KR20130041343A - Direct current power supply device - Google Patents

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KR20130041343A
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요시쿠니 호리시타
시노부 마츠바라
아츠시 오노
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가부시키가이샤 알박
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Abstract

양전압을 인가하여 아크 방전을 소호할 수 있고, 게다가, 아크 방전을 소호한 후, 통상 동작으로 복귀할 때, 아크 방전의 재발을 확실하게 억제할 수 있는 직류 전원 장치를 제공한다. 직류 전원 장치는 타겟에 전력 투입하는 직류 전원부와, 아크 검지부와, 음의 출력에 직렬로 설치된 제 1 스위칭 소자(SW1)와, 양 및 음의 두 출력 사이에 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자(SW2) 및 역전압을 인가하는 역전압 인가부와, 제어 수단(4)을 가진다. 통상 동작시, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로의 역전압의 인가를 정지한 상태에서 제 1 스위칭 소자에 의해 상기 전극으로 통전하고, 아크 방전이 검지되면, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로 통전하여 소정 기간 역전압을 인가하고, 이 기간 경과 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 소정 기간 차단한 후, 전극으로의 통전을 재개한다.Provided is a DC power supply device capable of reliably suppressing the recurrence of an arc discharge when an arc discharge can be exerted by applying a positive voltage, and further, when returning to normal operation after arc discharge is extinguished. The direct current power supply includes a direct current power source for inputting power to the target, an arc detection unit, a first switching device SW1 provided in series with the negative output, and a second switching device SW2 A reverse voltage application unit for applying a reverse voltage, and a control unit 4. [ In the normal operation, when the application of the reverse voltage from the reverse voltage applying unit to the electrode is stopped by the second switching element, the first switching element energizes the electrode, and when the arc discharge is detected, A reverse voltage is applied for a predetermined period of time from the application of the reverse voltage to the electrode, and after the elapse of this period, energization to the electrode is cut off for a predetermined period by the first switching element, and then energization to the electrode is resumed.

Description

직류 전원 장치{DIRECT CURRENT POWER SUPPLY DEVICE}[0001] DIRECT CURRENT POWER SUPPLY DEVICE [0002]

본 발명은 플라즈마 부하에 접촉하는 전극에 전력을 투입하는 직류 전원 장치에 관한 것으로, 특히, 스퍼터링(이하, "스퍼터"라고 함) 장치에 이용되는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a DC power supply device for applying electric power to an electrode contacting a plasma load, and more particularly to a DC power supply device used in sputtering (hereinafter referred to as "sputtering &

유리나 실리콘 웨이퍼 등의 기판 표면에 박막을 형성하는 방법으로서, 스퍼터 장치를 이용하는 것이 종래로부터 알려져 있다. 이 스퍼터 장치에서는, 예를 들어, 진공 분위기 하의 처리실 내에 소정의 스퍼터 가스(아르곤 가스)를 도입함과 함께, 기판 표면에 형성하려고 하는 박막의 조성에 따라서 제작된, 플라즈마 부하에 접촉하는 전극인 타겟에 직류 전원 장치에 의해 전력을 투입하여 플라즈마 분위기를 형성한다. 그리고, 플라즈마 분위기 중의 이온을 타겟을 향해 가속시켜서 충격시키고, 스퍼터 입자(타겟 원자)를 비산시키고, 기판 표면에 부착하고, 퇴적시켜서 소정의 박막이 형성된다.As a method of forming a thin film on the surface of a substrate such as glass or a silicon wafer, it is conventionally known to use a sputtering apparatus. In this sputtering apparatus, for example, a predetermined sputtering gas (argon gas) is introduced into a processing chamber under a vacuum atmosphere, and a target, which is an electrode contacting with a plasma load and made according to the composition of the thin film to be formed on the substrate surface And a plasma atmosphere is formed. Then, the ions in the plasma atmosphere are accelerated toward the target to impact, sputter particles (target atoms) are scattered, adhered to the surface of the substrate, and deposited to form a predetermined thin film.

상기 스퍼터 장치에 의한 박막 형성 중에, 어떠한 원인에 의해 아크 방전(이상 방전)이 발생하는 것이 알려져 있다. 아크 방전이 발생하면, 플라즈마 부하의 임피던스가 급격하게 작아지기 때문에, 급격한 전압 저하가 일어나고, 그에 따라 전류가 증가한다. 이러한 경우에, 타겟이 특히 알루미늄 등의 금속제인 경우, 높은 아크 전류값의 아크 방전이 예를 들어, 타겟에서 국소적으로 발생하면, 타겟이 용해되어 방출된 것이 처리 기판 표면에 부착한다고 하는 파티클이나 스플래쉬(수 ㎛ ~ 수백 ㎛의 덩어리)가 발생하고, 양호한 성막이 가능하지 않다고 하는 단점이 생긴다.It is known that an arc discharge (anomalous discharge) occurs for some reason during the thin film formation by the sputtering apparatus. When the arc discharge occurs, the impedance of the plasma load sharply decreases, so that a sudden voltage drop occurs and the current increases accordingly. In this case, when the target is a metal such as aluminum in particular, when an arc discharge with a high arc current value is generated locally in the target, for example, a particle in which the target is dissolved and released is attached to the surface of the processing substrate Splashes (lumps of several mu m to several hundreds of mu m) are generated, and there is a disadvantage that good film formation is not possible.

여기서, 특허 문헌 1에는, 직류 전원부로부터 타겟으로의 양 및 음의 출력 중에서 한쪽에 인덕터를 직렬로 접속함과 함께, 이 인덕터의 뒤에서 직류 전원부 측에서 양 및 음의 출력(케이블) 사이에 병렬로 스위칭 소자를 접속하고, 직류 전원부로부터의 전력 투입을 차단하여 아크 방전의 소호 처리를 행할 수 있도록 한 것이 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses an inductor in which an inductor is connected in series to one of positive and negative outputs from a direct current power source to a target, and in parallel between positive and negative outputs (cables) on the direct current power source side, A switching element is connected, and power supply from the direct current power source is cut off, so that arc discharge can be performed.

상기 특허 문헌 1에 기재된 것에서는, 양 및 음의 출력 사이에 병렬로 스위칭 소자를 설치하고 있기 때문에, 아크 방전의 발생 시에 상기 스위칭 소자를 단락(온)하여 폐회로를 형성하여도, 플라즈마 부하나 케이블의 인덕턴스 성분이나, 캐패시턴스 성분에 남아 있는 에너지가 소비될 때까지, 상기 스위칭 소자를 통하여 아크 전류가 플라즈마 부하에 접촉하는 타겟으로 계속 흐른다고 하는 단점이 있다.According to the technique described in Patent Document 1, since the switching elements are provided in parallel between the positive and negative outputs, even when the switching element is short-circuited (turned on) at the time of occurrence of the arc discharge to form a closed circuit, There is a disadvantage that the arc current continues to flow through the switching element to the target in contact with the plasma load until the inductance component of the cable or the energy remaining in the capacitance component is consumed.

따라서, 상기 특허 문헌 1에서는, 오토 트랜스를 이용하여, 상기 스위칭 소자를 단락하였을 때, 양전압을 발생시켜서 이 잔류 아크 에너지를 급속히 제거하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이와 같이 양전압을 발생시켜도, 아크 방전의 발생 시에 임피던스가 매우 낮으면, 역전류가 과다하게 발생하고, 게다가, 프로세스 상의 음 전압의 10 % 이상으로 비교적 높은 양전압을 인가하는 것으로부터, 진공 장치 내의 애노드와 캐소드가 교체되고, 경우에 따라서는, 역스퍼터 상태가 되어, 아크 방전이 계속 또는 아크 처리로부터 타겟으로의 전력 투입을 재개하는 복귀 시에 아크 방전이 재발하기 쉽다고 하는 문제가 있다.Therefore, in Patent Document 1, it has been proposed that when the switching element is short-circuited by using an auto-transformer, a positive voltage is generated to rapidly remove the residual arc energy. However, even when the positive voltage is generated in this manner, if the impedance is very low at the time of the arc discharge, the reverse current is excessively generated, and further, from applying a relatively high positive voltage to 10% or more of the negative voltage on the process. The anode and the cathode in the vacuum apparatus are replaced, and in some cases, the reverse sputtering state occurs, and the problem that the arc discharge is likely to recur when the arc discharge continues or resumes power supply from the arc treatment to the target is resumed. have.

