電を消弧せしめると共
に、比較回路COMPの出力が設定値に達したことを前
記異常放電等の前段現象(マイクロア−ク)として捕ら
えて直流電源DCを制御するようにしたスパッタ装置用
電源。
Description
C等の半導体その他電子部品の製造に用いられるスパッ
タ装置用の電源回路に関するもので、特にSiOx膜等
の絶縁物をタ−ゲット上に効率良く被着せしめることの
可能な電源に関するものである。
上が望まれ、この方向でスパッタ技術が進展してきてい
る。一般にスパッタ装置に適用する電源はタ−ゲットに
負の高電圧を印加するためのDCパワ−電源が使用され
るが、この高電圧印加状態で長時間の連続運転を行う
と、真空室内(チャンバ)に設けられたタ−ゲット近傍
で電弧を発生し、正常な運転が出来なくなることがあ
る。電弧の発生はタ−ゲットの材質あるいは形状により
相違する。この電弧はタ−ゲットから異常なスパッタリ
ングを起こし、薄膜を形成する基板上に不正規な膜を作
り、製品の歩留低下が問題になる。この電弧の発生をな
くすことは、技術的に非常に困難であり、従来種々の電
源回路が検討されているが決めてに欠けるのが現状であ
る。
めの真空室内のタ−ゲットに直流電圧、電力(パワ−)
を供給する電源の出力部に前記電源と逆極性のパルスを
重畳せしめ、該逆パルスの電圧及び周波数を任意に調整
することにより電弧或は異常放電を消弧するようにした
構成を提案した。(特開平7−150348号)
タ−ゲット等の負荷RLに負の直流高電圧を印加する極
性に接続されている。Lはインダクタ、D1、R1はサ−
ジ吸収用のダイオ−ド及び抵抗、次にRPCは逆パルス
発生回路でPTはパルストランス、n1、n2はその1次
巻線及び2次(出力)巻線で1次巻線n1側はスイッチ
ング回路swと、該スイッチング回路swの発振周波数
等を制御す発振回路OSCが接続されている。又2次巻
線n2は直流電源DCの出力部に該出力と逆極性にパル
スが重畳される如く接続されている。C1は該直流電源
DCよりダイオ−ドD2を介して充電されるコンデンサ
でスイッチング回路swの電源を形成する。D3、R2は
パルストランスPTのフライバック電圧を抑制するダイ
オ−ド及び抵抗である。この回路の基本動作は直流電源
DCを負荷RLに給電すると同時に必要に応じて連続的
に或いは間欠的に逆パルス電圧を該直流電源DCに重畳
して負荷RLに給電する。即ちこの回路は負電位のタ−
ゲットに正電位を一定の周波数で、パルス状に印加する
事で蓄積されたプラスイオンのエネルギ−を中和させ、
異常放電を防止するものである。
Cの出力が20KW以下の比較的小容量であれば安定し
た異常放電防止が可能であるが、20KW以上の大容量
になると実負荷テストにおいて異常放電が発生する恐れ
がある。
で安定して異常放電を防止できる電源の提供を目的とす
る。
(タ−ゲ−ト)が異常放電を発生する前段として、マイ
クロア−ク放電現象が所定時間(又は回数)生じること
に着目し、この前段現象を監視して直流電源の出力を制
御することにより異常(ア−ク)放電を防止するように
したもので、スパッタを行うための真空室内のタ−ゲ−
トに直流電圧、電力を供給するため直流電源の出力部に
インダクタ(直列リアクトル)を介して前記直流電源と
逆極性のパルスを重畳せしめる逆パルス発生回路を接続
し、且つ直流電源の出力電圧と前記タ−ゲ−ト電圧を比
較する比較回路を設け、前記逆パルスの電圧及び周波数
を調整して前記タ−ゲットの電弧或は異常放電を消弧せ
しめると共に、前記比較回路の出力が設定値に達したこ
とを前記異常放電等の前段現象(マイクロア−ク)とし
て捕えて前記直流電源を制御する。
ック図で図中DCは直流電源、Lはインダクタ(直列リ
アクトル)、RPCは逆パルス発生回路RLはタ−ゲッ
ト(負荷)CONTは直流電源DCの制御部である。制
御部CONTにおいて、直流電源DCの出力電流検出端
子I1より設定値の電流(例えばI1≧5A又はI1≧5
0A等)を検出する電流検出部(イ)、(ロ)と、直流
電源DCの出力電圧検出端子V1より設定値(例えばV1
≦150V)の電圧を検出する電圧検出部(ハ)、
(ニ)と、前記電流検出部(イ)と電圧検出部(ハ)の
論理をとる論理回路AND1と、この論理が成立した時
電源側に異常信号S1(ア−クコントロ−ル信号)を送
出する信号送出部(ホ)と、前記電流検出部(ロ)と電
圧検出部(ニ)の論理をとる論理回路AND2と、前記
論理回路AND2の出力を一方の入力とし、後述する前
段状態検出信号を他方の入力とする論理回路ORと、こ
の論理が成立した時、電源側に異常信号S2(マイクロ
ア−クコントロ−ル信号)を送出する信号送出部(ヘ)
と、異常放電の前段現象としてのマイクロア−ク状態を
検出するために、直流電源の出力電圧V1の平均値と負
