JPH07105210B2 - プラズマ放電用電源装置 - Google Patents
プラズマ放電用電源装置Info
- Publication number
- JPH07105210B2 JPH07105210B2 JP62223743A JP22374387A JPH07105210B2 JP H07105210 B2 JPH07105210 B2 JP H07105210B2 JP 62223743 A JP62223743 A JP 62223743A JP 22374387 A JP22374387 A JP 22374387A JP H07105210 B2 JPH07105210 B2 JP H07105210B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- discharge
- substrate
- power supply
- trigger
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- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、イオンプレーティング、スパッターリング、
プラズマCVDなどの薄膜生成装置において、成膜の前処
理として行なわれるイオン洗浄処理や、イオンエッチン
グなどの除去加工に使われるプラズマ放電用電源装置に
係り、特に、イオンを生成するための放電をスムースに
起動させ得るようにした電源装置に関するものである。
プラズマCVDなどの薄膜生成装置において、成膜の前処
理として行なわれるイオン洗浄処理や、イオンエッチン
グなどの除去加工に使われるプラズマ放電用電源装置に
係り、特に、イオンを生成するための放電をスムースに
起動させ得るようにした電源装置に関するものである。
「従来の技術」 従来のプラズマ放電用電源としては、第５図に示すよう
に、真空槽１に収納された基板２に、直流電源３からの
電圧を、スイッチ４を介して直接印加するようにしたも
のが多い。操作としては手動のものがほとんどで、オペ
レーターが放電の状態を見ながら調整している。
に、真空槽１に収納された基板２に、直流電源３からの
電圧を、スイッチ４を介して直接印加するようにしたも
のが多い。操作としては手動のものがほとんどで、オペ
レーターが放電の状態を見ながら調整している。
また圧力が低い場合や、放電キャリアである電子の供給
が他にない場合、持続放電への起動が困難なため、第５
図に示すようにフィラメント５を加熱して熱電子６を供
給したり、高周波放電を利用して、放電を起動する方法
があった。
が他にない場合、持続放電への起動が困難なため、第５
図に示すようにフィラメント５を加熱して熱電子６を供
給したり、高周波放電を利用して、放電を起動する方法
があった。
なお、第５図中、７はフィラメント５を加熱するための
交流電源である。
交流電源である。
「発明が解決しようとする問題点」 上述したプラズマ放電装置において、放電の起動が難し
い原因は、一般に処理に使われるグロー放電が、第６図
に示すように、火花電圧を通過する必要があり、圧力が
低い場合や、放電キャリアが存在しない場合、この電圧
が高く、火花電圧到達と同時に、いっきにアーク放電へ
移行する場合があったためである。
い原因は、一般に処理に使われるグロー放電が、第６図
に示すように、火花電圧を通過する必要があり、圧力が
低い場合や、放電キャリアが存在しない場合、この電圧
が高く、火花電圧到達と同時に、いっきにアーク放電へ
移行する場合があったためである。
電子を他から供給する事によって、火花電圧は低下し、
スムースにグロー領域へ移行できるが、熱電子供給の場
合、フィラメントをかなり高温にする必要があり、フィ
ラメント材料とその寿命に問題がある。
スムースにグロー領域へ移行できるが、熱電子供給の場
合、フィラメントをかなり高温にする必要があり、フィ
ラメント材料とその寿命に問題がある。
また、高周波を利用する場合は、高価な電源を必要とす
る。
る。
本発明は、このような背景の下になされたもので、安定
な放電をスムースに起動させることのできるプラズマ放
電用電源装置を、簡単、安価で、かつ生産設備への適用
を可能なシステムで提供することを目的とする。
な放電をスムースに起動させることのできるプラズマ放
電用電源装置を、簡単、安価で、かつ生産設備への適用
を可能なシステムで提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するために、真空槽内に配置されたト
リガー電極と基板とを有するプラズマ放電装置におい
て、前記トリガー電極の放電起動に十分な高電圧を発生
できるトリガー系電源と、該トリガー系電源と前記トリ
ガー電極との間に挿入された電流制限抵抗と、出力電圧
が可変で、かつ基板の放電維持に十分な電圧が発生でき
る基板系電源と、前記トリガー系電源および基板系電源
の出力を独立にオン／オフする開閉器と、放電起動に際