또한, 아크 방전의 발생 시에, 양전압을 인가하는 회로에 직렬로 저항을 설치하는 것도 제안되어 있지만, 이것에서는, 아크 방전을 소호하기 위한 능력을 떨어뜨리고 있는 것이 되어, 10 % 이상의 양전압도 인가할 수 없다. 이것으로부터, 충분한 양전압 인가 시에 펄스폭을 늘릴 필요도 있지만, 오토 트랜스를 이용하였을 경우, 시간이 길어짐에 따라, 직류 전원부 측의 코일에 흐르는 전류가 증가하고, 결과적으로, 플라즈마 부하 측의 코일에 흐르는 역전류가 증가하고, 상반되는 조건을 만족시키는 것과 같은 아크 처리가 되고 있다.It has also been proposed to provide a resistor in series with a circuit for applying a positive voltage at the time of occurrence of an arc discharge. However, this has lowered the ability to extinguish an arc discharge, Can not be authorized. From this, it is necessary to increase the pulse width when a sufficient positive voltage is applied. However, when the auto-transformer is used, the current flowing in the coil on the DC power source side increases as the time becomes longer, The reverse current flowing in the arc is increased, and the arc treatment is performed such that the opposite conditions are satisfied.

특허 문헌 1 : 일본 특허출원 공개 제2004-6230호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-6230

본 발명은 이상의 점을 고려하여, 양전압을 인가하여 아크 방전을 소호할 수 있고, 게다가, 아크 방전을 소호한 후, 통상 동작에 복귀할 때, 아크 방전의 재발을 확실하게 억제할 수 있는 직류 전원 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a plasma display apparatus capable of suppressing an arc discharge by applying a positive voltage, and also capable of reliably suppressing the recurrence of an arc discharge And a power supply device.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 직류 전원 장치는, 플라즈마 부하에 접촉하는 전극에 전력을 투입하는 직류 전원부와, 이 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력에서 전극에 발생하는 아크 방전을 검지하는 아크 검지부를 구비하고, 상기 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력 중에서 어느 한 쪽에 플라즈마 부하와 직렬로 설치된 제 1 스위칭 소자와, 양 및 음의 양 출력 사이에, 플라즈마 부하와 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자, 및 역전압을 인가하는 역전압 인가부와, 양측 스위칭 소자의 온, 오프의 전환을 제어하는 제어 수단을 더 가지고, 상기 제어 수단은, 전극에 전력을 투입하는 통상 동작 시에, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로의 역전압의 인가를 정지한 상태에서 제 1 스위칭 소자에 의해 상기 전극으로 통전하고, 아크 검지부에 의해 아크 방전이 검지되면, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로 통전하여 소정 기간 역전압을 인가함으로써 아크 방전의 소호를 행하고, 이 기간 경과 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 소정 기간 차단한 후, 전극으로의 통전을 재개하는 아크 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a direct current power supply apparatus comprising: a direct current power source unit for applying an electric power to an electrode contacting a plasma load; and a controller for detecting an arc discharge generated in the electrodes at positive and negative outputs from the direct current power source unit A second switching element provided in parallel with the plasma load between the positive and negative outputs of the first switching element, the first switching element being provided in series with the plasma load on either one of positive and negative outputs from the DC power source section, And a control means for controlling the on / off switching of both switching elements, wherein the control means controls the switching means so that, during a normal operation of supplying power to the electrodes, The first switching element energizes the electrode in a state in which the application of the reverse voltage from the reverse voltage applying unit to the electrode is stopped by the switching element, When arc discharge is detected by the arc detection unit, arc discharge is performed by energizing the electrode from the reverse voltage applying unit to the electrode by applying the reverse voltage for a predetermined period by the second switching element, After the energization to the electrodes is cut off for a predetermined period of time, the energization to the electrodes is resumed.

본 발명에 의하면, 플라즈마 부하에 접촉하는 전극에 음의 전압을 인가하는 경우를 예로 설명하면, 통상 동작시인 플라즈마 방전시에, 제 2 스위칭 소자를 오프(OFF), 제 1 스위칭 소자를 온(ON) 하여 직류 전원부와 전극을 통전하고, 전력이 투입되게 한다. 그리고, 아크 검지부에서 아크 방전이 검지되면, 먼저, 제 2 스위칭 소자가 온 된다. 이것에 의해, 전극과의 사이에 폐회로가 만들어지고, 역전압 인가부로부터 전극에 양전압이 인가된다. 이것에 의해, 아크 에너지가 작게 된다(이 반대 전압을 인가하는 시간을 역전압 인가 기간이라고 한다).According to the present invention, when a negative voltage is applied to an electrode contacting a plasma load, the second switching element is turned off and the first switching element is turned on (ON) at the time of plasma discharge, ) To energize the direct current power source and the electrode so that electric power is supplied. When the arc discharge is detected in the arc detection section, first, the second switching element is turned on. As a result, a closed circuit is formed between the electrode and the electrode, and positive voltage is applied to the electrode from the reverse voltage application unit. As a result, the arc energy is reduced (this reverse voltage application time is referred to as a reverse voltage application period).

이와 같이 아크 에너지가 작아지면, 제 1 스위칭 소자를 오프 함으로써, 매우 큰 과전압의 발생 없이, 플라즈마 부하가 소정 기간 분리된다(이 기간을 출력 차단 기간이라고 한다). 즉, 제 1 및 제 2 의 두 스위칭 소자에 의해 직병렬의 스위치 회로를 구성하여 두고, 아크 방전을 소호하기 위하여 양전압을 더하고, 그 후, 플라즈마 부하와 직류 전원부 및 역전압 인가부를 일단 분리하여, 아크 방전으로의 에너지 공급을 완전하게 차단한다. 그 후, 제 1 스위칭 소자를 온 하여 직류 전원부와 전극을 다시 통전하여 플라즈마 방전을 재개한다.When the arc energy is reduced as described above, the first switching element is turned off, so that the plasma load is separated for a predetermined period of time without generating a very large overvoltage (this period is referred to as an output cutoff period). That is, a switch circuit in series and parallel is constituted by two first and second switching elements, a positive voltage is added to cancel the arc discharge, and then the plasma load, the DC power supply part and the reverse voltage application part are once separated , The energy supply to the arc discharge is completely blocked. Thereafter, the first switching device is turned on to energize the DC power source and the electrode again to restart the plasma discharge.

이와 같이 본 발명에 의하면, 상기 종래의 예와는 상이하게, 역전압 인가 기간 경과 후에, 출력 차단 기간을 설치함으로써, 역전압 인가 기간과 출력 차단 기간을 각각 최적으로 설정할 수 있다. 그 결과, 아크 방전 발생시의 아크 에너지를 최소화하여 아크 방전을 소호할 수 있고, 게다가, 소호 처리로부터 복귀할 때에, 출력 차단 기간을 설치하여 에너지 공급을 일단 차단하고 있기 때문에, 아크 방전의 계속이나 재발을 확실하게 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, different from the above-described conventional example, by providing the output cutoff period after the application of the reverse voltage, the reverse voltage application period and the output cutoff period can be optimally set respectively. As a result, the arc energy at the time of occurrence of the arc discharge can be minimized and the arc discharge can be suppressed. Furthermore, since the output interruption period is provided to interrupt the energy supply once at the time of return from the soh treatment, Can be reliably suppressed.

