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JPH05311415A - Arc discharge preventive circuit - Google Patents

Arc discharge preventive circuit

Info

Publication number
JPH05311415A
JPH05311415A JP11783392A JP11783392A JPH05311415A JP H05311415 A JPH05311415 A JP H05311415A JP 11783392 A JP11783392 A JP 11783392A JP 11783392 A JP11783392 A JP 11783392A JP H05311415 A JPH05311415 A JP H05311415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
arc
diode
arc discharge
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11783392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Kuriyama
昇 栗山
Yuuichirou Shimoune
雄一郎 下畝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shibaura Engineering Works Co Ltd filed Critical Shibaura Engineering Works Co Ltd
Priority to JP11783392A priority Critical patent/JPH05311415A/en
Publication of JPH05311415A publication Critical patent/JPH05311415A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Accelerators (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the failure in electric discharge by the arc discharge in a reverse direction by properly installing a diode, capacitor and inductances between the target and power source of a sputtering device. CONSTITUTION:The diode 4 is installed in parallel with the target 3 at the optimum reactance between the positive and negative terminals of the target 3 provided in a grounded chamber 2 for pressure reduction of the sputtering device 1. The capacitor 5 and the power source 6 are mounted between the positive and negative terminals of the target 3 in parallel with the diode 4 and a switching element 11 is provided in parallel with the diode 4. The arc discharge preventive circuit is constituted by forming the inductances 7, 8 between the target 3 and the power source 6. The diode 4 and the inductance 7 as well as the capacitor 5 are coupled and electrically connected by a cable 9 and are connected via the inductance 8 to the power source 10 at the time of installing this device on a production site.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタ装置のアーク
放電防止回路の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an arc discharge prevention circuit for a sputtering device.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタ装置では、グロー放電に伴う陰
極スパッタ現象を利用することにより、ターゲット(陰
極)からスパッタリングにより飛び出した金属原子を、
陽極近くに配置した基板表面に堆積・付着して薄膜を成
膜する。
2. Description of the Related Art In a sputtering apparatus, by utilizing the cathode sputtering phenomenon associated with glow discharge, metal atoms ejected from a target (cathode) by sputtering are
A thin film is formed by depositing and adhering on the surface of the substrate arranged near the anode.

【0003】このような原理のスパッタ装置を生産規模
で稼働するために、5〜10KW以上の大電力を投入し
た場合、ターゲットのスパッタ面に正常なグロー放電が
生じていれば問題ないが、ターゲット面などの汚れによ
り局部的に放電が集中すると、その部分だけ温度が上昇
するために熱電子が放出していわゆるアークスポットが
生じてアーク放電に移行する。
In order to operate the sputtering apparatus of such a principle on a production scale, when a large electric power of 5 to 10 kW or more is applied, no problem will occur if normal glow discharge is generated on the sputtering surface of the target. When the discharge is locally concentrated due to dirt on the surface or the like, the temperature rises only in that part, so that thermoelectrons are emitted and a so-called arc spot is generated to shift to arc discharge.

【0004】このようなアーク放電が発生すると、前記
の大電力電源では、その出力インピーダンスが低い(例
えば放電インピーダンスとしては数十Ω程度)ので非常
に大きなアーク電流が流れてアークが持続されて有効な
スパッタができない。
When such an arc discharge occurs, a very large arc current flows and the arc is sustained and effective in the above-mentioned high power source because its output impedance is low (for example, the discharge impedance is about several tens of Ω). Spatter is not possible.

【0005】一方、スパッタ装置における陰極スパッタ
面即ちターゲット面が大きくなるにつれて、アークスポ
ットの原因となる汚れがどうしても増えて、アーク放電
が発生する部分以外は、少しもスパッタされない。従っ
て、他の汚れなどが取れない状態を維持することにな
り、電源の投入と遮断を繰返しても、汚れなどがスパッ
タされて除かれない限り、アークスポットの発生する頻
度が残る。しかも,電源の投入と遮断を早く行わないと
スパッタ装置になかなか電源が有効に投入されないこと
になる。
On the other hand, as the cathode sputtering surface of the sputtering apparatus, that is, the target surface, becomes larger, the contamination that causes an arc spot inevitably increases, and no sputtering is carried out except for the portion where arc discharge occurs. Therefore, the state in which other dirt and the like cannot be removed is maintained, and even if the power is turned on and off repeatedly, the frequency of occurrence of arc spots remains unless the dirt and the like are sputtered away. Moreover, unless the power is turned on and off early, the power cannot be turned on effectively in the sputtering device.

