特開 2016-56429 直流スパッタ装置用電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-56429(P2016-56429A)

(43)【公開日】2016年4月21日

(54)【発明の名称】直流スパッタ装置用電源装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20160328BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20160328BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20160328BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 U

   H05H1/46 R

   H05H1/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-185554(P2014-185554)

(22)【出願日】2014年9月11日

(71)【出願人】

【識別番号】392026888

【氏名又は名称】京都電機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】特許業務法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤吉 敏一

(72)【発明者】

【氏名】伏谷 周一

(72)【発明者】

【氏名】岡本 景太

(72)【発明者】

【氏名】木村 智

(72)【発明者】

【氏名】辻本 正志

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029CA05

4K029DC34

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で以て直流スパッタ装置におけるプラズマ着火の確実性を高める。
【解決手段】スイッチング素子４１がオフ状態であるとき、高電圧、小電流の補助直流電源４５によりコンデンサ４４は充電される。スイッチング素子４１がターンオンされると、補助直流電源４５による高電圧がチャンバ１０の陽極１０ａ、陰極１０ｂ間に印加され、その高電圧によってチャンバ１０内のプラズマガスの一部が電離すると、コンデンサ４４に蓄えられていたエネルギが瞬間的に放出されてチャンバ１０内に大電流が供給される。それによってプラズマの生起が促進され着火する。コンデンサ４４が放電し終えたあとも補助直流電源４５から抵抗４６を介してチャンバ１０に電流が供給されることでプラズマが維持され、安定プラズマ状態に至る。コンデンサ４４の放電時のエネルギ総量は小さいので、過剰なアーク放電は起こりにくく、ターゲットや基板の損傷を回避できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流スパッタ装置のチャンバ内にプラズマを生成するために、該チャンバ内に配設された一対の電極間に直流電圧を印加する電源装置において、
a)主直流電源を含み、定常的なプラズマ維持のために前記一対の電極間に所定の電圧を印加する第１の電力供給部と、
b)前記第１の電力供給部の電圧出力端に並列に接続された、プラズマ着火を行うための第２の電力供給部と、
c)少なくともプラズマ着火時に前記第２の電力供給部を動作させる制御部と、
を備え、
前記第２の電力供給部は、ダイオードとコンデンサとが直列に接続されてなる第１の直列回路と、前記第１の電力供給部の前記主直流電源よりも高い電圧を発生する補助直流電源と抵抗とが直列に接続された回路であって、前記第１の直列回路の前記コンデンサに並列に接続されてなる第２の直列回路と、を含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させて、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴とする直流スパッタ装置用電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の直流スパッタ装置用電源装置であって、
前記第２の電力供給部は、前記第１の直列回路と前記第１の電力供給部の正極側出力端との間に接続されたスイッチング素子をさらに含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に、前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させている状態で、前記スイッチング素子を所定時間オン動作させることにより、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴とする直流スパッタ装置用電源装置。

【請求項3】

直流スパッタ装置のチャンバ内にプラズマを生成するために、該チャンバ内に配設された一対の電極間に直流電圧を印加する電源装置において、
a)主直流電源を含み、定常的なプラズマ維持のために前記一対の電極間に所定の電圧を印加する第１の電力供給部と、
b)前記第１の電力供給部の電圧出力端に並列に接続された、プラズマ着火を行うための第２の電力供給部と、
c)少なくともプラズマ着火時に前記第２の電力供給部を動作させる制御部と、
を備え、
前記第２の電力供給部は、第１の抵抗とダイオードとコンデンサとが直列に接続されてなる第１の直列回路と、前記第１の抵抗と前記ダイオードとの直列回路に並列に接続された第３の抵抗と、前記第１の電力供給部の前記主直流電源よりも高い電圧を発生する補助直流電源と第２の抵抗とが直列に接続された回路であって前記第１の直列回路に並列に接続されてなる第２の直列回路と、を含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させて、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴とする直流スパッタ装置用電源装置。

【請求項4】

請求項３に記載の直流スパッタ装置用電源装置であって、
前記第２の電力供給部は、前記第１の直列回路と前記第１の電力供給部の正極側出力端との間に接続されたスイッチング素子をさらに含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に、前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させている状態で、前記スイッチング素子を所定時間オン動作させることにより、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴とする直流スパッタ装置用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流スパッタ装置においてプラズマを生成するために用いられる電源装置に関する。なお、本明細書において直流スパッタ装置は、磁場を併用してスパッタリングを行う直流マグネトロンスパッタ装置を含むものとする。