그리고, 본 발명의 직류 전원 장치를 스퍼터링 장치에 적용하면, 아크 방전을 소호할 때에는, 양전압 인가 기간은 가능한 한 짧게 하여, 아크 전류를 급속하게 0A까지 가지고 가고, 아크 방전이 소호한 후에는, 플라즈마에 접촉하는 전극인 타겟의 표면 상태와, 타겟이 배치된 처리실 내의 분위기로부터, 아크 방전이 재발하지 않을 정도로 돌아올 때까지의 기간만큼, 아크 방전으로의 에너지 공급이 차단되고, 그 결과, 최적의 아크 방전의 소호 처리가 실현될 수 있다.When the direct current power source device of the present invention is applied to a sputtering apparatus, when arc discharge is extinguished, the positive voltage application period is made as short as possible, the arc current is rapidly increased to 0 A, The supply of the energy to the arc discharge is interrupted by the period from the surface state of the target which is an electrode in contact with the plasma and the atmosphere in the treatment chamber where the target is disposed until the arc discharge returns to such an extent that the arc discharge does not recur, The arc process of the arc discharge can be realized.

본 발명에서는, 상기 역전압 인가부는 트랜스로 구성되고, 이 트랜스의 1차측 권선은 권선은 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력 중에서 적어도 한쪽에서 상기 제 1 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 트랜스의 2차측 권선은, 양 및 음의 두 출력 사이에 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 제 2 스위칭 소자의 제어에 의해 전극으로 통전하여 역전압이 인가되는 구성을 채용하면 좋다.In the present invention, the reverse voltage applying section is constituted by a transformer, and the primary winding of the transformer is connected in series with the first switching element at least either of positive and negative outputs from the DC power source section, The secondary winding may be connected in series with a second switching element provided in parallel between two positive and negative outputs and a configuration in which a reverse voltage is applied by energizing the electrodes under the control of the second switching element may be adopted.

이것에 의하면, 통상 동작시에는, 제 2 스위칭 소자를 오프, 제 1 스위칭 소자를 온 하고, 트랜스의 2차측과 1차측이 직렬 접속됨으로써 전극에 전력이 투입된다. 그리고, 아크 검지부에서 아크 방전의 발생이 검지되면, 먼저, 제 2 스위칭 소자를 온 한다. 이때, 직류 전원부로부터의 출력 전압이 0V가 되고, 그 후, 트랜스의 2차측에 양의 전압이 발생하기 때문에, 제 2 스위칭 소자를 통하여 전극에 양전압이 인가되고, 역전압 인가 기간이 된다.According to this, in the normal operation, the second switching element is turned off, the first switching element is turned on, and the secondary side and the primary side of the transformer are connected in series to supply power to the electrode. Then, when the occurrence of the arc discharge is detected in the arc detection section, first, the second switching element is turned on. At this time, since the output voltage from the direct current power source becomes 0V and then a positive voltage is generated on the secondary side of the transformer, positive voltage is applied to the electrode through the second switching element, and a reverse voltage application period is obtained.

역전압 인가 기간 경과 후, 제 1 스위칭 소자를 오프 함으로써 출력 차단 기간이 되고, 출력 전류 및 출력 전압은 0이 된다. 여기서, 통상 동작 중에, 출력 전압이 크고, 전극에 출력 전류가 흐르고 있는 상태에서는, 제 1 스위칭 소자를 온, 오프 시키면, 매우 큰 과전압이 발생하여 버리지만, 상기 구성을 채용하면, 제 2 스위칭 소자에 의해 미리 전압이나 전류를 작은 레벨로 하고 있기 때문에, 제 1 스위칭 소자의 과전압 보호용의 회로는 간단하게 된다.After the elapse of the reverse voltage application period, the first switching element is turned off to become the output cutoff period, and the output current and the output voltage become zero. Here, when the output voltage is large and the output current flows to the electrode during the normal operation, when the first switching element is turned on and off, a very large overvoltage is generated. However, if the above configuration is employed, The circuit for protecting the overvoltage of the first switching element is simplified.

상기 구성에 의하면, 별도의 전원을 이용하지 않고, 트랜스에서 양전압을 발생할 수 있기 때문에, 신뢰성이나 비용의 점에서 유리하다. 그런데, 상기 종래 예의 것에서는, 비교적 짧은 시간에 양전압을 발생시켜서 아크 처리를 종료시키지 않으면, 역전류의 증가가 커진다. 그것에 대하여, 본 발명에서는, 제 1 및 제 2 의 각 스위칭 소자를 이용함으로써 양전압의 발생 시간을 제한할 수 있기 때문에, 통상의 플라즈마 방전 시에 투입되는 전압의 10 % 이하의 양전압, 예를 들어, 3 ~ 5 % 정도의 양전압을 인가하여도, 전극과 분리하는 출력 차단 기간을 충분히 잡으면, 아크 방전을 소호하기 위한 아크 처리가 실현될 수 있다.According to the above configuration, since a positive voltage can be generated in the transformer without using a separate power source, it is advantageous in terms of reliability and cost. Incidentally, in the above-mentioned conventional example, if the positive voltage is generated in a relatively short time and the arc treatment is not terminated, the increase of the reverse current becomes large. On the other hand, in the present invention, since the generation time of the positive voltage can be limited by using the first and second switching elements, a positive voltage of 10% or less of the voltage applied during the normal plasma discharge, For example, even if a positive voltage of about 3 to 5% is applied, an arc process for extinguishing an arc discharge can be realized if the output cutoff period for separating the electrode from the electrode is sufficiently obtained.

다른 한편으로, 본 발명에서는, 상기 역전압 인가부는 역전압 발생용의 다른 직류 전원부로 구성되고, 이 다른 직류 전원으로부터의 양의 출력이 제 2 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 그 음의 출력이 전극에 접속되어 있는 구성을 채용하여도 좋다.On the other hand, in the present invention, it is preferable that the reverse voltage applying section is constituted by another direct-current power source section for generating a reverse voltage, a positive output from the other direct-current power source is connected in series with the second switching device, But may be connected to the electrode.

이것에 의하면, 통상 동작 시에는, 제 2 스위칭 소자를 오프, 제 1 스위칭 소자를 온으로 한다. 그리고, 아크 검지부에서 아크 방전의 발생이 검지되면, 제 2 스위칭 소자를 온 하는 것과 동시에 제 1 스위칭 소자를 오프 하고, 직류 전원부로부터 전극에 양전압을 인가하고, 역전압 인가 기간이 된다. 그리고, 제 2 스위칭 소자를 오프 함으로써 출력 차단 기간이 되고, 이 출력 차단 기간 경과 후에, 제 1 스위칭 소자를 온 하여 통상의 플라즈마 방전 상태가 된다. 상기 구성에 의하면, 통상의 플라즈마 방전 상태와 무관하게, 전극에 인가하는 양전압의 레벨(전압)을 간단하게 제어할 수 있기 때문에, 여러 가지 아크 처리에 대응할 수 있다.According to this, in the normal operation, the second switching element is turned off and the first switching element is turned on. When the arc detection is detected in the arc detection unit, the second switching element is turned on, the first switching element is turned off, and the positive voltage is applied to the electrode from the DC power source, thereby applying the reverse voltage. By turning off the second switching element, the output cutoff period is reached, and after the lapse of the output cutoff period, the first switching element is turned on to be in a normal plasma discharge condition. According to the above configuration, since the level (voltage) of the positive voltage applied to the electrode can be easily controlled regardless of the normal plasma discharge state, it is possible to cope with various arc processes.

