(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタリング装置用電源装置において、
アーク放電を検出するアーク放電検出手段と、
直流電圧発生部と、
この直流電圧発生部と上記負極出力端子との間に接続され、直流電圧発生部から負極出力端子への電流を阻止する方向に接続されたダイオードと、
上記アーク放電検出手段により起動されるアーク遮断手段とを具備し、前記ダイオードの両端間には抵抗素子は接続されていないことを特徴とするスパッタリング装置用電源装置。
【請求項２】
上記アーク遮断手段は上記負極出力端子に正電圧を発生させる逆電圧発生手段あるいは上記負極出力端子に接地電位を発生させる手段であり、上記ダイオードはこの逆電圧発生手段から逆電圧が出力されている間だけ負極出力端子方向に電流を流すことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置用電源装置。
【請求項３】
請求項１記載のスパッタリング装置用電源装置が複数並列接続されていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング用の直流電圧を出力するスパッタリング装置用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング用電源装置は、インバータ出力を整流器で整流してＤＣ／ＤＣコンバータを構成し、整流器から電流安定用のインダクタを介して一方の出力線に負電圧を出力するように構成している。ここで、他方の出力線はアースに接続されている。
【０００３】
そして、２本の出力線のうち一方の出力線がターゲットに接続され、他方の出力線がチャンバに接続されている。
【０００４】
このようなスパッタリング用電源装置は、出力電流が不足する場合には、複数の電源装置を複数台並列に接続する。そして、複数台並列接続した場合には、１台をマスタ機能を有するマスタ機として機能させ、他の電源装置をスレーブ機として動作させている。ここで、マスタ機には、アーク放電を検出するアーク放電検出手段を備えている。
【０００５】
そして、マスタ機に設けられたアーク放電検出手段によりチャンバ内でのアークが検出された場合にはマスタ機においてアーク遮断動作が行われると共に、スレーブ機においてもアーク遮断動作が行なわれる。
【０００６】
このアーク遮断動作方法としては、各電源装置の２つの出力線間を短絡するかあるいはターゲットに接続されている一方の出力線に正電圧を供給している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように電源装置を複数台接続して、その１台をマスタ機として機能させ、残りの電源装置をスレーブ機として機能させた場合、電源装置が故障した場合に備えて、マスタ機とスレーブ機として機能する予備の電源装置を少なくとも１台ずつ常備しておかなければならなかった。このため、２種類の予備の電源装置を用意するためにコストがかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的はマスター・スレーブ接続しないで電源を複数並列接続することができるスパッタリング装置用電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のスパッタリング装置用電源装置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタリング装置用電源装置において、アーク放電を検出するアーク放電検出手段と、直流電圧発生部と、この直流電圧発生部と上記負極出力端子との間に接続され、直流電圧発生部から負極出力端子への電流を阻止する方向に接続されたダイオードと、上記アーク放電検出手段により起動されるアーク遮断手段とを具備し、前記ダイオードの両端間には抵抗素子は接続されていないことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のスパッタリング装置用電源装置は、請求項１記載のアーク遮断手段は上記負極出力端子に正電圧を発生させる逆電圧発生手段あるいは上記負極出力端子に接地電位を発生させる手段であり、上記ダイオードはこの逆電圧発生手段から逆電圧が出力されている間逆方向に電流を流すことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の電源装置は、請求項１記載のスパッタリング装置用電源装置が複数並列接続されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１において、１１は上位の制御装置である。この上位の制御装置１１は第１の電源装置Ａ１内の電源１の制御装置２１に接続される。
【００１３】
