JP2002235170A - スパッタリング用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリング中におけるアーク放電抑制の
失敗を無くすことができるスパッタリング用電源装置を
提供すること。 【解決手段】 負極出力端子及び正極出力端子を有する
スパッタリング用電源装置において、スパッタリング用
直流電源ＰＳ１と、このスパッタリング用直流電源の負
極側に設けられた第1のスイッチング手段ＳＷ１と、こ
の第1のスイッチング手段に複数直列接続される互いに
独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４と、この複数のチョー
クコイルと前記負極出力端子との間に設けられた逆方向
アーク防止回路１３と、逆電圧発生用直流電源ＰＳ２
と、この逆電圧発生用直流電源と前記複数直列接続され
た互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止防止
回路との中間位置との間に設けられた第２のスイッチン
グ手段ＳＷ２と、前記負極出力端子と前記正極出力端子
との間に発生する電圧を検出する電圧検出部Ｒ１，Ｒ２
と、前記第1のスイッチング手段及び第２のスイッチン
グ手段の開閉を制御する制御手段２１とから構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトディス
ク（CD）やディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）製
造用のスパッタリング装置に用いられるスパッタリング
用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（CD）やディジタル
・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）製造用のスパッタリング
装置に用いられるスパッタリング用電源装置が特許第２
８３５３２２号、特許第２８３５３２３号、ＵＳＰ５，
５７６，９３９で知られている。

【０００３】コンパクトディスクやディジタル・ビデオ
・ディスクへの膜の形成は、マグネトロンスパッタ技術
により成膜している。このスパッタリング中にアーク放
電の抑制を失敗すると、ターゲット材料が飛散してディ
スクに付着するため、製品の歩留まりを下げる。

【０００４】また、より短い時間でディスク上への成膜
を完了させるためには、スパッタリング装置用電源装置
から出力される平均電力を上げる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、平均電力を上
げると、スパッタリング中にアーク放電が発生し易くな
り、アーク放電の抑制を失敗する頻度も上がってしま
う。さらに、スパッタリング中にアーク放電抑制を失敗
する原因として他にも種々挙げられる。第1に、電源装
置の出力フィルターに用いているコンデンサに蓄積した
エネルギーがアーク抑制の失敗により起因してアーク放
電に大きなエネルギーが入ってしまう、第２に、電源装
置のフィルターに用いているチョークコイルのインダク
タンスが小さいため、制御のフィードバックより電流が
増加する速度が速くて、アークが消弧しないと通常のス
パッタ電流に比べて１桁以上大きなアーク電流が流れて
しまう場合、第３に、アーク放電を消弧するために逆電
圧を印加する方式は、ＵＳＰ５，５７６，９３９のよう
にタップ付きインダクタ（オートトランス）のため、１
発の逆電圧パルスの印加でアーク放電が消弧できて、消
える場合は問題無いが、消えない場合はパルス毎にアー
ク電流は増加して行ってしまう、第４に、アーク放電に
よって電流が増加すると、スイッチング素子の飽和電圧
が高くなって逆電圧を発生させることができなくなる場
合、第５に、前述したタップ付きチョークコイルが磁気
飽和してしまうため、逆電圧を発生させることができな
くなってアーク放電を消弧させることができなくなる場
合などが挙げられる。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、スパッタリング中におけるアーク放電
を確実に抑制することができるスパッタリング用電源装
置を提供することにある。

【０００７】

【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用電源装置において、スパッタリ
ング用直流電源と、このスパッタリング用直流電源の負
極側に設けられた第1のスイッチング手段と、この第1の
スイッチング手段に複数直列接続される互いに独立のチ
ョークコイルと、この複数のチョークコイルと前記負極
出力端子との間に設けられた逆方向アーク防止回路と、
逆電圧発生用直流電源と、この逆電圧発生用直流電源と
前記複数直列接続された互いに独立のチョークコイルと
逆方向アーク防止回路との中間位置との間に設けられた
第２のスイッチング手段と、前記負極出力端子と前記正
極出力端子との間に発生する電圧を検出する電圧検出部
と、前記第1のスイッチング手段及び第２のスイッチン
グ手段の開閉を制御する制御手段とを具備したことを特
徴とする。