또한, 본 발명에서는, 상기 제어 수단은, 상기 아크 처리를 연속하여 반복하는 구성을 채용하여도 좋다. 이것에 의하면, 상기와 같이 역전압 인가 기간에 계속 출력 차단 기간을 설치한 경우, 역스퍼터나 그것에 따르는 역아크 방전 상태를 방지하기 위하여, 역전압 인가 기간은 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하지만, 기판이나 타겟으로의 처리실 내의 전자의 대전(차지업)에 의해 아크 방전의 빈도가 많은 것과 같은 경우에는, 차지업의 방지 효과로서, 역펄스의 발생은 유효하다. 이 때문에, 상기와 같이, 차지업 방지의 역전압 인가에서 역스퍼터가 되기 쉬운 경우에는, 펄스폭과 출력 차단 시간을 짧게 하여, 상기 아크 처리를 복수 회 반복함으로써, 확실하게 아크 방전의 소호가 가능하다.Further, in the present invention, the control means may employ a configuration in which the arc processing is repeated continuously. According to this, in the case where the output blocking period is continuously provided in the reverse voltage application period as described above, it is preferable to make the reverse voltage application period as short as possible in order to prevent the reverse sputter and the reverse arc discharge condition accompanying it, In the case where the frequency of the arc discharge is large due to the charge (charge-up) of electrons in the processing chamber to the target, generation of reverse pulses is effective as an effect of preventing charge-up. Therefore, when the reverse sputtering is likely to occur at the time of application of the charge-up prevention reverse voltage as described above, the pulse width and the output cut-off time are shortened and the arc treatment is repeated a plurality of times, Do.

상기 아크 처리를 복수 회 반복하는 경우, 제어 수단은, 최후에 역전압의 인가를 정지한 직후에, 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개하는 것이 바람직하다.In the case where the arc process is repeated a plurality of times, it is preferable that the control means restarts energization to the electrode by the first switching element immediately after the last application of the reverse voltage is stopped.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어 수단은, 통상 동작 시에, 제 1 스위칭 소자에 의해 상기 전극으로의 통전을 정지하고, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로 통전하여 역전압을 인가하고, 소정 기간 경과 후에, 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개하는 전극으로의 대전 방지 처리를 소정 간격으로 행하는 구성을 채용하여도 좋다.Further, in the present invention, in the normal operation, the control means stops the energization to the electrode by the first switching element, energizes the electrode from the inverse voltage applying portion by the second switching element, And after the elapse of a predetermined period of time, an electrification prevention treatment to the electrode for restarting energization to the electrode by the first switching element may be performed at a predetermined interval.

이것에 의하면, 통상 동작 중에, 기판이나 전극으로의 차지업을 저감할 수 있고, 이 차지업에 기인하여 아크 방전이 유발되는 것을 억제할 수 있다.According to this, it is possible to reduce the charge-up to the substrate and the electrode during the normal operation, and to prevent the arc discharge from being caused due to this charge-up.

또한, 본 발명에서는, 상기 아크 처리에서 역전압을 인가하는 기간과, 상기 대전 방지 처리에서 역전압을 인가하는 기간을 서로 상이한 기간으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 아크 처리에서는, 아크 방전이 소호될 수 있다면 좋기 때문에, 역전압 인가 기간은, 아크 방전이 소호될 수 있을 때까지의 시간에서 가능한 한 짧게 설정되고, 출력 차단 기간을 반대로 길게 함으로써, 특히, 전극인 캐소드 표면의 상태를 열적으로도 정상 상태로 신속히 되돌릴 수가 있다. 다른 한편으로, 대전 방지 처리에서는, 캐소드 표면이나 플라즈마 상태는 정상적이기 때문에, 차지업 방지 효과가 커지도록 역전압 인가 기간을 길게 잡고, 출력 차단 기간을 역스퍼터가 방지하는 시간만 있다면 좋고, 매우 짧은 시간이어서 좋다. 또한, 역스퍼터가 문제가 되지 않는 경우에는, 상기 시간이 0이어도 좋다.In the present invention, it is preferable that a period for applying the reverse voltage in the arc processing and a period for applying the reverse voltage in the antistatic treatment are different from each other. In other words, in the arc processing, it is preferable that the arc discharge be extinguished. Therefore, the reverse voltage application period is set as short as possible in the time until the arc discharge can be extinguished, and by making the output cutoff period longer, The state of the surface of the cathode which is an electrode can be returned quickly to a normal state even thermally. On the other hand, in the antistatic treatment, since the surface of the cathode or the plasma state is normal, it is only necessary to hold the reverse voltage application period for a long period of time to prevent reverse sputtering so that the charge- It may be time. If the inverse sputtering does not cause any problem, the time may be zero.

또한, 상기 아크 처리에서 역전압 인가 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개할 때까지 기간과, 상기 대전 방지 처리에서 역전압 인가 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개할 때까지 기간을 서로 상이한 기간으로 하여도 좋다.Further, a period of time until the energization to the electrode is resumed by the first switching element after the application of the reverse voltage in the arc treatment and a period of time to restart the energization to the electrode by the first switching element after the application of the reverse voltage in the antistatic treatment The periods may be different from each other.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 직류 전원 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 직류 전원 장치의 제어 순서를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태의 직류 전원 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 직류 전원 장치의 제어 순서를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 직류 전원 장치의 제어 순서의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 도 1에 도시하는 직류 전원 장치에서, 통상 동작 시에 대전 방지 처리를 행하는 경우의 제어 순서를 설명하는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a direct current power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a control procedure of the DC power supply device of FIG.
3 is a view schematically showing a configuration of a DC power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a control procedure of the DC power supply apparatus of FIG.
5 is a view for explaining a modification of the control procedure of the DC power supply apparatus of FIG.
Figs. 6A to 6C are diagrams for explaining the control procedure in the case of performing the antistatic treatment in the normal operation in the DC power supply apparatus shown in Fig. 1. Fig.

이하에서 도면을 참조하여, 스퍼터 장치에서 타겟으로 직류 전력을 투입하기 위해 이용하는 경우를 예로서 본 발명의 실시 형태의 직류 전원 장치(E1, E2)를 설명한다.Hereinafter, referring to the drawings, the direct-current power supply apparatuses E1 and E2 of the embodiment of the present invention will be described as an example in which the sputter apparatus is used to apply direct-current power to a target.

도 1에 도시하는 바와 같이, 직류 전원 장치(E1)는 예를 들어, 스퍼터링 장치의 처리실(1) 내에 배치되는 기판(S)에 대향시켜 배치되고, 플라즈마 부하(P)에 접촉하는 전극인 타겟(T)에 대해 직류 전력을 투입하는 것이다. 직류 전원 장치(E1)는 직류 전력의 공급을 가능하게 하는 직류 전원부(2)와, 아크 검지부(3)와, 직류 전원 장치(E1)의 가동을 통괄 제어하는 제어 수단인 CPU 회로(4)를 구비한다. 직류 전원부(2)는, 특히 도시하지 않지만, 상용의 교류 전력(예를 들어, 단상 AC 200 V, 3상 AC 200 등)이 입력되고, 이 입력된 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 변환한 후, 인버터 변환에서 다시 교류로 변환하고, 그 출력을 정류하여 직류 전력으로 다시 변환하여 타겟(T)에 출력한다. 직류 전원부(2)로부터의 양의 출력(케이블)(5a)의 단부는 그라운드 접지(본 실시 형태에서는, 그라운드 접지된, 처리실(1) 내에서 기판(S)을 보호 지지하는 홀더(도시하지 않음)에 접속)되고, 음의 출력(케이블)(5b)의 단부는 타겟(T)에 접속되어 있다 .또한, 도 1 중에서, C는 콘덴서이다.1, the DC power supply E1 is disposed, for example, in opposition to a substrate S disposed in the process chamber 1 of the sputtering apparatus, (T). The DC power supply unit E1 includes a DC power supply unit 2 for supplying DC power, an arc detection unit 3, and a CPU circuit 4 as control means for controlling the operation of the DC power supply unit E1 Respectively. Although not shown in the drawing, the AC power supply unit 2 receives commercial AC power (for example, single-phase AC 200 V, three-phase AC 200, etc.), converts the input AC power into rectified DC power , The inverter converts the AC power from the inverter to AC, rectifies the output, converts the AC power to DC power, and outputs it to the target T. An end of the positive output (cable) 5a from the DC power supply unit 2 is connected to a ground (in the present embodiment, a grounded grounding electrode of a holder (not shown) for protecting the substrate S in the process chamber 1 ), And the end of the negative output (cable) 5b is connected to the target T. In Fig. 1, C is a capacitor.