【背景技術】

【0002】

半導体の成膜工程などに用いられるスパッタ装置には、陰極であるターゲットと陽極である基板（被成膜対象物）との間に、直流電圧を印加する直流（ＤＣ）スパッタ装置と、直流電圧でなく高周波電圧を印加する高周波（ＲＦ）スパッタ装置と、がある。いずれのスパッタ装置においても、ターゲットと基板との間に供給された電力によってアルゴン等のガスが電離してプラズマが生成され、主としてこのプラズマ中のイオンの作用によってターゲットからそのターゲット物質が叩き出され、該物質の粒子が基板に到達して基板表面に被膜を形成する。

【0003】

直流スパッタ装置は、絶縁性のターゲットが使用できないなどの制約はあるものの、高周波スパッタ装置に比べて装置構造が簡単であり、また比較的低温のプラズマを利用できるため基板表面の損傷を抑えられる、といった利点がある。

【0004】

この直流スパッタ装置では、陰極と陽極との間に印加する電圧によって、チャンバ内の空間にグロー放電を生起してプラズマを形成する。チャンバ内でプラズマの生成を開始するには着火が必要であり、通常、着火時には、陰極−陽極間に−１０００Ｖ〜−１５００Ｖ程度の比較的大きな電圧を印加する。そして、着火した後、つまりプラズマ放電が開始された後には、陰極−陽極間は、−２００Ｖ〜−８００Ｖ程度の相対的に低いプラズマ電圧を維持する。このように、着火時にはプラズマを維持するときに比べて高い電圧を印加する必要があるものの、着火するまでは電源側から陰極及び陽極をみると殆ど無負荷状態であるため、出力電流は小さくてよい。一方、プラズマを維持するときには、電圧は相対的に低くなり、電源側からみた負荷インピーダンスが下がるため、数Ａ以上の大きな電流を供給する必要がある。

【0005】

即ち、直流スパッタ装置には、安定プラズマ状態に至るまでは高電圧を印加可能であり、定常のプラズマ放電動作時には大電流を供給可能である電源装置が必要である。そのため、直流スパッタ装置に使用される電源装置は、通常、安定プラズマ状態に移行させるための補助高圧発生回路部と、プラズマ放電を維持するための電力供給部と、を備える。そして、起動時には補助高圧発生回路部から高真空に減圧されたチャンバの陰極−陽極間に、例えば−１５００Ｖ程度の電圧が加えられる。一般に、減圧されたチャンバ内にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが供給されている。そのため、このガスの分子は高電圧によって電離してイオンが生成され、微小な暗電流が流れる暗放電状態となり、さらにイオン密度が高くなるに伴い安定プラズマ状態に移行する。従来の電源装置において、着火用の補助高圧発生回路部は、電源容量を小さく抑えるために出力に高抵抗を挿入し、通常のプラズマ放電時の電流、さらにはアーク放電や短絡電流などを抑えるようにしている。
しかしながら、こうした回路では、負荷条件に合わせた電圧とエネルギとを供給することができるとは限らず、確実な安定プラズマ状態への移行に至らない場合があった。

【0006】

また、特許文献１に記載のように、交流−直流変換を行うインバータを備えた電源ブロックを複数用意し、着火動作時に複数の電源ブロックを直列接続し、定常動作時には複数の電源ブロックを並列接続するように接続を切り換える電源装置も従来知られている。
しかしながら、こうした構成を採ると、装置が大掛かりになり、コストが高くなるとともに装置サイズも大きくなるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−４２１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成及び制御によって、確実にプラズマ着火を行うことができる直流スパッタ装置用電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するためになされた本発明の第１の態様は、直流スパッタ装置のチャンバ内にプラズマを生成するために、該チャンバ内に配設された一対の電極間に直流電圧を印加する電源装置において、
a)主直流電源を含み、定常的なプラズマ維持のために前記一対の電極間に所定の電圧を印加する第１の電力供給部と、
b)前記第１の電力供給部の電圧出力端に並列に接続された、プラズマ着火を行うための第２の電力供給部と、
c)少なくともプラズマ着火時に前記第２の電力供給部を動作させる制御部と、
を備え、
前記第２の電力供給部は、ダイオードとコンデンサとが直列に接続されてなる第１の直列回路と、前記第１の電力供給部の前記主直流電源よりも高い電圧を発生する補助直流電源と抵抗とが直列に接続された回路であって、前記第１の直列回路の前記コンデンサに並列に接続されてなる第２の直列回路と、を含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させて、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサに充電した直流電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴としている。

【0010】

また上記課題を解決するためになされた本発明の第２の態様は、直流スパッタ装置のチャンバ内にプラズマを生成するために、該チャンバ内に配設された一対の電極間に直流電圧を印加する電源装置において、
a)主直流電源を含み、定常的なプラズマ維持のために前記一対の電極間に所定の電圧を印加する第１の電力供給部と、
b)前記第１の電力供給部の電圧出力端に並列に接続された、プラズマ着火を行うための第２の電力供給部と、
c)少なくともプラズマ着火時に前記第２の電力供給部を動作させる制御部と、
を備え、
前記第２の電力供給部は、第１の抵抗とダイオードとコンデンサとが直列に接続されてなる第１の直列回路と、前記第１の抵抗と前記ダイオードとの直列回路に並列に接続された第３の抵抗と、前記第１の電力供給部の前記主直流電源よりも高い電圧を発生する補助直流電源と第２の抵抗とが直列に接続された回路であって前記第１の直列回路に並列に接続されてなる第２の直列回路と、を含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させて、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給することを特徴としている。

【0011】

本発明の第１の態様の電源装置において、制御部は、チャンバ内にプラズマが生成されていない状態から着火を行う際に、第２の電力供給部の補助直流電源を動作させる。もちろん、これと同時に第１の電力供給部の主直流電源を動作させるとよい。第２の電力供給部の補助直流電源が動作すると、チャンバ内に配設された一対の電極間に補助直流電源による高電圧が印加されるとともにコンデンサが充電される。チャンバ内のガスは電極間に印加された高電圧により電離し始め、その電離によってイオンと電子とが生成されて電流が或る程度通り易い状態になると、上記充電によってコンデンサに蓄えられたエネルギは瞬間的に放出される。着火時、プラズマの励起を容易にするには、比較的大きな電流を負荷（チャンバ内の電極対及びその電極間の空間に存在するガスなど）に供給する必要があるが、上述したように、コンデンサの急峻な放電を利用して、瞬間的に大きな電流をチャンバ内空間に流すことができる。

【0012】

このときにチャンバ内に供給されるエネルギ量が大きすぎると、着火時にアーク放電が生じて電極、つまりは基板やターゲットが損傷を受けるおそれがある。これに対し、本発明に係る電源装置では、瞬間的に放出されるエネルギの総量はコンデンサのキャパシタンスと充電電圧とに依存しているから、それらを適切に定めることでエネルギ総量を適当に抑えることができる。このようにエネルギ総量を抑えても、コンデンサから瞬間的にエネルギを放出することができるので、その瞬間的なエネルギ量はプラズマ放電を生起させるのに十分なものとなる。それによって、ターゲットや基板等に損傷を与えることなく、プラズマを確実に生起させることができる。
プラズマが生起された以降は、第１の電力供給部からチャンバ内の電極対に適当なプラズマ電圧が印加され続けるため、プラズマは安定的に維持される。

【0013】

なお、第１の態様において、第１の直列回路に含まれるダイオードは、主直流電源からコンデンサへ充電電流が流れることを阻止するものである。それによって、コンデンサが放電されたあとに主直流電源からコンデンサへの充電電流は流れないため、主直流電源による電力は生起されたプラズマを維持するために有効に利用されることになる。

【0014】

一方、本発明の第２の態様の電源装置では、第１の直列回路に含まれるダイオードに並列に第３の抵抗が接続されているため、この第３の抵抗を通して主直流電源からコンデンサへ充電電流が流れることになる。しかしながら、第３の抵抗の値を或る程度大きくしておけば、充電電流は制限されるため、主直流電源による電力は生起されたプラズマを維持するために有効に利用されることになる。

【0015】

本発明の第１、第２の態様のいずれにおいても、好ましくは、前記第２の電力供給部は、前記第１の直列回路と前記第１の電力供給部の正極側出力端との間に接続されたスイッチング素子をさらに含み、
前記制御部は、プラズマ着火時に、前記第２の電力供給部の補助直流電源を動作させている状態で、前記スイッチング素子を所定時間オン動作させることにより、前記一対の電極間に直流電圧を印加するとともに前記コンデンサの充電電圧に基づくエネルギを前記一対の電極間に供給する構成とするとよい。