２００Ｖの交流電源Ｐは第１の電源装置Ａ１内の整流器２２に出力される。この整流器２２において、交流電源Ｐから出力される交流電圧が整流される。この整流器２２の出力は第１のインバータ２３及び第２のインバータ２４に出力される。電源１の制御装置２１は第１のインバータ２３に指令信号ａを出力する。この第１のインバータ２３は電源１の制御装置２１からの指令信号ａに応じた周波数信号を整流器２５に出力する。ここで、整流器２２、第１のインバータ２３、整流器２５等により直流電圧発生部が構成される。
【００１４】
この整流器２５の一方の出力はチョークコイルＬ１、逆極性に直列接続されたダイオードＤ１、Ｄ２を介して出力端子Ｏ１に接続される。このダイオードＤ１、Ｄ２は、逆回復時間（リカバータイム）が長い品種を選択して複数直列接続されている。チャンバ３０内でスパッタ放電が発生している最中は、ダイオードＤ１、Ｄ２の順方向に電流が流れている。しかし、チェンバ３０内でアーク放電が発生すると、後述するように急峻に正の逆電圧をダイオードＤ１の陰極側に印加するため、ダイオードＤ１、Ｄ２の逆回復時間だけ逆方向（つまり、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソードからアノード方向）に電流が流れる。この逆回復時間だけ逆電圧が印加されて、遮断電流が流れる。
【００１５】
整流器２５の他方の出力は出力端子Ｏ２に接続される。
【００１６】
チョークコイルＬ１とダイオードＤ１との間と接地ラインｃとの間には、コンデンサＱ１と平滑用コンデンサＣ１とが直列接続される。第２のインバータ２４の一方の出力は順方向に接続されたダイオードＤ３を介してトランジスタＱ１とコンデンサＣ１との接続点に接続される。第２のインバータ２４の他方の出力は接地ラインｃに接続される。ここで、コンデンサＣ１及びトランジスタＱ１等によりアーク遮断手段が構成される。
【００１７】
トランジスタＱ１のベースにはコントローラ２６からの制御信号が入力される。ダイオードＤ２と出力端子Ｏ１との間とコンデンサＣ１の接地ラインｃとの接続点と出力端子Ｏ２との間には、抵抗ｒ１とｒ２との直列接続体が接続されている。この抵抗ｒ１とｒ２との接続点の電位を検出することによりアーク放電を検出している（アーク放電検出手段）。
【００１８】
この抵抗ｒ１とｒ２との接続点の電位ｂはコントローラ２６に出力される。
【００１９】
第２の電源装置Ａ２内の構成は、前述した第１の電源装置Ａ１と同一であるので、詳細な構成については省略する。なお、電源２の制御装置については、符号３１を付しておく。
【００２０】
第１の電源装置Ａ１の出力端子Ｏ１は同軸ケーブル２７を介してターゲット２８に接続される。さらに、第２の電源装置Ａ２の出力端子Ｏ１は同軸ケーブル２９を介してターゲット２８に接続される。
【００２１】
さらに、第１の電源装置Ａ１の出力端子Ｏ２は同軸ケーブル２７の接地ラインを介して接地される。
【００２２】
さらに、第２の電源装置Ａ２の出力端子Ｏ２は同軸ケーブル２９の接地ラインを介して接地される。
【００２３】
ここで、３０はチャンバである。このチャンバ３０は接地されている。
【００２４】
次に、上記のように構成された本発明の一実施の形態について説明する。まず、上位の制御装置１１からの指令が電源１の制御装置２１及び電源２の制御装置３１に出力される。電源１の制御装置２１は第１のインバータ２３に指令信号ａを出力すると共に、電源２の制御装置２１は第１のイバータ２３に指令信号ａを出力する。
【００２５】
以下、第１の電源装置Ａ１の動作を説明する。交流電源Ｐは整流器２２で整流されたのち、第１のインバータ２３において指令信号に応じた周波数信号に変換される。そして、この周波数信号は整流器２５において直流電圧に変換される。この直流電圧としては例えば８００Ｖの電圧が出力される。
【００２６】
さらに、整流器２２に入力された交流電源Ｐは直流電圧に変換された後、
第２のインバータ２４に出力される。この第２のインバータ２４から出力される周波数信号は、コンデンサＣ１に出力される。つまり、このコンデンサＣ１に逆電圧発生用の電圧が図示の極性で充電される。
【００２７】
ところで、出力端子Ｏ１からターゲット２８に−８００Ｖの電位が供給されると、チャンバ３０内にスパッタ放電が発生する。この結果、チャンバ３０内のディスク（図示しない）に成膜される。
【００２８】
第１の電源装置Ａ１は、出力端子Ｏ１と出力端子Ｏ２との電位差Ｖを検出することにより、チャンバ３０内でスパッタ放電が発生しているかを判定している。スパッタ放電は３００Ｖ以上であり、アーク放電は１５０Ｖ以下であるため、第１の電源装置Ａ１は、出力端子Ｏ１と出力端子Ｏ２との電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、チャンバ３０内でアーク放電が発生していると判定される。この電位差Ｖは抵抗ｒ１とｒ２との接続点の電位ｂを検出することにより行われる。