【０００８】請求項９記載のスパッタリング用電源装置
は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタリ
ング用電源装置において、スパッタリング用直流電源
と、このスパッタリング用直流電源の負極側に設けられ
た第1のスイッチング手段と、この第1のスイッチング手
段に複数直列接続された互いに独立のチョークコイル
と、この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との
間に設けられた逆方向アーク防止回路と、逆電圧発生用
直流電源と、この逆電圧発生用電源と前記複数直列接続
された互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止
回路との中間位置との間に設けられた第２のスイッチン
グ手段と、前記第１のスイッチング手段と前記複数直列
接続された互いに独立のチョークコイルとの間に設けら
れた第３のスイッチング手段と、この第３のスイッチン
グと前記複数直列接続された互いに独立のチョークコイ
ルとの接続点から前記逆電圧発生源の陽極との間に接続
された還流路と、前記負極出力端子と前記正極出力端子
との間に発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記第
1のスイッチング手段乃至第３ののスイッチング手段の
開閉を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする
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
用電源装置において、スパッタリング用直流電源と、こ
のスパッタリング用直流電源の負極側に設けられた第1
のスイッチング手段と、この第1のスイッチング手段に
複数直列接続された互いに独立のチョークコイルと、こ
の複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に設
けられた逆方向アーク防止回路と、逆電圧発生用直流電
源と、この逆電圧発生用電源と前記複数直列接続された
互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路と
の中間位置との間に設けられた第２のスイッチング手段
と、前記第１のスイッチング手段と前記複数直列接続さ
れた互いに独立のチョークコイルとの間に設けられた第
３のスイッチング手段と、この第３のスイッチングと前
記複数直列接続された互いに独立のチョークコイルとの
接続点から前記逆電圧発生源の陽極との間に接続された
還流路と、前記負極出力端子と前記正極出力端子との間
に発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記第1のス
イッチング手段乃至第３のスイッチング手段の開閉を制
御する制御手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】請求項１７記載のスパッタリング用電源装
置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタ
リング用電源装置において、スパッタリング用直流電源
と、このスパッタリング用直流電源の負極側に設けられ
た第1のスイッチング手段と、この第1のスイッチング手
段に複数直列接続された互いに独立のチョークコイル
と、逆電圧発生用直流電源と、この逆電圧発生用電源と
前記複数直列接続された互いに独立のチョークコイルと
負極出力端子との中間位置との間に設けられた第２のス
イッチング手段と、前記第１のスイッチング手段と前記
複数直列接続された互いに独立のチョークコイルとの間
に設けられた第３のスイッチング手段と、この第３のス
イッチングと前記複数直列接続された互いに独立のチョ
ークコイルとの接続点から前記逆電圧発生源の陽極との
間に接続された還流路と、前記負極出力端子と前記正極
出力端子との間に発生する電圧を検出する電圧検出部
と、前記第1のスイッチング手段乃至第３ののスイッチ
ング手段の開閉を制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする。

【００１０】請求項２５記載のスパッタリング用電源装
置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタ
リング用電源装置において、所定電圧の出力を発生する
直流電源と、それぞれブリッジ接続された複数のスイッ
チンング素子を有し、前記直流電源の出力をパルス出力
に変換する第1及び第２のスイッチング回路と、前記第1
及び第２のスイッチング回路からパルス状の一次電圧が
供給され、パルス状の２次電圧をそれぞれ出力する第1
及び第２のトランスと、前記第1のトランスから出力さ
れるパルス状の２次電圧を整流する第1のダイオードブ
リッジと、前記第２のトランスから出力されるパルス状
の２次電圧を整流する第２のダイオードブリッジと、前
記第1のダイオードブリッジの出力側に接続される複数
直列接続される互いに独立のチョークコイルと、この複
数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に設けら
れた逆方向アーク防止回路と、前記第２のダイオードブ
リッジの出力側に接続される逆電圧保持用コンデンサ
と、この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続さ
れた互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回
路との中間位置との間に設けられたスイッチング手段
と、前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生
する電圧を検出する電圧検出部と、前記スイッチング素
子に対してスイッチング制御信号を出力すると共に、前
記スイッチング手段の開閉を制御するスイッチング制御
信号を出力する制御手段を具備したことを特徴とする。

【００１１】請求項３３記載のスパッタリング用電源装
置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタ
リング用電源装置において、所定電圧の出力を発生する
直流電源と、それぞれブリッジ接続された複数のスイッ
チンング素子を有し、前記直流電源の出力をパルス出力
に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路
からパルス状の一次電圧が供給され、パルス状の２次電
圧を出力するトランスと、前記トランスから出力される
パルス状の２次電圧を整流する第1及び第２のダイオー
ドブリッジと、前記第1のダイオードブリッジの出力側
に接続される複数直列接続される互いに独立のチョーク
コイルと、この複数のチョークコイルと前記負極出力端
子との間に設けられた逆方向アーク防止回路と、前記第
２のダイオードブリッジの出力側に接続される逆電圧保
持用コンデンサと、この逆電圧保持用コンデンサと前記
複数直列接続された互いに独立のチョークコイルと逆方
向アーク防止回路との中間位置との間に設けられたスイ
ッチング手段と、前記負極出力端子と前記正極出力端子
との間に発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記ス
イッチング素子に対してスイッチング制御信号を出力す
ると共に、前記スイッチング手段の開閉を制御するスイ
ッチング制御信号を出力する制御手段を具備したことを
特徴とする。