【0016】

この構成では、制御部によりスイッチング素子がターンオンされると、そのターンオンしたスイッチング素子を通して第２の電力供給部が第１の電力供給部に接続され、該第２の電力供給部と負荷とを含む閉回路が形成される。これによって、チャンバ内の一対の電極間には高電圧が短時間印加され、さらにコンデンサに蓄えられたエネルギが瞬間的に放出される。それによって、上記閉回路に含まれるチャンバ内でのプラズマの生起が促進され安定プラズマ状態に移行する。安定プラズマ状態に移行するしたあとに、スイッチング素子がオフされると、第２の電力供給部は第１の電力供給部から実質的に切り離される。このとき、第２の電力供給部において少なくとも補助直流電源とコンデンサと抵抗とを含む閉回路が形成されている。そのため、補助直流電源が動作され続けていれば、コンデンサは該補助直流電源によって所定電圧、つまり補助直流電源の出力電圧とほぼ等しい電圧まで充電される。

【0017】

この構成によれば、プラズマ開始をスイッチング素子のターンオンのタイミングで決めることができるので、制御の自由度が増す。また、安定プラズマ状態に移行したあとには、第１の電力供給部及びチャンバを含む閉回路から第２の電力供給部が切り離されるため、安定プラズマ状態での動作の安定性が一層高くなる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る直流スパッタ装置用電源装置によれば、プラズマ着火時に短時間だけ高電圧をチャンバ内の電極対に印加するとともに、予め決まった着火に必要なエネルギ量に対応した電流を瞬間的にそれら電極間に供給することができる。それによって、電極である基板やターゲットを損傷してしまうような、アーク放電などの過剰な放電の発生を抑制しつつ、プラズマ放電が開始されるのに十分な電圧を印加し、確実にプラズマ着火を行うことができる。また、補助直流電源はコンデンサを充電する能力及び抵抗（第３の抵抗）で制限した着火後のグロー放電を維持させる能力さえあればよいので、比較的簡易な構成で済み、それによって装置コストを抑えるとともに装置を小形化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１の実施例である直流スパッタ装置用電源装置の構成図。

【図2】第１の実施例の直流スパッタ装置用電源装置における動作を説明するためのタイミング図及び波形図。

【図3】第１の実施例の直流スパッタ装置用電源装置における電流の流れを説明するための図。

【図4】本発明の第２の実施例である直流スパッタ装置用電源装置の構成図。

【図5】本発明の第１の実施例の変形例である直流スパッタ装置用電源装置の構成図。

【図6】本発明の第２の実施例の変形例である直流スパッタ装置用電源装置の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の第１の実施例である直流スパッタ装置用電源装置について、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例の直流スパッタ装置用電源装置の構成図、図２は本実施例の直流スパッタ装置用電源装置における動作タイミング及び波形図、図３は本実施例の直流スパッタ装置用電源装置における電流の流れを説明するための図である。

【0021】

本電源装置の正極側電圧出力端７及び負極側電圧出力端８は、スパッタ装置のチャンバ１０内に設置された陽極１０ａ及び陰極１０ｂにそれぞれ接続されている。即ち、陽極１０ａ、陰極１０ｂを含むチャンバ１０内空間全体が本電源装置の負荷である。通常、陽極１０ａは被成膜対象である基板であり、陰極１０ｂはスパッタされるターゲットである。

【0022】

本電源装置において、負極側電圧出力端８と正極側電圧出力端７との間には、順方向に接続されたダイオード３、リアクトル２、及び主直流電源１を含む直列回路が接続されている。主直流電源１の正極側出力は接地されているから、正極側電圧出力端７の電位は０Ｖであり、負極側電圧出力端８の電位はマイナスとなる。一例として、主直流電源１の出力電圧は６５０Ｖ、出力定格電力は５kWである。この主直流電源１を含む直列回路は、チャンバ１０内にプラズマが発生したあとの定常動作時に該プラズマを維持するために該プラズマに電力を供給するための第１の電力供給部である。