【0006】ところで、アークを消去する方法として
は、L、Cとアークによる振動による方法が知られてお
り、ウルテック社のイオンポンプ電源回路、日本電子社
の電子ビーム蒸発源用電源回路更に、アネルバ社のスパ
ッタ電源などの公告特許または公開特許が知られてお
り、このような手段は、マグネトロン型スパッタ装置の
スパッタ電源にも利用できる。
By the way, as a method of erasing the arc, a method of vibrating by L and C and the arc is known, and an ion pump power supply circuit of Ultec, an electron beam evaporation power supply circuit of JEOL Ltd. There are publicly known patents or published patents for a sputtering power source of the same company, and such means can be used for a sputtering power source of a magnetron type sputtering apparatus.

【0007】また、電圧が高く、電流の小さい時は、電
源のインピータンスを大きくすることにより、アーク放
電の防止が可能であり、蛍光灯の安定器やネオンランプ
の安定抵抗なども極論するとこのような役割がある。反
対に電流が増えてくると、電源インピーダンスを大きく
できないので、何らかのアーク放電の防止策が必要とな
り、半波整流やSCR により位相制御して、休止期間を置
く方法が採られた。
Further, when the voltage is high and the current is small, arc discharge can be prevented by increasing the impedance of the power supply, and the ballast of fluorescent lamps and the neon lamp's stabilizing resistance can be considered as the ultimate argument. There is such a role. On the other hand, if the current increases, the power supply impedance cannot be increased, so some kind of arc discharge prevention measure is required, and the method of controlling the phase by half-wave rectification or SCR and placing a pause is adopted.

【0008】しかし、リップルが大きく電力測定が困難
な点に加えて、電子ビーム蒸発源のように本質的に低リ
ップルの電源が求められる応用では、アークを検出して
から出力を遮断する方法が考えられた。
However, in addition to the fact that the ripple is large and it is difficult to measure the electric power, in an application requiring an essentially low ripple power source such as an electron beam evaporation source, there is a method of cutting off the output after detecting an arc. it was thought.

【0009】スローン社やエアコテメスカル社の電子ビ
ーム蒸発源の真空管スイッチによるアーク防止回路が知
られており、この考えの延長上にスパッタ電源のアーク
防止回路がある。更に、電子ビーム蒸発源用の電源と同
様に、アークが発生すると電流が急激に増加するのでそ
の電流を検出して出力を一定期間遮断してアークスポッ
トを冷却する方法である。
An arc prevention circuit by a vacuum tube switch of an electron beam evaporation source of Sloan Company and Airco Temescal Company is known, and an arc prevention circuit of a sputtering power source is an extension of this idea. Further, as in the case of the power source for the electron beam evaporation source, the current sharply increases when an arc occurs. Therefore, the current is detected, the output is cut off for a certain period, and the arc spot is cooled.

【0010】家庭用のビデオカメラに使用する撮像管の
製造装置に使用するITOスパッタ電源では、電圧検出
用トランジスタスイッチによるアークカット回路の採用
により、スプラッシュ皆無のスパッタが可能になり、撮
像管の量産に成功した。これに対して、電流検出や振動
による方法では、スプラッシュ(Splash)を皆無
にすることはできなくて、量産できなかったであらう。
In an ITO sputter power supply used in a manufacturing apparatus for a pickup tube used in a home video camera, an arc cut circuit using a transistor switch for voltage detection is used, so that spatter can be produced without splashing. succeeded in. On the other hand, with the method using current detection or vibration, it is impossible to eliminate the splash, and mass production could not be performed.

【0011】このような電圧検出と負荷に直列に配置し
たスイッチ素子による限界は、スイッチ素子にかかって
おり、更に大電流のスパッタ装置に見合う適当なスイッ
チ素子は無かった。
The limit due to the switch element arranged in series with the voltage detection and the load lies in the switch element, and there is no suitable switch element suitable for a large current sputtering apparatus.

【0012】ところけで、大電流を流している状態を急
にOffすると、回路に含まれるインダクタンスの自己
誘導電圧が全てスイッチ素子にかかってしまうために、
そのエネルギーを吸収する工夫と、スイッチ時間をある
程度遅く設定する必要がでてくる。これを避けるために
は、直列にスイッチ素子を組込むのでなく、アーク放電
に対して並列にスイッチ素子を設置することによりアー
クが生じたらスイッチをOnすれば良い。
By the way, if the state in which a large current is applied is suddenly turned off, all the self-induced voltage of the inductance included in the circuit is applied to the switch element.
It is necessary to devise a way to absorb that energy and to set the switch time to a certain degree later. In order to avoid this, the switch element may be installed in parallel with respect to the arc discharge, and the switch may be turned on when an arc occurs instead of incorporating the switch element in series.