【００１２】請求項４１記載のスパッタリング用電源装
置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタ
リング用電源装置において、所定電圧の出力を発生する
直流電源と、それぞれブリッジ接続された複数のスイッ
チンング素子を有し、前記直流電源の出力をパルス出力
に変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路
からパルス状の一次電圧が供給され、パルス状の２次電
圧を出力するトランスと、前記トランスから出力される
パルス状の２次電圧を整流する第1及び第２のダイオー
ドブリッジと、前記第1のダイオードブリッジの出力側
に接続される複数直列接続される互いに独立のチョーク
コイルと、前記第２のダイオードブリッジの出力側に接
続される逆電圧保持用コンデンサと、この第２のダイオ
ードブリッジとトランスの２次巻線間に接続された抵抗
と、この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続さ
れた互いに独立のチョークコイルと負極出力端子との中
間位置との間に設けられたスイッチング手段と、前記負
極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する電圧を
検出する電圧検出部と、前記スイッチング素子に対して
スイッチング制御信号を出力すると共に、前記スイッチ
ング手段の開閉を制御するスイッチング制御信号を出力
する制御手段を具備したことを特徴とする。

【００１３】請求項４９記載のスパッタリング用電源装
置は、負極出力端子及び正極出力端子を有するスパッタ
リング用電源装置において、所定電圧の出力を発生する
直流電源と、それぞれブリッジ接続された複数のスイッ
チンング素子を有し、前記直流電源の出力をパルス出力
に変換する第1及び第２のスイッチング回路と、前記第1
及び第２のスイッチング回路からパルス状の一次電圧が
供給され、パルス状の２次電圧をそれぞれ出力する第1
及び第２のトランスと、前記第1のトランスから出力さ
れるパルス状の２次電圧を整流する第1のダイオードブ
リッジと、前記第２のトランスから出力されるパルス状
の２次電圧を整流する第２のダイオードブリッジと、前
記第２のトランスから出力されるパルス状の２次電圧を
整流する第３のダイオードブリッジと、前記第1のダイ
オードブリッジの出力側に接続される複数直列接続され
る互いに独立のチョークコイルと、この複数のチョーク
コイルと前記負極出力端子との間に設けられた逆方向ア
ーク防止回路と、前記第３のダイオードブリッジの出力
側に接続される逆電圧保持用コンデンサと、この逆電圧
保持用コンデンサと前記複数直列接続された互いに独立
のチョークコイルと逆方向アーク防止回路との中間位置
との間に設けられたスイッチング手段と、前記負極出力
端子と前記正極出力端子との間に発生する電圧を検出す
る電圧検出部と、前記スイッチング素子に対してスイッ
チング制御信号を出力すると共に、前記スイッチング手
段の開閉を制御するスイッチング制御信号を出力する制
御手段を具備し、前記第1のダイオードブリッジと第２
のダイオードブリッジとは直列接続されていることを特
徴とする。

【００１４】請求項５８記載のスパッタリング装置用電
源装置は、請求項４９記載ののスイッチング手段と前記
逆電圧保持用コンデンサとの間がモード選択スイッチが
設けられ、このモード選択スイッチを切り替えることに
より、逆電圧発生用コンデンサから逆電圧パルスを発生
させるかゼロ電圧とするかを切り換えられることを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
１の実施の形態について説明する。図１において、ＰＳ
１は例えば、８００Ｖのスパッタリング用直流電源であ
る。この直流電源ＰＳ１の両極間には、コンデンサＣ１
が接続される。

【００１６】この直流電源ＰＳ１の陰極は定電流制御を
行うためのスイッチング用トランジスタ（以下、スイッ
チＳＷ１と称する）、ダイオードＤ１を介して直流電源
ＰＳ１の陽極に接続される。

【００１７】このダイオードＤ１のアノードは、４つ直
列接続される互いに独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を
介し、更に、逆方向アーク防止回路１３を介して本装置
の（−）出力端子Ｏ１に接続される。この逆方向アーク
防止回路１３はダイオードＤ２に抵抗Ｒ０が並列に接続
されている。

【００１８】さらに、直流電源ＰＳ１の陽極は、本装置
の（＋）出力端子Ｏ２に接続される。さらに、最終列の
チョークコイルＬ４と逆方向アーク防止回路１３との接
続点はスイッチング用トランジスタ（以下、スイッチＳ
Ｗ２と呼称する）を介して逆電圧発生用直流電源ＰＳ２
の陽極に接続される。