し、まずトリガー電極に電圧を印加することによって放
電を起動し、所定の時間経過後、基板に電圧を印加し、
その電圧を低い電圧から徐々に上昇させ、最終的に設定
電圧まで上げ、設定電圧に達した後所定の時間経過した
らトリガー電極への電圧を０にするように制御する制御
器とを具備することを特徴とする。
リガー電極と基板とを有するプラズマ放電装置におい
て、前記トリガー電極の放電起動に十分な高電圧を発生
できるトリガー系電源と、該トリガー系電源と前記トリ
ガー電極との間に挿入された電流制限抵抗と、出力電圧
が可変で、かつ基板の放電維持に十分な電圧が発生でき
る基板系電源と、前記トリガー系電源および基板系電源
の出力を独立にオン／オフする開閉器と、放電起動に際
し、まずトリガー電極に電圧を印加することによって放
電を起動し、所定の時間経過後、基板に電圧を印加し、
その電圧を低い電圧から徐々に上昇させ、最終的に設定
電圧まで上げ、設定電圧に達した後所定の時間経過した
らトリガー電極への電圧を０にするように制御する制御
器とを具備することを特徴とする。
「作用」 上記手段によれば、基板近傍のトリガー電極で、事前に
放電を発生させ、基板の近傍に豊富な電子群を作り出
し、基板にスムースな放電起動を生じさせ、さらにアー
ク移行の可能性の高い放電初期に、時間をかけて基板電
圧を上昇させることにより、安定な放電をスムースに起
動させることができる。
放電を発生させ、基板の近傍に豊富な電子群を作り出
し、基板にスムースな放電起動を生じさせ、さらにアー
ク移行の可能性の高い放電初期に、時間をかけて基板電
圧を上昇させることにより、安定な放電をスムースに起
動させることができる。
「実施例」 以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
実施例の構成 第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
図において、真空槽１内に配置された基板２とトリガー
電極12へは、３相電源13から、別系統で電力が供給され
る。
電極12へは、３相電源13から、別系統で電力が供給され
る。
まず、基板２への給電系統につき説明する。
３相電源13から出力された電源は、コンタクタ15aを介
して、電圧制御素子16に供給される。電圧制御素子16
は、たとえば、サイリスタなどからなり、外部からの制
御信号にしたがって電圧制御を行い、その交流出力をト
ランス17aを介して、整流・平滑回路18aに送る。トラン
ス17aは、整流後に必要な直流電圧に応じて昇圧、降圧
するものである。整流・平滑回路18aの直流出力の正側
は、真空層１に接続されて接地され、負側は、基板２に
接続されている。
して、電圧制御素子16に供給される。電圧制御素子16
は、たとえば、サイリスタなどからなり、外部からの制
御信号にしたがって電圧制御を行い、その交流出力をト
ランス17aを介して、整流・平滑回路18aに送る。トラン
ス17aは、整流後に必要な直流電圧に応じて昇圧、降圧
するものである。整流・平滑回路18aの直流出力の正側
は、真空層１に接続されて接地され、負側は、基板２に
接続されている。
トリガー電極12への給電系統もほぼ同様であるが、コン
タクタ15bの出力は、電圧制御素子を通さずに直接トラ
ンス17bに供給され、また、整流・平滑回路18bとトリガ
ー電極12との間には、電流制限抵抗19が挿入されてい
る。
タクタ15bの出力は、電圧制御素子を通さずに直接トラ
ンス17bに供給され、また、整流・平滑回路18bとトリガ
ー電極12との間には、電流制限抵抗19が挿入されてい
る。
上記コンタクタ15a,15bは、制御器20により制御され、
電圧制御素子16は、電圧コントローラ21によって制御さ
れている。
電圧制御素子16は、電圧コントローラ21によって制御さ
れている。
電圧コントローラ21は、制御器20からの信号により、電
圧制御素子16の出力が設定電圧となるように制御する。
圧制御素子16の出力が設定電圧となるように制御する。
なお、図中、22は、基板２と接地間との電圧を測定する
ための電圧計である。また、真空槽１内に導入される放
電ガス（H2,Arなど）11aの圧力は、その流入量、また
は、排気11bの流出量を、コンダクタンスバルブによっ
て調節することにより、適当な圧力に維持される。
ための電圧計である。また、真空槽１内に導入される放
電ガス（H2,Arなど）11aの圧力は、その流入量、また
は、排気11bの流出量を、コンダクタンスバルブによっ
て調節することにより、適当な圧力に維持される。
実施例の作用 まず、真空槽１内を一度、高真空（10-4Pa程度）に排気
した後、放電ガス（Ar,H2など）を導入し、一定の圧力
になるようにする（数Pa程度）。
した後、放電ガス（Ar,H2など）を導入し、一定の圧力
になるようにする（数Pa程度）。
次に、トリガー系統のコンタクタ15bを閉じて、トリガ
ー電極12に放電を発生させる。トリガー電圧は、火花放