아크 검지부(3)는 출력 전류, 출력 전압을 검출하는 검출 회로(31)를 구비하고, 검출 회로(31)로 검출된 출력 전류, 출력 전압은 AD 변환 회로(32)를 통해 CPU 회로(4)에 입력되도록 되어 있다. 또한, 검출 회로(31)에는 아크 검출 회로(33)가 접속되어 있다. 아크 검출 회로(33)는 아크 방전이 발생하였을 때에 플라즈마 부하(P)의 임피던스가 급격하게 작아져서, 급격한 전압저하가 일어나고, 그것에 따라 전류가 증가하는 것으로부터, 검출 회로(31)로 검출된 출력 전류 및/또는 출력 전압의 변화량으로부터 아크 방전의 발생을 검출한다. 아크 검출 회로(33)에는 아크 처리 회로(34)가 통신 가능하게 접속되고, 아크 처리 회로(34)는 CPU 회로(4)에 통신 가능하게 접속되어 있다.The arc detector 3 includes a detection circuit 31 for detecting an output current and an output voltage, and the output current and output voltage detected by the detection circuit 31 are passed through the CPU circuit 4 through the AD conversion circuit 32. Is to be entered. An arc detection circuit 33 is connected to the detection circuit 31. The arc detection circuit 33 is configured such that the impedance of the plasma load P is suddenly reduced when an arc discharge is generated so that a sudden voltage drop occurs and the current increases accordingly, The occurrence of an arc discharge is detected from the change amount of the current and / or the output voltage. An arc processing circuit 34 is communicably connected to the arc detection circuit 33 and an arc processing circuit 34 is communicably connected to the CPU circuit 4. [

직류 전원부(2)로부터의 음의 출력(5b)에는, 플라즈마 부하(P)와 직렬로 제 1 스위칭 소자(SW1)가 설치되어 있다. 또한, 양 및 음의 두 출력(5a, 5b) 사이에는, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 위치로부터 직류 전원부(2) 측에서 플라즈마 부하(P)와 병렬로 제 2 스위칭 소자(SW2) 및 역전압을 인가하는 역전압 인가부(6)가 설치되어 있다. 제 1 스위칭 소자(SW1)는 쌍방향 스위치로서 구성되고, 예를 들어, IGBT와 다이오드(d)를 구비한다. 그리고, CPU 회로(4)에 통신 가능하게 접속된 드라이버 회로(D)에 의해 그 온, 오프의 전환이 제어된다. 또한, 제 2 스위칭 소자(SW2)는 단방향 스위치로서 구성되고, 예를 들어, IGBT를 구비한다. 그리고, 상기와 마찬가지로, CPU 회로(4)에 통신 가능하게 접속된 드라이버 회로(D)에 의해 그 온, 오프의 전환이 제어된다. 또한, 제 1, 제 2 의 두 스위칭 소자(SW1, SW2)는 상기로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 제 1 스위칭 소자로서는, 2개의 IGBT를 조합하여 구성할 수가 있고, 또한, FET 등의 트랜지스터를 이용할 수도 있다.A first switching element SW1 is provided in series with the plasma load P in the negative output 5b from the DC power supply 2. [ The second switching element SW2 and the inverse second switching element SW2 are connected between the positive and negative outputs 5a and 5b in parallel with the plasma load P on the side of the DC power supply 2 from the position of the first switching element SW1, And a reverse voltage applying unit 6 for applying a voltage. The first switching device SW1 is configured as a bidirectional switch and includes, for example, an IGBT and a diode d. The switching of the on / off state is controlled by the driver circuit (D) communicably connected to the CPU circuit (4). Further, the second switching device SW2 is configured as a unidirectional switch and has, for example, an IGBT. In the same manner as described above, the switching of the on / off state is controlled by the driver circuit D communicably connected to the CPU circuit 4. [ The first and second switching elements SW1 and SW2 are not limited to those described above. For example, the first switching element can be configured by combining two IGBTs, Transistors may also be used.

역전압 인가부(6)는 트랜스로 구성되고, 이 트랜스의 1차 측 권선(61)은 음의 출력(5b)에서 이 음의 출력(5b)으로의 제 2 스위칭 소자로부터의 배선의 접점으로부터 직류 전원부 측(2)에서 제 1 스위칭 소자(SW1)와 직렬로 접속되어 있다. 다른 한편, 트랜스의 2차 측 권선(62)은 양 및 음의 두 출력(5a, 5b)에 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자(SW2)와 직렬로 접속되어 있다.The reverse voltage applying unit 6 is composed of a transformer and the primary winding 61 of the transformer is connected to the negative output 5b from the contact of the wiring from the second switching element to the negative output 5b And is connected in series with the first switching device SW1 on the DC power source side 2. On the other hand, the secondary winding 62 of the transformer is connected in series with the second switching element SW2 provided in parallel to the two positive and negative outputs 5a and 5b.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 실시 형태의 직류 전원 장치(E1)의 동작을 설명한다. 타겟(T)에 전력을 투입하는 통상 동작시, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해 제 2 스위칭 소자(SW2)를 오프(off)하고, 역전압 인가부(6)로부터 타겟(T)으로의 역전압 인가를 정지한 상태에서, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 IGBT를 온(on) 하면, 회로 상의 다이오드(d)가 온이기 때문에, 직류 전원부(2)로부터 타겟(T)에 전력이 투입된다. 즉, 트랜스의 1차 측 권선(61)과 2차 측 권선(62)이 직렬 접속됨으로써, 직류 전원부(2)로부터 타겟(T)에 전력이 투입된다.Next, the operation of the DC power supply E1 of the present embodiment will be described with reference to Fig. The second switching element SW2 is turned off by the control of the CPU circuit 4 and the driver circuit D during the normal operation of supplying power to the target T, When the IGBT of the first switching device SW1 is turned on with the reverse voltage application to the target T stopped, the diode d on the circuit is turned on. T). That is, the primary side winding 61 and the secondary side winding 62 of the transformer are connected in series to supply power from the DC power supply unit 2 to the target T.