【0013】しかし、いつかはこのスイッチ素子を切ら
なければならないから、L、Cにより振動して回路電流
が反転する時にスイッチをOffすれば良い。このよう
な短絡により回路を振動する手法は、電流が0になって
スイッチをOffするので、核融合に利用するクローバ
回路や、サイリスタインバータに用いられており、サイ
リスタを使うと回路が比較的簡単に製作することができ
る。
However, since this switch element must be cut off sometime, the switch may be turned off when the circuit current is inverted due to vibrations caused by L and C. The method of oscillating the circuit by such a short circuit is used in a crowbar circuit or thyristor inverter used for nuclear fusion because the current becomes 0 and the switch is turned off. The circuit is relatively simple when a thyristor is used. Can be manufactured.

【0014】サイリスタによる回路の問題は、Offが
電流0の時点で発生するので、Onするのに何等かの直
列スイッチを設置しないと、Onのタイミングを選べな
い点にある。また、電流0でOffすると言ってもサイ
リスタは、キャリアのライフタイムが長いので、消滅時
間を100μsec以上採らなくてはならないので、
L、Cを大きくして振動周期を長くしなければならない
点にある。
The problem of the circuit by the thyristor is that since the Off occurs at the time of the current 0, the timing of On cannot be selected unless some series switch is installed to turn it on. In addition, even if it is said to turn off at a current of 0, since the thyristor has a long carrier lifetime, the annihilation time must be 100 μsec or more.
The point is that L and C must be increased to lengthen the vibration cycle.

【0015】しかし、芝浦製作所製のスパッタ装置用2
Kw電源回路では、ノーマルモードにサイリスタによる
アークカット方式を採用し、ピュリファイモードにアー
クスイッチによる振動回路方式である。
However, for the sputtering equipment manufactured by Shibaura Seisakusho 2
In the Kw power supply circuit, an arc cut method using a thyristor is used in the normal mode, and an oscillating circuit method using an arc switch in the purify mode.

【0016】図1には、スパッタ装置の減圧チャンバー
1に設置するターゲット2に、ケ−ブル3を介して設置
する電源回路例を模式的に示した。この電源回路は、正
極にLを、正極と負極間にCを取付け、更にCとターゲ
ット2をケ−ブル3により結ぶ構造である。
FIG. 1 schematically shows an example of a power supply circuit installed via a cable 3 on a target 2 installed in a decompression chamber 1 of a sputtering apparatus. This power supply circuit has a structure in which L is attached to the positive electrode, C is attached between the positive electrode and the negative electrode, and C and the target 2 are connected by a cable 3.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】アーク放電スイッチ素
子としてL、Cより振動させ電流の反転期間でアークを
消滅させる回路は、放電を安定化する回路として古くか
ら知られているが、詳しい解析に関しては不明である。
特に、1Aクラスまでの回路では、適当にチョークコイ
ルとコンデンサーをDC電源の出力に配置すると、うそ
のようにアーク放電が止まってしまうため、詳しい解析
が行われなかったためと推定される。
A circuit that oscillates from L and C and extinguishes an arc during a current reversal period as an arc discharge switch element has been known for a long time as a circuit for stabilizing discharge. Is unknown.
In particular, in circuits up to 1A class, if a choke coil and a capacitor are properly arranged at the output of the DC power supply, arc discharge stops like this, and it is presumed that detailed analysis was not performed.

【0018】従って、装置メーカやプロセス研究者は、
電源から負荷までの配線のインダクタンスや抵抗によ
り、電源を含めたアークカット振動の動作が決まって入
ることの気付かなかったと思われる。
Therefore, equipment manufacturers and process researchers
It seems that he did not notice that the operation of the arc cut vibration including the power supply was decided by the inductance and resistance of the wiring from the power supply to the load.

【0019】10Aを超えるDC電源では、振動による
アーク防止回路が条件により失敗するので、電源制御と
して失敗後のアーク電流の上昇をとらえ出力を一定期間
停止する回路を設けて電源を制御し、これをアークカッ
ト動作と呼んでいた。この停止条件を適当に選ぶことに
より振動によるアーク放電の防止の失敗を抑制してき
た。
In a DC power supply of more than 10 A, the arc prevention circuit due to vibration fails due to conditions. Therefore, as a power supply control, a circuit is provided to stop the output for a certain period by catching the rise in the arc current after the failure. Was called the arc cut operation. By properly selecting this stopping condition, the failure to prevent arc discharge due to vibration has been suppressed.