電電圧以上にしておき、特に可変しなくともよい。トリ
ガー電極12の放電は、電流制限抵抗19によって制限さ
れ、第２図の点P1の位置におちつく。なお、第２図にお
いて、Ｒは、電流制限抵抗19の抵抗値である。
ー電極12に放電を発生させる。トリガー電圧は、火花放
電電圧以上にしておき、特に可変しなくともよい。トリ
ガー電極12の放電は、電流制限抵抗19によって制限さ
れ、第２図の点P1の位置におちつく。なお、第２図にお
いて、Ｒは、電流制限抵抗19の抵抗値である。
トリガー電極12の放電の後、第４図に示す時間t1をお
き、制御器20は、基板系のコンタクタ15aを閉じる。こ
れと同時に、電圧コントローラ21に設定電圧信号を出力
する。電圧コントローラ21は、電圧制御素子16を制御
し、基板電圧Ｖが、指定された電圧になるように動作す
る。
き、制御器20は、基板系のコンタクタ15aを閉じる。こ
れと同時に、電圧コントローラ21に設定電圧信号を出力
する。電圧コントローラ21は、電圧制御素子16を制御
し、基板電圧Ｖが、指定された電圧になるように動作す
る。
基板２に電圧が印加されると、トリガー放電による電子
がきっかけとなり、スムースに、基板放電が開始する。
第３図は、その様子を示すもので、トリガー放電で生じ
た電子によって、火花電圧が低下し、基板放電が起き易
くなっていることを示している。
がきっかけとなり、スムースに、基板放電が開始する。
第３図は、その様子を示すもので、トリガー放電で生じ
た電子によって、火花電圧が低下し、基板放電が起き易
くなっていることを示している。
しかし、基板放電の領域は、異常グロー放電領域にある
ため、基板電圧によって、電流がかなり増減する。従っ
て、設定電圧100％をいっきに印加すると、電流の増大
によってアーク放電へ移行するおそれがある。
ため、基板電圧によって、電流がかなり増減する。従っ
て、設定電圧100％をいっきに印加すると、電流の増大
によってアーク放電へ移行するおそれがある。
これは、整流・平滑回路18aに電流変動抑制用の直列チ
ョークがある場合に、特に顕著となり、高価な基板に樹
枝状の傷がついたり、基板サポート部が絶縁破壊を起こ
し短絡したりする。従って基板２には、設定電圧100％
をいっきに印加するのではなく、第４図（ｂ）に示すよ
うに、50％くらいからステップ状に電圧を上昇するか、
またはランプ状に上昇させても良い。その間中、トリガ
ー放電は継続させているので、基板放電に必要な電圧に
なりしだいスムースに放電が開始する。放電によって生
じたガス分子の正イオンは、高速で基板表面に突入し、
洗浄やエッチングの作用をする。基板電圧が設定電圧の
100％に達して適当な時間t2を経過した後、コンタクタ1
5bを開いてトリガー放電を停止させる。
ョークがある場合に、特に顕著となり、高価な基板に樹
枝状の傷がついたり、基板サポート部が絶縁破壊を起こ
し短絡したりする。従って基板２には、設定電圧100％
をいっきに印加するのではなく、第４図（ｂ）に示すよ
うに、50％くらいからステップ状に電圧を上昇するか、
またはランプ状に上昇させても良い。その間中、トリガ
ー放電は継続させているので、基板放電に必要な電圧に
なりしだいスムースに放電が開始する。放電によって生
じたガス分子の正イオンは、高速で基板表面に突入し、
洗浄やエッチングの作用をする。基板電圧が設定電圧の
100％に達して適当な時間t2を経過した後、コンタクタ1
5bを開いてトリガー放電を停止させる。
第４図は、上述した一連の動作を示すもので、同図
（ａ）は、トリガー電圧、（ｂ）は基板電圧、（ｃ）は
基板電流の変化を示している。
（ａ）は、トリガー電圧、（ｂ）は基板電圧、（ｃ）は
基板電流の変化を示している。
これらの制御をつかさどる制御器20は、リレー回路とタ
イマーで構成しても良いし、シーケンサーなどを利用し
ても可能である。
イマーで構成しても良いし、シーケンサーなどを利用し
ても可能である。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明は、基板近傍のトリガー
電極で、事前に放電を発生させ、基板の近傍に豊富な電
子群を作り出し、基板にスムースな放電起動を生じさ
せ、さらにアーク移行の可能性の高い放電初期に、時間
をかけて基板電圧を上昇させることにより、安定な放電
をスムースに起動させるようにしたので、次の効果を得
ることができる。
電極で、事前に放電を発生させ、基板の近傍に豊富な電
子群を作り出し、基板にスムースな放電起動を生じさ
せ、さらにアーク移行の可能性の高い放電初期に、時間
をかけて基板電圧を上昇させることにより、安定な放電
をスムースに起動させるようにしたので、次の効果を得
ることができる。
（１）基板の直流グロー放電をスムースに起動できる。
（２）トリガー電極は、針金のようなもので実現できる
ので、任意の形状のものが簡単にでき、取替えやメンテ
ナンスも楽である。また、基板と同様に、真空槽への導
入端子は１個で済む。