【００２９】
出力端子Ｏ１と出力端子Ｏ２との電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、コントローラ２６によりトランジスタＱ１が２〜１０μＳ間だけ導通制御される。このため、第１の電源装置Ａ１から出力端子Ｏ１を介して正の電圧が出力されるため、アーク放電が消弧される。ここで、急峻に正の逆電圧をダイオードＤ１の陰極側に印加するため、ダイオードＤ１、Ｄ２の逆回復時間だけ逆方向（つまり、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソードからアノード方向）に電流が流れる。この逆回復時間だけ逆電圧が印加されて、遮断電流が流れる。
【００３０】
以上述べた動作は、第１の電源装置Ａ１のアーク放電検出手段によりチャンバ３０内のアークが検出された場合について説明したが、第２の電源装置Ａ２内の動作及びアーク放電検出時の処理は前述した第１の電源装置Ａ１と同様であるので、ここでは省略する。
【００３１】
また、第１の電源装置Ａ１及び第２の電源装置Ａ２がそれぞれアーク放電検出手段を備え、各アーク放電検出手段によりチャンバ３０内のアーク放電が検出されると、正の電圧をそれぞれターゲット２８に印加するようにしている。
【００３２】
従って、第１の電源装置Ａ１のアーク放電検出手段によりアーク放電が検出され、第２の電源装置Ａ２のアーク放電検出手段によりアーク放電が検出されない場合には、第１の電源装置Ａ１のトランジスタＱ１が導通され、第２の電源装置Ａ２のトランジスタＱ１は非導通されたままである。第１の電源装置Ａ１の出力端子Ｏ１の直前に逆極性にダイオードＤ１及びＤ２が接続されているため、第１の電源装置Ａ１の出力端子Ｏ１から第２の電源装置Ａ２の出力端子Ｏ１を介して電流が流入して第１の電源装置Ａ１を破壊することを未然に防止することができる。
【００３３】
また、第１の電源装置Ａ１のアーク放電検出手段によりアーク放電が検出された場合に、逆電圧が出力端子Ｏ１に出力されると、第２の電源装置Ａ２のアーク放電検出手段により同軸ケーブル２９を介して第１の電源装置Ａ１の出力端子Ｏ１の電位が上昇したことが検知される。従って、第２の電源装置Ａ２のアーク放電検出手段により第１の電源装置Ａ１でアーク遮断動作が行なわれたことを検出することができる。その結果、第２の電源装置Ａ２も第１の電源装置Ａ１と同様にアーク遮断動作を行なうことができる。従って、第１の電源装置Ａ１と第２の電源装置Ａ２においてアーク遮断に関して同期をとることができる。
【００３４】
さらに、第１の電源装置Ａ１及び第２の電源装置Ａ２がそれぞれアーク放電検出手段を備え、各アーク放電検出手段によりチャンバ３０内のアーク放電が検出されると、正の電圧をそれぞれターゲット２８に印加するように構成したので、例えば、第１の電源装置Ａ１が故障した場合には、第１の電源装置Ａ１と同じ構成を有する他の電源装置を接続すれば、直ぐに復旧することができる。
【００３５】
さらに、本実施の形態では、第１の電源装置Ａ１及び第２の電源装置Ａ２を並列接続した場合について説明したが、容量を増加させたい場合には、第３の電源装置、第４の電源装置を並列接続すれば良い。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、アーク放電検出手段によりアーク放電が検出された場合には、トランジスタＱ１を導通させて、コンデンサＣ１に充電されている正の逆電圧を印加するようにしたが、コンデンサＣ１を設けずに、アーク放電検出手段によりアーク放電が検出された場合には接地電位を出力端子Ｏ１に供給してアーク放電を消弧させるようにしても良い。
【００３７】
以上のように、各電源装置はマスター・スレーブ接続しなくても、チャンバ３０内でのアーク放電の監視及びアーク遮断動作を行なうことができるので、予備の電源装置としては１種類の電源装置を常備させておけば良く、予備の電源装置を常備させるためのコストの削減を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、マスター・スレーブ接続しないで電源を複数並列接続することができるスパッタリング装置用電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスパッタリング装置用電源装置のブロック図。
【符号の説明】
１１…上位の制御装置、
２１…電源１の制御装置、
２２…整流器、
２３…第１のインバータ、
２４…第２のインバータ、
２５…整流器、
２６…コントローラ、
２７，２９…同軸ケーブル、
２８…ターゲット、
３０…チャンバ。
【図１】
0003616045.tif 000002