【0020】電気的に負荷として機能するターゲットを
備えたスパッタ装置からマグネトロンスパッタ装置と、
DC電源に接続するには、ケ−ブルを利用している。し
かし、その長さにより振動条件が変化し、最悪の条件で
も振動が確保できないことが判明した。
From a sputtering apparatus equipped with a target that electrically functions as a load to a magnetron sputtering apparatus,
A cable is used to connect to a DC power source. However, it was found that the vibration conditions changed depending on the length, and vibration could not be secured even under the worst conditions.

【0021】本発明は、このような事情により成された
もので、新規なアーク放電防止回路を提供することを目
的とするものである。
The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a novel arc discharge prevention circuit.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】電源回路に接続するケー
ブルと,このケーブルの正負端子に接続するターゲット
と,このターゲットとケーブル間に接続するコンデンサ
ーと,このコンデンサーの負端子とターゲット間に接続
するリアクタンスと,前記ターゲットに最適のインダク
タンスでターゲットに並列に接続するダイオードと,前
記ターゲットに接続するスイッチング素子とに本発明に
係わるアーク放電防止回路の特徴がある。
[Means for Solving the Problems] A cable connected to a power supply circuit, a target connected to the positive and negative terminals of the cable, a capacitor connected between the target and the cable, and a capacitor connected between the negative terminal of the capacitor and the target. The reactance, the diode connected in parallel to the target with the optimum inductance for the target, and the switching element connected to the target are the features of the arc discharge prevention circuit according to the present invention.

【0023】[0023]

【作用】従来のスパッタ装置では、振動用のインダクタ
ンスにDC電源から負荷(ターゲット)までの配線のイ
ンダクタンスを結果として利用しているので、ケーブル
の長さにより振動条件が変化し、最悪の条件での振動が
確保できない。
In the conventional sputtering apparatus, since the inductance of the wiring from the DC power source to the load (target) is used as a result for the vibration inductance, the vibration condition changes depending on the length of the cable. Vibration cannot be secured.

【0024】このためにLとCを負荷に近い位置に設置
して最悪条件での振動条件を満足するようにするとかな
り良くなるが、時々失敗することが判明した。この失敗
の原因は、逆方向のアークに由来することが分った。
For this reason, it has been found that L and C are installed at a position close to the load so as to satisfy the vibration condition under the worst condition, but it is considerably improved, but it sometimes fails. It was found that the cause of this failure was the arc in the opposite direction.

【0025】逆方向アークを防止するには、ダイオード
を負荷に並列に設置することにより、逆方向アークが原
因とする失敗はなくなったが、完全でない。これは、ア
ークスタートタイミングとアークエネルギーが変動する
ことにより、反転して休止する時間の確保がないことが
判明した。
To prevent reverse arcing, a diode placed in parallel with the load eliminated the failure caused by the reverse arc, but not completely. It was found that it was not possible to secure the time for reversal and rest due to fluctuations in the arc start timing and arc energy.

【0026】このためにコンデホンサ容量を大きくして
反転時間を確保すると100%アークカットの失敗がな
くなる。しかし、この条件は、正常放電での出力電流が
大きくなる程アークエネルギーも大きくなり、振動を確
保するためのC容量を大きくして、回路抵抗を小さくす
る必要がある。この結果アークエネルギーは、益々大き
くなる。
Therefore, if the capacity of the condenser is increased and the reversal time is secured, 100% arc cut failure does not occur. However, under this condition, as the output current in normal discharge increases, the arc energy also increases, and it is necessary to increase the C capacity for ensuring vibration and reduce the circuit resistance. As a result, the arc energy becomes higher and higher.

【0027】アークエネルギーが大きくなると、アーク
によるスプラッシュが飛ぶ可能性がでる事と、低電圧大
電流のスパッタでは、LとCに付随する抵抗Rを最適に
選択してもアークエネルギーが大きくて反転しない振動
条件になる。
When the arc energy becomes large, the splash due to the arc may fly, and in the sputtering of low voltage and large current, even if the resistance R associated with L and C is optimally selected, the arc energy is large and it is reversed. Not vibrating condition.