ので、任意の形状のものが簡単にでき、取替えやメンテ
ナンスも楽である。また、基板と同様に、真空槽への導
入端子は１個で済む。
（３）基板に印加する電圧を、少しずつ上昇させて行く
ので、異常放電によるアークへの移行を、少なくするこ
とができ、基板へのダメージをなくすことができる。
ので、異常放電によるアークへの移行を、少なくするこ
とができ、基板へのダメージをなくすことができる。
（４）生産設備の自動化に適用できる。
第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図はトリガー電極の放電特性を示すグラフ、第３図
は基板の放電特性を示すグラフ、第４図は放電起動時の
各部の波形を示すタイムチャート、第５図は従来のプラ
ズマ放電装置を説明するための概念図、第６図はグロー
放電とアーク放電の特性を示すグラフである。 １……真空槽、２……基板、 12……トリガー電極、 15a、15b……コンタクタ（開閉器）、 16……電圧制御素子、 18a,18b……整流・平滑回路、 19……電流制限抵抗、20……制御器、 21……電圧コントローラ。
第２図はトリガー電極の放電特性を示すグラフ、第３図
は基板の放電特性を示すグラフ、第４図は放電起動時の
各部の波形を示すタイムチャート、第５図は従来のプラ
ズマ放電装置を説明するための概念図、第６図はグロー
放電とアーク放電の特性を示すグラフである。 １……真空槽、２……基板、 12……トリガー電極、 15a、15b……コンタクタ（開閉器）、 16……電圧制御素子、 18a,18b……整流・平滑回路、 19……電流制限抵抗、20……制御器、 21……電圧コントローラ。
Claims (1)
- 【請求項１】真空槽内に配置されたトリガー電極と基板
とを有するプラズマ放電装置において、 前記トリガー電極の放電起動に十分な高電圧を発生でき
るトリガー系電源と、 該トリガー系電源と前記トリガー電極との間に挿入され
た電流制限抵抗と、 出力電圧が可変で、かつ基板の放電維持に十分な電圧が
発生できる基板系電源と、 前記トリガー系電源および基板系電源の出力を独立にオ
ン／オフする開閉器と、 放電起動に際し、まずトリガー電極に電圧を印加するこ
とによって放電を起動し、所定の時間経過後、基板に電
圧を印加し、その電圧を低い電圧から徐々に上昇させ、
最終的に設定電圧まで上げ、設定電圧に達した後所定の
時間経過したらトリガー電極への電圧を０にするように
制御する制御器と を具備することを特徴とするプラズマ放電用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223743A JPH07105210B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | プラズマ放電用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62223743A JPH07105210B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | プラズマ放電用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6467853A JPS6467853A (en) | 1989-03-14 |
| JPH07105210B2 true JPH07105210B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16803002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62223743A Expired - Lifetime JPH07105210B2 (ja) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | プラズマ放電用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105210B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5253013A (en) * | 1988-10-17 | 1993-10-12 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Image recording apparatus having releasable fixing device |
-
1987
- 1987-09-07 JP JP62223743A patent/JPH07105210B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6467853A (en) | 1989-03-14 |
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