타겟(T)의 스퍼터 중에, 아크 검지부(3)에서 아크 방전이 검지되면, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해 제 2 스위칭 소자(SW2)가 먼저 온(on) 된다. 이것에 의해, 타겟(T)과의 사이에서 폐회로가 만들어져서 아크 방전을 소호하는 아크 처리가 개시된다. 즉, 제 2 스위칭 소자(SW2)가 온 되면, 트랜스의 2차 측 권선(62)에서 양의 전압이 발생하기 때문에, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 통하여 타겟(T)에 양전압이 인가된다. 이것에 의해, 역전압 인가부(6)로부터 양전압이 타겟(T)에 인가됨으로써 플라즈마 부하(P)로의 아크 에너지가 작아진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 펄스 모양 양전압을 인가하고 있지만, 파형은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 발생시키는 양의 전압은 통상 동작시에 타겟(T)에 투입하는 전력 등을 고려하여, 트랜스의 1차 측 및 2차 측의 두 권선(61, 62)의 권수비를 적절하게 조절함으로써 설정된다.The second switching element SW2 is first turned on under the control of the CPU circuit 4 and the driver circuit D when arc discharge is detected in the arc detection section 3 in the sputter of the target T. As a result, a closed circuit is formed between itself and the target T, and an arc process for exerting an arc discharge is started. That is, when the second switching device SW2 is turned on, since a positive voltage is generated in the secondary winding 62 of the transformer, a positive voltage is applied to the target T through the second switching device SW2 . As a result, when positive voltage is applied to the target T from the reverse voltage application unit 6, the arc energy to the plasma load P is reduced. In the present embodiment, a pulse-like positive voltage is applied, but the waveform is not limited thereto. The positive voltage to be generated is set by appropriately adjusting the turns ratio of the two windings 61 and 62 on the primary side and the secondary side of the transformer in consideration of the electric power to be applied to the target T during normal operation do.

그리고, 소정 기간(역전압 인가 기간) 경과 후, 즉, 아크 에너지가 작아진 후, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 IGBT를 오프(off) 하면, 다이오드(d)도 오프가 되어, 매우 큰 과전압의 발생 없이, 직류 전원부(2) 및 역전압 인가부(6)로부터 플라즈마 부하(P)가 소정 기간 분리되어 출력 차단 기간이 된다. 이때, 제 2 스위칭 소자(SW2)는 온 상태인 채로 있어도, 또는, 오프로 전환하여도 좋다. 그리고, 출력 차단 기간에서, 출력 전류 및 출력 전압이 0이 되어, 아크 방전으로의 에너지 공급이 일단 차단된다. 마지막으로, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해 제 2 스위칭 소자(SW2)가 오프 됨과 동시에, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 다이오드(d)가 온 되어 아크 처리가 종료하고, 통상 동작으로 돌아해, 통상 동작으로 돌아온다.Then, when the IGBT of the first switching device SW1 is turned off after a lapse of a predetermined period (reverse voltage application period), that is, after the arc energy becomes small, the diode d is also turned off, The plasma load P is separated from the DC power supply unit 2 and the reverse voltage application unit 6 for a predetermined period of time and becomes the output cutoff period. At this time, the second switching device SW2 may be in the ON state or may be switched OFF. Then, in the output blocking period, the output current and the output voltage become zero, and the energy supply to the arc discharge is temporarily stopped. Finally, the second switching element SW2 is turned off by the control of the CPU circuit 4 and the driver circuit D, and the diode d of the first switching element SW1 is turned on to complete arc processing , Returns to normal operation, and returns to normal operation.

여기서, 통상, 직류 전원부(2)로부터의 출력 전압이 크고, 타겟(T)에 출력 전류가 흐르고 있는 상태에서는, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 온, 오프시키면, 매우 큰 과전압이 발생해 버리지만, 상기 구성을 채용하면, 제 2 스위칭 소자(SW2)에 의해 미리 전압이나 전류를 작은 레벨로 하고 있기 때문에, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 과전압 보호용의 회로는 간단해진다. 또한, 아크 처리시에, 양전압을 인가하기 위해 별도의 전원을 이용하는 일 없이, 트랜스(6)에서 양전압을 발생할 수 있기 때문에, 신뢰성이나 비용의 점에서 유리하다. 게다가, 상기 종래 예의 것에서는, 비교적 짧은 시간에서 양전압을 발생시켜서 아크 처리를 종료시키지 않으면, 역전류의 증가가 커지는 것에 대하여, 본 실시 형태에서는, 제 1 및 제 2 의 각 스위칭 소자(SW1, SW2)를 이용함으로써 양전압의 발생 시간을 제한할 수 있기 때문에, 통상의 플라즈마 방전시에 투입되는 전압의 10 % 이하의 양전압, 예를 들어, 3~5 % 정도의 양전압을 인가시켜도, 플라즈마 부하(P)와의 분리 시간을 충분히 잡으면, 충분한 아크 방전을 소호하기 위한 조작이 실현될 수 있다.Here, when the output voltage from the DC power supply unit 2 is large and the output current flows through the target T, if the first switching device SW1 is turned on and off, a very large overvoltage is generated If the above configuration is employed, since the voltage and the current are previously set to a small level by the second switching device SW2, the circuit for protecting the overvoltage of the first switching device SW1 is simplified. Further, in the arc processing, positive voltage can be generated in the transformer 6 without using a separate power source for applying a positive voltage, which is advantageous in terms of reliability and cost. In addition, in the above-described conventional example, the increase in the reverse current increases when a positive voltage is generated in a relatively short time and the arc processing is not terminated. In the present embodiment, the first and second switching elements SW1, Since the generation time of the positive voltage can be limited by using SW2), even if a positive voltage of 10% or less, for example, a positive voltage of about 3 to 5% is applied to the voltage input during normal plasma discharge, If the separation time from the plasma load P is sufficiently taken, an operation for extinguishing a sufficient arc discharge can be realized.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 종래 예와는 상이하게, 역전압 인가 기간 경과 후에, 출력 차단 기간을 설치함으로써, 역전압 인가 기간과 출력 차단 기간을 각각 최적으로 설정할 수 있다. 그 결과, 아크 방전 발생시의 아크 에너지를 최소화하여 아크 방전을 소호할 수 있고, 게다가, 소호 처리로부터 복귀할 때에, 출력 차단 기간을 설치하여 에너지 공급을 일단 차단하고 있기 때문에, 아크 방전의 계속이나 재발을 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 아크 방전을 소호할 때에는, 양전압 인가의 기간은 가능한 한 짧게 하여 아크 전류를 급속하게 0 A까지 가지고 가서, 아크 방전이 소호한 후에, 타겟(T)의 표면 상태(이 분리되어 있는 사이에 타겟(T)이 냉각되는 등)와 처리실(1) 내의 분위기로부터 아크 방전이 다시 발생하지 않을 정도로 돌아올 때까지의 시간만큼, 직류 전원부로부터 타겟(T)으로의 에너지의 공급을 절단할 수 있고, 그 결과, 통상 동작 복귀 후에 아크 방전이 재발하지 않는 최적인 아크 처리를 행할 수 있다.As described above, in this embodiment, different from the above-described conventional example, by providing the output cut-off period after the application of the reverse voltage, it is possible to optimally set the reverse voltage application period and the output cut-off period, respectively. As a result, the arc energy at the time of occurrence of the arc discharge can be minimized and the arc discharge can be suppressed. Furthermore, since the output interruption period is provided to interrupt the energy supply once at the time of return from the soh treatment, Can be reliably suppressed. That is, when the arc discharge is extinguished, the period of the application of the positive voltage is made as short as possible, the arc current is rapidly brought to 0 A, and the surface state of the target T The supply of energy from the DC power source section to the target T can be disconnected from the atmosphere in the process chamber 1 until the arc is returned to such an extent that arc discharge does not occur again As a result, it is possible to perform an optimum arc process in which the arc discharge does not recur after the normal operation is restored.