【0028】このために、本発明では、ダイオードを負
荷であるターゲットに並列に設置して、オン電圧を低く
して反転時間を確保する。更にスイッチ素子を接続する
ことにより電流をスイッチ素子にバイパス可能とし、ア
ーク開始から任意の時間でスイッチ素子をオンする。こ
れによりアークの原因を消滅させかつスプラッシュが生
じない条件が選択できる。
For this reason, in the present invention, a diode is installed in parallel with the target, which is a load, and the on-voltage is lowered to secure the inversion time. Further, by connecting the switch element, the current can be bypassed to the switch element, and the switch element is turned on at an arbitrary time from the start of the arc. This makes it possible to select a condition in which the cause of the arc disappears and no splash occurs.

【0029】[0029]

【実施例】本発明に係わる一実施例を図1乃至図11を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0030】グロー放電に伴う陰極スパッタ現象を利用
するスパッタ装置を生産規模で稼働するために、5〜1
0KW以上の大電力を投入する際に、ターゲット面など
に汚れが付着すると局部的に放電が集中する。この結
果、その部分だけ温度が上昇して熱電子が放出していわ
ゆるアークスポットが生じてアーク放電が生じる。
In order to operate the sputtering apparatus utilizing the cathode sputtering phenomenon accompanying glow discharge on a production scale, 5 to 1
When a large electric power of 0 kW or more is applied, if the target surface or the like becomes dirty, the discharge will be locally concentrated. As a result, the temperature rises only in that part, and thermoelectrons are emitted to generate a so-called arc spot, which causes arc discharge.

【0031】そこで出力インピーダンスが低い(例えば
放電インピーダンスとしては数十Ω程度)大電力電源で
は、非常に大きなアーク電流が流れてアークが持続され
て有効なスパッタができない。
Therefore, in a high power supply having a low output impedance (for example, a discharge impedance of about several tens of Ω), a very large arc current flows and the arc is sustained, so that effective sputtering cannot be performed.

【0032】このようなスパッタ装置における陰極スパ
ッタ面即ちターゲット面は、益々大きくなる傾向にある
ので、アークスポットの原因となる汚れがどうしても増
えるのに対して、アーク放電が発生する部分以外は、少
しもスパッタされない。従って、アーク放電が発生する
部分以外の汚れなどの状態を維持することになり、電源
の投入と遮断を繰返しても、スパッタにより除かれない
限り、アークスポットの発生する恐れが残る。
Since the cathode sputtering surface, that is, the target surface in such a sputtering apparatus tends to become larger and larger, the contamination that causes an arc spot inevitably increases, while the area other than the portion where the arc discharge occurs is slightly increased. Is not sputtered. Therefore, the state of dirt and the like other than the portion where the arc discharge occurs is maintained, and even if the power is turned on and off repeatedly, there is a risk that an arc spot will be generated unless it is removed by sputtering.

【0033】このようなスパッタ装置の対策として特殊
なアーク放電防止回路を本発明では、提供する。アーク
放電防止回路の動作を図1乃至図10に、更にスパッタ
装置に具体的に取付けた接続状態を図11に明らかにし
た。
The present invention provides a special arc discharge prevention circuit as a countermeasure against such a sputtering apparatus. The operation of the arc discharge prevention circuit is shown in FIGS. 1 to 10, and the connection state specifically attached to the sputtering apparatus is shown in FIG.

【0034】図3乃至図10に明らかにした本発明に係
わるアーク放電防止回路は、スパッタリング装置1に不
可欠な接地した減圧用チャンバー2に設置するターゲッ
ト3にできるアーク放電を防止するアーク放電防止回路
を取付ける。
The arc discharge prevention circuit according to the present invention clarified in FIGS. 3 to 10 is an arc discharge prevention circuit for preventing the arc discharge generated in the target 3 installed in the grounded decompression chamber 2 essential to the sputtering apparatus 1. Install.

【0035】即ち、接地した減圧用チャンバー2に形成
するターゲット3の正負端子間には、ダイオード4を最
適のリアクタンスでターゲット3と並列に設置し、ダイ
オード4と並列してコンデンサ5と電源6をターゲット
3の正負端子間に取付ける。
That is, between the positive and negative terminals of the target 3 formed in the grounded decompression chamber 2, a diode 4 is installed in parallel with the target 3 with an optimum reactance, and a capacitor 5 and a power source 6 are installed in parallel with the diode 4. Install between the positive and negative terminals of target 3.

【0036】またインダクタンス7、8をターゲット3
と電源6間に形成してアーク放電防止回路を構成する。
Further, the inductances 7 and 8 are connected to the target 3
And a power supply 6 to form an arc discharge prevention circuit.