【0023】

一方、負極側電圧出力端８と正極側電圧出力端７との間には、第２の電力供給部であるプラズマ着火回路４Ａとして、上記第１の電力供給部と並列に、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子４１、第１の抵抗４２、順方向に接続されたダイオード４３、及びコンデンサ４４を含む直列回路が接続され、さらに、そのコンデンサ４４に対し並列に、第２の抵抗４６と補助直流電源４５との直列回路が接続されている。一例として、補助直流電源４５の出力電圧は１５００Ｖ、出力定格電流は数十mAである。

【0024】

スイッチング素子４１は、制御部５からの指示に基づいてスイッチング素子駆動部６により生成される駆動信号によりオン・オフ制御される。また、主直流電源１や補助直流電源４５はＤＣ−ＤＣコンバータなどであり、制御部５からの制御信号に応じて動作する。制御部５は後述する特徴的な動作を実施するために、ＣＰＵや制御用プログラムが格納されたメモリ（例えばフラッシュＲＯＭ）などを備える。
なお、第１の抵抗４２は若干の限流が目的であるので、数Ω程度の小さな抵抗値のものでよい。また、第２の抵抗４６は着火開始時点でのプラズマを保持するための電流を流す役割とコンデンサ４４の充電電流を制限する機能を有する。

【0025】

図１に加え、図２、図３も参照しつつ、本実施例の直流スパッタ装置用電源装置を用いてスパッタ装置においてプラズマを生成する際の動作を説明する。

【0026】

初期状態はチャンバ１０内でプラズマ放電（グロー放電）が生じていない状態である。スイッチング素子４１がオフした状態で、制御部５は主直流電源１及び補助直流電源４５を動作させる。このとき、スイッチング素子４１はオフ状態であるために、プラズマ着火回路４Ａは実質的に電圧出力端７、８から切り離されている。ただし、図３（ａ）に示すように、プラズマ着火回路４Ａでは、補助直流電源４５、第２の抵抗４６、及びコンデンサ４４を含む閉回路が形成されているため、補助直流電源４５からこの閉回路に流れる電流ｉ₂によって、コンデンサ４４はその両端電圧が補助直流電源４５の出力電圧とほぼ等しい１５００Ｖ程度になるまで充電される。

【0027】

チャンバ１０内にプラズマガスが導入された状態で、制御部５が出力開始指示をスイッチング素子駆動部６に与えると、スイッチング素子駆動部６はスイッチング素子４１のゲート端子の電圧をハイレベルに立ち上げる（図２（ｃ）の時刻ｔ1）。これにより、スイッチング素子４１はターンオンするから、図３（ｂ）に示すように、プラズマ着火回路４Ａが電圧出力端７、８の間に接続される。上述したように、この直前の時点でコンデンサ４４は補助直流電源４５の出力電圧とほぼ同じ電圧に充電されているから、スイッチング素子４１がターンオンすると、この高電圧が陽極１０ａ−陰極１０ｂ間に印加される。この電圧の印加によってプラズマガスは電離し始めるが、その当初は電離により生成されたイオンや電子の密度は低いため、流れる電流はごく僅かである。そして、イオンや電子の密度が或る程度高くなると、コンデンサ４４に蓄えられていたエネルギが短時間の間に放出され、コンデンサ４４→チャンバ１０→スイッチング素子４１→第１の抵抗４２→ダイオード４３→コンデンサ４４という経路で急峻に大きな電流ｉ₃が流れる（図２（ｃ）の時刻ｔ2の直後）。

【0028】

このときにコンデンサ４４から放出されるエネルギの総量は該コンデンサ４４のキャパシタンスと充電電圧に依存し、コンデンサ４４のキャパシタンスはそれほど大きくないため、エネルギ総量も大きくはない。しかしながら、コンデンサ４４に充電された１５００Ｖ程度の高電圧から瞬間的にエネルギが放出されるために、チャンバ１０内の陽極１０ａと陰極１０ｂとの間には短時間だけ大きな電流が流れる（図２（ａ）参照）。それによって、チャンバ１０内のプラズマガスの電離は促進され、プラズマが生起される。図２（ａ）に示すように、コンデンサ４４からチャンバ１０内に供給される電流はすぐに減少するが、スイッチング素子４１がオン状態である間は、補助直流電源４５による電圧が陽極１０ａ−陰極１０ｂ間に印加されるため、プラズマを維持する電流が確保される。また、主直流電源１の電圧は当初、リアクトル２にエネルギを蓄積するために利用されるが、リアクトル２に十分なエネルギが蓄積されると、主直流電源１からの電流がプラズマが維持される。