상기 실시 형태에서는, 역전압 인가부(6)로서 트랜스를 이용한 것을 예로 설명하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 다른 실시 형태와 관련되는 직류 전원 장치(E2)에서는, 역전압 인가부(6)는 펄스 모양의 양전압을 타겟(T)에 인가할 수 있는 양전압 발생 회로(60)로 구성될 수 있다. 이 경우, 양전압 발생 회로(60)는 예를 들어, 직류 전원부(2)와 마찬가지의 구성으로 할 수 있고, 그 양의 출력은 제 2 스위칭 소자(SW2)와 직렬로 접속되고, 그 음의 출력은 타겟(T)에 접속된다. 그리고, 아크 검지부(3)에서 아크 방전의 발생이 검지되면, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 온 함과 동시에, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 오프 하면, 역전압 인가 기간이 된다.In the above-described embodiment, an example has been described in which a transformer is used as the reverse voltage applying unit 6, but the present invention is not limited to this. 3 and 4, in the DC power supply apparatus E2 according to another embodiment, the reverse voltage applying unit 6 applies a positive voltage capable of applying a pulse-like positive voltage to the target T Generating circuit 60 as shown in Fig. In this case, the positive voltage generating circuit 60 may have the same configuration as the direct-current power supply 2, for example, and its positive output is connected in series with the second switching device SW2, The output is connected to the target (T). When the arc detection unit 3 detects the occurrence of the arc discharge, the second switching element SW2 is turned on and the first switching element SW1 is turned off.

역전압 인가 기간 경과 후, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 오프 함으로써 출력 차단 기간이 되고, 이 출력 차단 기간 경과 후에, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 온 하여 통상의 플라즈마 방전 상태가 된다. 이러한 구성을 채용하면, 통상의 플라즈마 방전 상태와 무관하게, 아크 방전의 소호를 위하여 인가해야 할 양전압의 레벨(전압)을 간단하게 제어할 수 있기 때문에, 여러 가지 아크 처리에 대응하는 것이 실현될 수 있다.After the elapse of the reverse voltage application period, the second switching device SW2 is turned off to become the output cutoff period. After the lapse of the output cutoff period, the first switching device SW1 is turned on to enter the normal plasma discharge condition. With this configuration, since the level (voltage) of the positive voltage to be applied for the arc extinguishing of the arc discharge can be simply controlled irrespective of the normal plasma discharge state, it is possible to realize various arc processes .

또한, 상기 실시 형태에서는, 역전압 인가 기간과 출력 차단 기간을 연속하여 1회 설치한 것을 예로 설명하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해, 상술한 아크 처리가 연속하여 반복되도록 하여도 좋다. 이것에 의하면, 역전압 인가 기간에 계속 이어서 출력 차단 기간을 설치하였을 경우, 역스퍼터나 그것에 따르는 역아크 방전의 발생을 방지하기 위하여, 역전압 인가 기간은 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하지만, 기판(S)이나 타겟(T)으로의 차지업에 의해 아크 방전의 빈도가 많은 것과 같은 경우에는, 차지업의 방지 효과로서, 역펄스의 발생은 유효하다. 이 때문에, 상기와 같이, 차지업 방지를 위해 역전압을 인가함으로써 역스퍼터가 되기 쉬운 경우에는, 펄스폭과 출력 차단 시간을 짧게 하여 복수 회 반복함으로써(2 회째 이후의 역전압 인가 기간이 대전 방지가 된다), 확실히 아크 방전의 소호를 할 수 있다. 이 경우, 마지막에 역전압의 인가를 정지한 직후에, 제 1 스위칭 소자(SW1)에 의해 타겟(T)으로의 통전을 재개하면 좋다.In the above-described embodiment, the reverse voltage application period and the output cutoff period are set to be one time in succession. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in Fig. 5, the arcing process described above may be repeated continuously by the control of the CPU circuit 4 and the driver circuit D. Fig. According to this, in the case where the output cutoff period is continuously provided in the reverse voltage application period, it is preferable to make the reverse voltage application period as short as possible in order to prevent reverse sputter and reverse arc discharge caused thereby, ) Or the target T, the generation of the reverse pulse is effective as an effect of preventing the charge-up. Therefore, when the reverse voltage is applied to prevent charge-up as described above, if the reverse sputtering is likely to occur, the pulse width and the output cut-off time are shortened a plurality of times , The arc discharge can be surely performed. In this case, it is sufficient to restart the energization to the target T by the first switching device SW1 immediately after the last application of the reverse voltage is stopped.

또한, 상기 실시 형태에서는, 최적인 아크 처리를 행하는 것을 예로 본 발명의 직류 전원 장치(E1, E2)를 설명하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 제 1 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 역전압 인가부(6)를 구비한 직류 전원 장치(E1, E2)는 타겟(T)의 스퍼터 중에, 타겟(T)이나 기판(S)으로의 차지업에 기인한 아크 방전 발생을 저감시키는 것으로서 기능시킬 수도 있다.In the above embodiment, the direct current power supply apparatuses E1 and E2 of the present invention have been described by way of example in which the optimum arc processing is performed. However, the present invention is not limited to this and the first and second switching elements SW1 and SW2, The DC power supply devices E1 and E2 provided with the reverse voltage application part 6 reduce the generation of the arc discharge due to the charge up to the target T and the substrate S in the sputter of the target T Function.

즉, 직류 전원 장치(E1)를 예로 하면, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 통상 동작 중, 소정의 간격에서, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해 제 2 스위칭 소자(SW2)가 먼저 온(on) 하여 타겟(T)과의 사이에서 폐회로를 만들고, 대전 방지 처리가 개시된다. 즉, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 온 하면, 트랜스(6)의 2차 측 권선(62)에서 양의 전압이 발생하기 때문에, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 통하여 타겟(T)에 양전압이 인가된다. 그리고, 소정 기간(대전 방지 기간) 경과 후, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 오프 하면, 플라즈마 부하(P)가 소정 기간 분리되고, 역아크의 발생을 방지하는 출력 차단 기간이 된다. 그 후, CPU 회로(4) 및 드라이버 회로(D)의 제어에 의해 제 2 스위칭 소자(SW2)를 오프 함과 동시에, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 온 하면, 대전 방지 처리가 종료하여 통상 동작으로 돌아온다. 또한, 대전 방지 처리를 행하는 횟수나 간격은 타겟(T)으로의 투입 전력, 그 사용 빈도나 타겟(T)의 종류에 따라 적절하게 설정된다.6 (a), the CPU circuit 4 and the driver circuit D control the second power supply E1 at predetermined intervals during normal operation, The switching element SW2 is turned on first to make a closed circuit with the target T, and the antistatic processing is started. That is, when the second switching device SW2 is turned on, a positive voltage is generated in the secondary side winding 62 of the transformer 6, so that the positive voltage V2 is applied to the target T through the second switching device SW2, . When the first switching device SW1 is turned off after a lapse of a predetermined period of time (the antistatic period), the plasma load P is separated for a predetermined period and becomes an output blocking period for preventing the occurrence of reverse arc. Thereafter, the second switching element SW2 is turned off by the control of the CPU circuit 4 and the driver circuit D, and when the first switching element SW1 is turned on, the antistatic processing is terminated and the normal operation . The number and interval of the antistatic treatment are appropriately set in accordance with the input power to the target T, the frequency of use thereof, and the type of the target T.

또한, 상기 간격은 등간격이어도, 상이한 간격이어도 좋다. 또한, 역전압을 인가하는 파형은 아크 처리시와 대전 방지 처리시에 상이한 쪽이 효과적이다. 통상 아크 처리에는, 역전압 발생은 아크 방전이 소호될 수 있으면 좋으므로, 가능한 한 짧게 하여, 출력 차단 기간을 반대로 길게 함으로써, 특히, 타겟(T) 표면의 상태를 열적으로도 정상 상태로 조속히 되돌릴 수가 있다. 한편, 대전 방지 처리에서는, 아크 방전 상태가 아니고, 통상의 플라즈마 방전으로부터 역전압으로 이행하기 위하여, 타겟(T) 표면이나 플라즈마 상태는 정상이기 때문에, 차지업 방지 효과가 커지도록 역전압 기간을 길게 잡고, 출력 차단 기간은 역스퍼터를 방지하는 시간만 있으면 좋기 때문에 매우 짧은 시간이어도 좋다. 역스퍼터가 문제가 되지 않는 경우에는, 출력 차단 시간이 0이어도 좋다.The intervals may be equal intervals or different intervals. It is also effective that the waveform for applying the reverse voltage is different between the arc treatment and the antistatic treatment. Generally, in arc processing, it is desirable that the arc discharge can be extinguished because arc discharge can be suppressed. Therefore, by shortening the output cutoff period as much as possible, the surface of the target T can be thermally reversed quickly There is a number. On the other hand, in the antistatic treatment, since the surface of the target (T) or the plasma state is normal in order to shift from a normal plasma discharge to a reverse voltage instead of an arc discharge state, The output cut-off period may be a very short time because it is only necessary to take time to prevent reverse sputtering. If the inverse sputtering does not cause a problem, the output cutoff time may be zero.