【0037】このようなアーク放電防止回路を備えたス
パッタリング装置を生産現場に設置するに際しては、当
然ケーブル9を利用することになり、図11に記載し
た。即ちダイオード4と、インダクタンス7ななびにコ
ンデンサ5との間をケーブル9により結んで電気的に接
続状態とし、インダクタンス8を介して電源10に接続
する。
When the sputtering apparatus equipped with such an arc discharge prevention circuit is installed in the production site, the cable 9 is used as a matter of course, which is shown in FIG. That is, the diode 4 and the inductance 7 and the capacitor 5 are connected by a cable 9 to establish an electrically connected state, and are connected to the power source 10 via the inductance 8.

【0038】このようなアーク放電防止回路の動作を、
縦軸にターゲット電流(I)とターゲット電圧(V)
を、横軸に時間を採り、かつ電流の原点Aと電圧の原点
Bを図1に明らかにし、両者の時間的経過を図2に詳し
く示した。図3乃至図10には、図2に記載した経時的
な順番におけるターゲット電流やターゲット電圧の具体
的挙動を明らかにした。
The operation of such an arc discharge prevention circuit is
Target current (I) and target voltage (V) on the vertical axis
The time is plotted on the horizontal axis, and the origin A of the current and the origin B of the voltage are clarified in FIG. 1, and the time course of both is shown in detail in FIG. 3 to 10, the specific behavior of the target current and the target voltage in the temporal order shown in FIG. 2 was clarified.

【0039】即ち、図1と図2に明らかにするターゲッ
ト電流Iとターゲット電圧vは、a領域とb領域の境界
部分から急激に変化して、アーク放電が開始したことを
示しており、この時のアーク放電防止回路の詳細な動作
を図3に明らかにした。図2のa領域及び図3には、正
常放電時の状態が示されており、ターゲット3と電源6
間電流jがある。a領域及び図3は、正常放電時の状態
が示されており、コンデンサ5の極性は、図示のよう
に、紙面の下側が正極となる。
That is, the target current I and the target voltage v shown in FIGS. 1 and 2 change abruptly from the boundary between the regions a and b, indicating that the arc discharge has started. The detailed operation of the arc discharge prevention circuit at this time is clarified in FIG. A region of FIG. 2 and FIG. 3 show a state at the time of normal discharge, and the target 3 and the power source 6 are shown.
There is a current j. The region a and FIG. 3 show the state at the time of normal discharge, and the polarity of the capacitor 5 is positive on the lower side of the paper as shown in the figure.

【0040】[0040]

【外1】 [Outer 1]

【外2】 り、アーク放電からそのピークに達するまでのタイミン
グにおける各種パラメータの動きを図2に示すと共に、
図3と同様に図4には、ターゲット3と電源6間を流れ
る電流jと、ターゲット3とコンデンサ5間を流れる電
流kを記載する。コンデンサ5の極性は、図示のよう
に、紙面の下側が正極である。
[Outside 2] Fig. 2 shows the movement of various parameters at the timing from arc discharge to its peak.
Similar to FIG. 3, FIG. 4 shows a current j flowing between the target 3 and the power source 6 and a current k flowing between the target 3 and the capacitor 5. The polarity of the capacitor 5 is positive on the lower side of the paper surface as shown in the figure.

【0041】次にアーク電流が少なくなるタイミング図
2のC領域におきる現象を図5に示したが、図3と図4
と違っているところがある。即ち、コンデンサ5の電圧
極性が逆転しており、ターゲット3とコンデンサ5間を
流れる通路kと、コンデンサ5と電源6間を流れる通路
Lとに分かれる点である。通路Lでは、チョーク即ちイ
ンダクタンス8によりターゲット電流値が一定値を維持
する(10図まで同様である)と共に、コンデンサ5が
チャージアップ(Charge Up)し、通路kは、
図4と違って逆向きとなる。
FIG. 5 shows the phenomenon occurring in the area C in FIG. 2 when the arc current decreases.
There are some differences. That is, the voltage polarity of the capacitor 5 is reversed, and it is divided into a passage k flowing between the target 3 and the capacitor 5 and a passage L flowing between the capacitor 5 and the power supply 6. In the path L, the target current value is maintained at a constant value by the choke or the inductance 8 (same as in FIG. 10), the capacitor 5 is charged up (Charge Up), and the path k is
Unlike FIG. 4, it is in the opposite direction.

【0042】次に図6は、図2のd領域のタイミングに
おける動作であり、即ちターゲット3の電圧が逆転して
ダイオード4に逆電流が流れそのピークまでのタイミン
グまでの動作である。コンデンサの電圧が逆電圧にな
る。通路kの向きは、図4のそれと逆向きとなる。
Next, FIG. 6 shows the operation at the timing of the region d in FIG. 2, that is, the operation until the peak of the timing when the voltage of the target 3 reverses and the reverse current flows through the diode 4. The voltage of the capacitor becomes the reverse voltage. The direction of the passage k is opposite to that of FIG.