荷(タ−ゲット)電圧V0の平均値を比較する比較回路
COMPと、前記比較回路COMPの出力を計測して前
記論理回路ORに入力する計測回路(ト)等により構成
されている。
説明する。先ず図2は直流電源DCの出力電圧600
V、出力電流50Aに逆パルス発生回路RPCの発振周
波数40KHZとした時のRPCの出力電圧波形
(イ)、直流電源DCの出力電流波形(ロ)の関係を示
す動作波形図で横軸は時間(50μs/div)、縦軸
は特性(イ)は500V/div、特性(ロ)は10A
/divを示している。即ち図2において、期間t1で
は装置は正常な放電状態を示し、期間t2は異常放電(マ
イクロア−ク)状態、期間t3は正常状態、又期間t4は
異常状態を示している。本発明ではこの期間t2及びt4
をア−ク放電移行の前段状態として捕えて直流電源DC
の制御を行うものである。因みに期間t2の異常放電は
期間t3で正常に戻っており、これは逆パルス発生回路
の逆パルスに起因する。然し乍ら期間t4では異常放電
が連続し、又直流電源DCの出力電流も急激に上昇する
傾向になる。実験によればこの異常放電が200μs以
上継続するとア−ク放電に移行することが確認された。
従って本発明ではこの間に直流電源DCの出力電圧V1
に比し、負荷(タ−ゲ−ト)電圧V0は時間積に換算し
て約2割乃至5割低下することが確認された。
荷電流を連結して供給するために挿入したもので上記前
段現象時に出力電圧V1、出力電流I1の急激な増加がな
く、単に直流電源DCの出力電圧V1、出力電流I1のみ
の監視ではこの前段現象によるマイクロア−クの制御は
不能となる。
(マイクロア−ク)を検出するブロック図、図4は図3
のタイムチャ−ト図で、図3においてコンパレ−タ1は
所定の基準VBをもち、V0モニタ信号及びV1モニタ信
号が入力される。そして両者(V0、V1)か基準(V
B)より下がった期間出力する。(図4b) 従ってマイクロア−クが生じV0が低下するとその期間
(T)は長くなる。コンパレ−タ2はこのコンパレ−タ
1の検出出力と、逆パルス発生回路RPCの基準発振信
号に同期したワンショット出力(図4C)が入力され、
V0の低下期間出力する。(図4d)、V0がV1に対し
時間巾を基準に20%乃至50%低下することについ
て、カウンタ3は予め設定しておき、例えばコンパレ−
タ2から3回入力されると前段現象として検出する。
号S1は主として直流電源DCの出力電圧V1が極端に低
下(低電圧)した時電源の運転を停止せしめる機能を果
たすものであり、又異常信号S2は主に出力電流I1の極
端な増加又は上述の前段現象時に夫々電源の運転を停止
してア−ク等の異常放電への移行を防止する。
荷試験における特性図で特性(波形)(イ)は直流電源
DCの出力(20KW時)に逆パルス発生回路(周波数
40KHZ)の逆パルスを重畳した時の負荷(タ−ゲッ
ト)電圧波形を示し、又(ロ)はこの時の直流電源DC
の出力電流(I1)波形を示す。図中横軸は時間軸(5
0μs/div)、又縦軸は電圧、電流を示し特性
(イ)は500V/div、特性(ロ)は50A/di
vを基に示している。図から明らかなように本発明では
特性(イ)に於いて矢印で示すようにマイクロア−ク3
回目で異常と判定し直流電源の運転を中止し、逆パルス
回路のみ運転の結果出力電流I1の増加傾向が停止し、
その後の電源の運転開始において異常放電が完全に防止
できることを示している。従ってこの前段現象の検知に
基づく直流電源の運転、停止の繰返しにより安定したス
パッタ動作を行うことが確認できた。なお特性(ロ)に
おいて点線矢印は前段現象が捕えられない時の出力電流
の急激な増加状態を示している。
量に応じて、逆パルス発生回路を複数台並列接続(RP
C1、RPC2等)して運転する例を示すもので例えば
直流電源DCの出力電圧800V、1800V(無負荷
時)、出力電流50A、パルス周波数40KHZ、パル
ス巾5μs〜10μs等の仕様に適している。
よればスパッタ装置用電源としてタ−ゲットの材質(金
属、絶縁物)に係わりなく異常放電を防止し得る装置を
提供でき、特に大容量負荷用として好適である。
ク図)
Claims (4)
- 【請求項1】 スパッタを行うための真空室内のタ−ゲ
ットに直流電圧、電力を供給するための直流電源の出力
部にインダクタ(直列リアクトル)を介して前記直流電
源と逆極性のパルスを重畳せしめる逆パルス発生回路を
接続し、且つ前記直流電源の出力電圧と前記タ−ゲット
電圧を比較する比較回路を設け、前記逆極性パルスの電
圧及び周波数を調整して前記タ−ゲットの電弧或いは異
常放電を消弧せしめると共に、前記比較回路の出力が設
定値に達したことを前記異常放電等の前段現象(マイク
ロア−ク)として捕らえて前記直流電源を制御するよう