【0029】

スイッチング素子４１がターンオフするまでは、プラズマ着火回路４Ａが電圧出力端７、８に接続されているが、ダイオード４３によって、主直流電源１がコンデンサ４４を充電する充電電流は流れない。そのため、主直流電源１から供給される電力はコンデンサ４４の充電には利用されず、プラズマの維持に有効に利用されることになる。
そして、安定した着火が可能な時間が経過すると（時刻ｔ4）、スイッチング素子４１はターンオフされ、プラズマ着火回路４Ａは電圧出力端７、８から切り離される。

【0030】

以上のようにして、本実施例の直流スパッタ装置用電源装置は、簡単な回路で以て着火時に陽極１０ａと陰極１０ｂとの間に高電圧を印加し、確実にプラズマの生成を開始させることができる。また、その際に、過剰なアーク放電は生じにくいので、ターゲットや基板の損傷を回避することができる。

【0031】

図４は本発明の第２実施例である直流スパッタ装置用電源装置の構成図である。上記実施例と同じ構成要素には同じ符号を付している。
基本的には、上記第１実施例の構成と同じであるが、プラズマ着火回路４Ｂの構成が若干相違している。即ち、この実施例の電源装置では、スイッチング素子４１、第１の抵抗４２、ダイオード４３、コンデンサ４４の直列回路の中の第１の抵抗４２、ダイオード４３、及びコンデンサ４４からなる直列回路に並列に、第２の抵抗４６と補助直流電源４５との直列回路が接続されている。また、第１の抵抗４２、とダイオード４３との直列回路には、第３の抵抗４７が並列に接続されている。

【0032】

この第２実施例の電源装置を用いたスパッタ装置におけるプラズマ生成動作は上記第１実施例とほぼ同じである。異なるのは、スイッチング素子４１がオフ状態であるときに、補助直流電源４５によるコンデンサ４４の充電電流が、第３の抵抗４７を通して流れることである。上述したように、第１の抵抗４２は放電時の限流が目的であるため、数Ω程度の小さい値の抵抗でよい。一方、第３の抵抗４７は、主直流電源１によるコンデンサ４４の充電電流を制限するものであるから、或る程度大きな値としたほうがよい。

【0033】

また、上記第１、第２の実施例の電源装置では、スイッチング素子４１のオン・オフ動作により、着火用の第２の電力供給部をチャンバ１０に接続したり切り離したりすることができるようになっているが、スイッチング素子４１を省くことで第２の電力供給部が常にチャンバ１０に接続されている状態としてもよい。図５は第１実施例の電源装置においてスイッチング素子４１を省いた変形例の構成図、図６は第２実施例の電源装置においてスイッチング素子４１を省いた変形例の構成図である。いずれも、スイッチング素子４１を除いた以外は第１、第２実施例の構成と同じである。

【0034】

これら変形例による電源装置では、制御部５が補助直流電源４５を起動し、補助直流電源４５が動作し始めると、すぐにその出力電圧がチャンバ１０の陽極１０ａ−陰極１０ｂ間に印加され始める。ただし、補助直流電源４５からの電流は、当初、コンデンサ４４の充電に利用される。そして、コンデンサ４４に十分なエネルギが蓄積され、チャンバ１０内でプラズマガスの一部が電離されて大きな電流を流し得る状態になると、コンデンサ４４の放電による急峻な電流がチャンバ１０内に供給され、プラズマの生成が促進されることになる。安定プラズマ状態に移行したあとも、第２の電力供給部は第１の電力供給部やチャンバ１０に接続された状態であるが、補助直流電源４５の出力電圧は主直流電源１の出力電圧よりも高いため、コンデンサ４４の充電には補助直流電源４５が利用され、主直流電源１の出力電流はプラズマの維持に有効に利用される。

【0035】

なお、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。

【符号の説明】

【0036】

１…主直流電源
２…リアクトル
３…ダイオード
４Ａ、４Ｂ…プラズマ着火回路
４１…スイッチング素子
４２、４６、４７…抵抗
４３…ダイオード
４４…コンデンサ
４５…補助直流電源
５…制御部
６…スイッチング素子駆動部
７…正極側電圧出力端
８…負極側電圧出力端
１０…チャンバ
１０ａ…陽極
１０ｂ…陰極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】