【0043】更に放電が進行して図2のe領域での動作
を図7により説明する。この領域では、図7に明らかな
ように、ダイオード電流がピークを過ぎてかつ、コンデ
ンサ5が正常な方向にチャージアップしているタイミン
グである。また、通路kの向きは、図5、6と違って正
常な方向となる。更に、通路Lでの電流値は、図6など
と同じく一定なのに対して、通路kのそれは図6の場合
より小さくなる。
The operation in the area e in FIG. 2 as the discharge proceeds further will be described with reference to FIG. In this region, as is apparent from FIG. 7, it is the timing when the diode current has passed the peak and the capacitor 5 is charged up in the normal direction. Further, the direction of the passage k is a normal direction, unlike in FIGS. Further, while the current value in the passage L is constant as in FIG. 6 and the like, that in the passage k is smaller than that in the case of FIG.

【0044】図2のf領域における引き続く放電におけ
る動作を図8により説明すると、これは、ダオード電流
が0を過ぎてダイオード4の残留キャリヤにより逆方向
電流が流れるタイミングに起きる現象である。図8に明
らかなように、通路Lは図7と同様な方向に流れるのに
対して、通路kは、図7と逆方向に流れてコンデンサ5
の正極も逆になる。
The operation in the subsequent discharge in the f region of FIG. 2 will be described with reference to FIG. 8. This is a phenomenon which occurs at the timing when the reverse current flows due to the residual carriers of the diode 4 after the diode current exceeds zero. As is apparent from FIG. 8, the passage L flows in the same direction as in FIG. 7, while the passage k flows in the opposite direction to that of FIG.
The positive electrode is also reversed.

【0045】放電の最終段階が図2kg領域と図9に示
した動作である。これは,ダイオードのキャリヤが減少
してインダクタンス7の電流を下げるので、負荷電圧
The final stage of discharging is the operation shown in FIG. 2 and the region of FIG. This is because the carrier of the diode decreases and the current in the inductance 7 decreases, so the load voltage

【外3】 このように本発明に係わるアーク放電防止回路では、ダ
イオードをターゲットの負端子ならびにターゲット間に
最適のリアクタンスでターゲットと並列に接続する方式
を採用した。しかし、その限界値がある。即ち、図10
に明らかにするように、インダクタンス7をL1 、イン
ダクタンス8をL2 とてしコンデンサ5をC2 とし、イ
ンダクタンス7とインダクタンス8に隣接してR1 2
が存在するので、C2 とL2 、R1 とR2 の限界値、な
らびにL1 の限界値を以下の式で表すことができる。
[Outside 3] As described above, the arc discharge prevention circuit according to the present invention employs a method in which the diode is connected in parallel with the target with the optimum reactance between the negative terminal of the target and the target. But there are limits. That is, FIG.
As will be apparent from FIG. 7, the inductance 7 is L 1 , the inductance 8 is L 2 , the capacitor 5 is C 2 , and the inductance 7 and the inductance 8 are adjacent to each other and R 1 R 2
Therefore, the limit value of C 2 and L 2 , the limit value of R 1 and R 2 , and the limit value of L 1 can be expressed by the following formulas.

【0046】1/2C2 C 2 =1/2L2 P 2
P 2 1=(C2 /L2 )VC 2P =VC 2 √C2 /L2 即ち、逆方向アーク放電により放電が失敗する場合にダ
イオードを取付けるアーク放電防止回路を図11のよう
に構成すると、失敗がなくなる。
1 / 2C 2 V C 2 = 1 / 2L 2 I P 2
I P 2 1 = (C 2 / L 2 ) V C 2 I P = V C 2 √C 2 / L 2 That is, FIG. 11 shows an arc discharge prevention circuit in which a diode is mounted when discharge fails due to reverse arc discharge. If you configure like, there will be no failures.

【0047】このようにダイオードをターゲットに並列
に設置すると逆アークが防止できる。しかし、前記作用
欄に記載したように本発明に係わるアーク放電防止回路
では、スイッチ素子をも設置する。
By installing the diode in parallel with the target in this way, reverse arc can be prevented. However, as described in the above-mentioned action column, in the arc discharge prevention circuit according to the present invention, the switch element is also installed.