또한, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 아크 처리를 행한 후에, 도 6의 (a)에 도시하는 대전 방지 처리를 실시함으로써, 기판(S)이나 타겟(T)으로의 차지업을 저감하고, 아크 방전 발생의 빈도를 저감하도록 하여도 좋다. 이때에도 또한, 아크 처리시의 양전압 인가의 파형과, 대전 방지 처리시의 양전압 인가의 파형은, 상기와 마찬가지로, 상이한 쪽이 효과적이다. 또한, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 아크 처리 후에, 대전 방지 처리로서 역전압을 복수 회(2회) 발생시켜도 좋다.As shown in Fig. 6 (b), after the arcing process is performed, the charge preventing process shown in Fig. 6 (a) is carried out so that the charge up to the substrate S or the target T And the frequency of occurrence of arc discharge may be reduced. At this time, it is also effective that the waveform of the application of the positive voltage at the time of the arc treatment and the waveform of the application of the positive voltage at the time of the antistatic treatment are different from each other. Further, as shown in Fig. 6 (c), after the arc treatment, reverse voltage may be generated a plurality of times (twice) as the antistatic treatment.

E1, E2 : 직류 전원 장치 1 : 처리실
2 : 직류 전원부 3 : 아크 검지부
4 : CPU 회로(제어 수단) 5a, 5b : 출력
6 : 트랜스(역전압 인가부) 60 : 양전압 발생 회로(역전압 인가부)
SW1, SW2 : 스위칭 소자 T : 타겟(전극)
P : 플라즈마 부하E1, E2: DC power supply 1: Treatment room
2: DC power supply unit 3:
4: CPU circuit (control means) 5a, 5b: output
6: transformer (reverse voltage applying section) 60: positive voltage generating circuit (reverse voltage applying section)
SW1, SW2: switching element T: target (electrode)
P: Plasma load

Claims (8)

플라즈마 부하에 접촉하는 전극에 전력 투입하는 직류 전원부와, 이 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력에서 전극에 발생하는 아크 방전을 검지하는 아크 검지부를 구비하고, 상기 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력 중에서 어느 한 쪽에 플라즈마 부하와 직렬로 설치된 제 1 스위칭 소자와, 양 및 음의 두 출력 사이에, 플라즈마 부하와 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자 및 역전압을 인가하는 역전압 인가부와, 두 스위칭 소자의 온, 오프의 전환을 제어하는 제어 수단을 더 가지고,
상기 제어 수단은 전극에 전력 투입하는 통상 동작시, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로의 역전압의 인가를 정지한 상태에서 제 1 스위칭 소자에 의해 상기 전극으로 통전하고,
아크 검지부에 의해 아크 방전이 검지되면, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로 통전하여 소정 기간 역전압을 인가함으로써 아크 방전의 소호를 행하고, 이 기간 경과 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 소정 기간 차단한 후, 전극으로의 통전을 재개하는 아크 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.And an arc detection unit for detecting an arc discharge generated in the electrodes at positive and negative outputs from the DC power supply unit, wherein the positive and negative outputs from the DC power supply unit A second switching element provided in parallel with the plasma load and a reverse voltage applying unit applying a reverse voltage between the two positive and the negative output, And a control means for controlling the on /
The control means controls the second switching element to energize the electrode by the first switching element while the application of the reverse voltage from the reverse voltage applying portion to the electrode is stopped by the second switching element,
When arc discharge is detected by the arc detection unit, arc discharge is performed by energizing the electrode from the reverse voltage applying unit to the electrode by applying the reverse voltage for a predetermined period by the second switching element, Wherein the arcing processing is performed to restart energization to the electrode after the energization to the electrode is cut off for a predetermined period. 청구항 1에 있어서,
상기 역전압 인가부는 트랜스로 구성되고, 이 트랜스의 1차 측 권선은 직류 전원부로부터의 양 및 음의 출력 중에서 적어도 한 쪽에서 상기 제 1 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 트랜스의 2차 측 권선은, 양 및 음의 두 출력 사이에 병렬로 설치된 제 2 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 제 2 스위칭 소자의 제어에 의해 전극으로 통전하여 역전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the reverse-side voltage applying unit is constituted by a transformer, the primary-side winding of the transformer is connected in series with the first switching element at least one of positive and negative outputs from the DC power source unit, And a second switching element provided in parallel between two positive and negative outputs of the first switching element and the second switching element, and the reverse voltage is applied to the electrode by control of the second switching element. 청구항 1에 있어서,
상기 역전압 인가부는 역전압 발생용의 다른 직류 전원부로 구성되고, 이 다른 직류 전원으로부터의 양의 출력이 제 2 스위칭 소자와 직렬로 접속되고, 그 음의 출력이 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the reverse voltage applying unit is constituted by another DC power supply unit for generating a reverse voltage and a positive output from the other DC power supply is connected in series with the second switching device and a negative output thereof is connected to the electrode DC power supply. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 아크 처리를 연속하여 반복하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
And the control means repeatedly performs the arc process. 청구항 4에 있어서,
상기 아크 처리를 복수 회 반복하는 경우, 상기 제어 수단은 마지막으로 역전압의 인가를 정지한 직후에, 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method of claim 4,
Wherein when the arc processing is repeated a plurality of times, the control means resumes energization to the electrode by the first switching element immediately after the last application of the reverse voltage is stopped. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 수단은 통상 동작시에, 제 2 스위칭 소자에 의해 역전압 인가부로부터 전극으로 통전하여 소정 기간 역전압을 인가하고, 이 기간 경과 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 소정 기간 차단한 후, 전극으로의 통전을 재개하는 대전 방지 처리를 소정 간격으로 행하는 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
The control unit applies a reverse voltage for a predetermined period of time to the electrode from the reverse voltage applying unit by the second switching element during the normal operation, and after the elapse of this period, And an antistatic treatment for restarting energization to the electrode is performed at a predetermined interval. 청구항 6에 있어서,
상기 아크 처리에서 역전압을 인가하는 기간과, 상기 대전 방지 처리에서 역전압을 인가하는 기간을 서로 상이한 기간으로 한 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method of claim 6,
Wherein a period during which the reverse voltage is applied in the arc process and a period during which the reverse voltage is applied during the antistatic treatment are different from each other. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 아크 처리에서 역전압 인가 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개할 때까지 기간과, 상기 대전 방지 처리에서 역전압 인가 후에 제 1 스위칭 소자에 의해 전극으로의 통전을 재개할 때까지의 기간을 서로 상이한 기간으로 한 것을 특징으로 하는 직류 전원 장치.The method according to claim 6 or 7,
A period until the electric power supply to the electrode is resumed by the first switching element after the application of the reverse voltage in the arc processing and a period until the electric power to the electrode is resumed by the first switching element after the application of the reverse voltage in the antistatic treatment Wherein the period of the DC power supply is different from the period of the DC power supply.
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