にしたことを特徴とするスパッタ装置用電源。 - 【請求項2】 直流電源の出力電圧V1(インダクタの
入力電圧)とタ−ゲット電圧V0の関係がV0≦0.8V1
に達した時前段現象として捕らえるようにしたことを特
徴とする請求項1のスパッタ装置用電源。 - 【請求項3】 前段現象の時間巾を検出し直流電源を制
御するようにしたことを特徴とする請求項1、請求項2
のスパッタ装置用電源。 - 【請求項4】 直流電源の制御部において、直流電源の
出力電圧及び出力電流が設定値に達した時制御信号を送
出する第1の制御手段と、直流電源の出力電圧及び出力
電流が第2の設定値に達するか又は前段現象が所要時間
継続した時第2の制御信号を送出する第2の制御手段を
備えたことを特徴とする請求項1のスパッタ装置用電
源。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP25184095A JP3679840B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | スパッタ装置用電源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25184095A JP3679840B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | スパッタ装置用電源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0971863A true JPH0971863A (ja) | 1997-03-18 |
JP3679840B2 JP3679840B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
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---|---|---|---|
JP25184095A Expired - Fee Related JP3679840B2 (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | スパッタ装置用電源 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3679840B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999047727A1 (fr) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Circuit d'extinction d'arc et procede d'extinction d'arc |
JP2006274393A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Origin Electric Co Ltd | 真空装置における異常放電発生予防方法及び真空装置 |
US7531070B2 (en) | 2001-09-28 | 2009-05-12 | Shibaura Mechatronics Corporation | Sputtering power-supply unit |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP25184095A patent/JP3679840B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6483678B1 (en) | 1998-03-18 | 2002-11-19 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Arc-extinguishing circuit and arc-extinguishing method |
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JP2006274393A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Origin Electric Co Ltd | 真空装置における異常放電発生予防方法及び真空装置 |
JP4673653B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-04-20 | オリジン電気株式会社 | 真空装置における異常放電発生予防方法及び真空装置 |
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