【0048】図11に明らかなように、本発明に係わる
アーク放電防止回路では、ターゲットに並列に取付ける
ダイオード4にスイッチ素子11に並列に設置する。ま
た、L7とC5は、ダイオード4やスイッチ素子11に
比較的近い位置に設置して、作用欄の条件を満足させ
る。
As is apparent from FIG. 11, in the arc discharge prevention circuit according to the present invention, the diode 4 mounted in parallel with the target is installed in parallel with the switch element 11. Further, L7 and C5 are installed at positions relatively close to the diode 4 and the switch element 11 to satisfy the conditions in the action column.

【0049】[0049]

【発明の効果】このようにスパッタ装置を特定の場所に
ケーブルを利用して取付ける際、本発明に係わるアーク
放電防止回路を使用すると、逆方向アーク放電により放
電が失敗することもなく、それに加えてアークエネルギ
ーの増大による弊害を防止でき、スパッタ装置の稼働率
の向上ひいては生産性も増大するなど、実用上の効果が
極めて大きい。
As described above, when the sputter device is attached to a specific place by using the cable, the arc discharge prevention circuit according to the present invention is used, and the discharge does not fail due to the reverse arc discharge. It is possible to prevent adverse effects due to increase in arc energy, improve the operating rate of the sputtering apparatus, and thus increase productivity, which is extremely effective in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わるアーク放電防止回路を設置する
スパッタ装置における放電中の電流の経時的な変化を示
す曲線図である。
FIG. 1 is a curve diagram showing a change over time in a current during discharge in a sputtering apparatus provided with an arc discharge prevention circuit according to the present invention.

【図2】図1における放電電流のターゲット電流とター
ゲット電圧変化を詳細に示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing in detail the target current and the target voltage change of the discharge current in FIG.

【図3】図2のa領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
FIG. 3 is a curve diagram for clarifying a flow of a target current or the like in a region a of FIG.

【図4】図2のb領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
FIG. 4 is a curve diagram for clarifying the flow of target current and the like in the region b of FIG.

【図5】図2のc領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
5 is a curve diagram for clarifying a flow of a target current and the like in a region c of FIG.

【図6】図2のd領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
FIG. 6 is a curve diagram for clarifying a flow of a target current or the like in a region d of FIG.

【図7】図2のe領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
FIG. 7 is a curve diagram for clarifying the flow of target current and the like in the e region of FIG.

【図8】図2のf領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
8 is a curve diagram for clarifying the flow of target current and the like in the f region of FIG.

【図9】図2のg領域におけるターゲット電流などの流
れを明らかにする曲線図である。
9 is a curve diagram for clarifying the flow of the target current and the like in the g region of FIG.

【図10】図3乃至図9に示すアーク放電防止回路の限
界値を求めるのに利用する模式的な回路図である。
FIG. 10 is a schematic circuit diagram used to determine a limit value of the arc discharge prevention circuit shown in FIGS. 3 to 9.

【図11】本発明に係わるアーク放電防止回路をスパッ
タ装置に取付けた状態を示す図である。
FIG. 11 is a view showing a state in which the arc discharge prevention circuit according to the present invention is attached to a sputtering device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:スパッタリング装置、 2:減圧用チャンバー、 3:ターゲット、 4:ダイオード、 5、10:コンデンサ、 6:電源、 7、8:インダクタンス 9:ケーブル、 11:スイッチ素子。 1: Sputtering device, 2: Decompression chamber, 3: Target, 4: Diode, 5, 10: Capacitor, 6: Power supply, 7, 8: Inductance 9: Cable, 11: Switch element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源回路に接続するケーブルと,このケ
ーブルの正負端子に接続するターゲットと,このターゲ
ットとケーブル間に接続するコンデンサーと,このコン
デンサーの負端子とターゲット間に接続するリアクタン
スと,前記ターゲットに最適のインダクタンスでターゲ
ットに並列に接続するダイオードと,前記ターゲットに
接続するスイッチング素子とを具備することを特徴とす
るアーク放電防止回路
1. A cable connected to a power supply circuit, a target connected to the positive and negative terminals of the cable, a capacitor connected between the target and the cable, and a reactance connected between the negative terminal of the capacitor and the target. An arc discharge prevention circuit comprising a diode connected in parallel to the target with an optimum inductance for the target, and a switching element connected to the target.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111173A (en) * 1986-10-30 1988-05-16 Anelva Corp Sputtering device
JPH0230426A (en) * 1988-07-15 1990-01-31 Mitsubishi Electric Corp Electric power supply device for electrolytic finish machining

Patent Citations (2)

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