【００１９】なお、本装置の（−）出力端子Ｏ１と
（＋）出力端子Ｏ２との間には、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と
の直列接続体が接続される。この分圧抵抗Ｒ１とＲ２と
の接続点の電位は、制御部２１に入力される。この分圧
抵抗Ｒ１及びＲ２により電圧検出部が構成される。この
制御部２１は、例えばマイクロコンピュータを中心に構
成されている。制御部２１は分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接
続点の電位を検出することにより、本装置の（−）出力
端子Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出してい
る。

【００２０】前述したスイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン
・オフ制御は制御部２１により制御される。

【００２１】また、４つ直列接続される互いに独立のチ
ョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電流検出器２
２により検出される。この電流検出器２２で検出された
電流Ｉは制御部２１に出力される。

【００２２】ところで、本装置の（−）出力端子Ｏ１
は、スパッタ源３１に接続され、（＋）出力端子Ｏ２は
真空槽３２に接続される。通常、本装置の（＋）出力端
子Ｏ２は接地される。

【００２３】制御部２１は、本装置の（−）出力端子Ｏ
１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出することによ
り、真空槽３２内でスパッタ放電が発生しているかアー
ク放電が発生しているかを判定している。スパッタ電圧
は通常３００Ｖ以上であり、アーク放電電圧は１５０Ｖ
以下であるため、本装置の（−）出力端子Ｏ１と（＋）
出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、真
空槽３２内でアーク放電が発生していると判定される。

【００２４】制御部２１は、アーク放電の発生を検出す
ると、設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ
２を設定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする。つまり、逆
電圧パルスをスパッタ源３１に印加する。この間におい
て、スイッチＳＷ１は制御部２１によりオン、オフ制御
され、４つ直列接続される互いに独立のチョークコイル
Ｌ１〜Ｌ４に定電流が流れるように制御される。つま
り、４つ直列接続される互いに独立のチョークコイルＬ
１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電流検出器２２により検出さ
れるので、制御部２１はこの電流Ｉが定電流となるよう
に、スイッチＳＷ１をオン・オフ制御している。前述し
た逆電圧パルスを印加直後のアーク判定時間Ｔ３は、１
０μｓ（0.01〜10μｓ）以下としている（図１２）。そ
して、このアーク判定時間Ｔ３経過後に再度アークと判
定された場合には、設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後に
スイッチＳＷ２を設定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする
処理が行われる。以下、アークが検出される間は、アー
クが検出されなくなるまで、逆電圧パルスが印加され続
ける。以上の処理が遮断モードである。ここで、アーク
を判定してから設定時間Ｔ１後にスイッチＳＷ２をオン
させるのは、設定時間Ｔ１が経過する前にアークが自己
消滅する場合があるからである。

【００２５】次に、スイッチＳＷ２のオン制御を制御部
２１の制御により定期的に行っても良い。この場合に
は、定期的（10から10000μｓ）にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２だけオンする。ここで、定期的にスイッチＳ
Ｗ２をオン制御する最中でも、アーク放電の発生が検出
されると、前述したように設定時間Ｔ１後にスイッチＳ
Ｗ２をオンさせて逆電圧パルスを発生させる処理が行わ
れる。また、このように定期的にスイッチＳＷ２をオン
すると共に、前述したアーク放電の発生を検出すると、
設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンするようにしても良い。

【００２６】さらに、制御部２１は、アーク放電の発生
を検出すると、スイッチＳＷ２はオンさせないで、スイ
ッチＳＷ１をオフ制御するようにしても良い。スイッチ
ＳＷ１をオフすると、スパッタ源３１には電源が供給さ
れなくなるため、アークは消弧する。このように、アー
クが消弧するまでに、電圧／電流特性を計測する（アー
ク放電特性測定モード）。そして、アークが消弧した
ら、スイッチＳＷ１をオン・オフ制御して再度、定電流
制御を行う。このように、スイッチＳＷ１をオフしたと
きの電圧・電流特性を知ることができる。例えば、図１
１の直線Ａに示すような電圧・電流特性が得られる。通
常アーク電流が増加しても電圧はあまり変化しないた
め、本装置の（−）出力端子Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２
の電位差Ｖが１５０Ｖ以下であると判定されると、アー
ク放電が発生していると判定することができる。しか
し、図１１の直線Ａに示すような電圧・電流特性を持つ
アーク放電が存在するということは、アーク放電の判定
レベルを１５０Ｖという値ではなく、Ｖarc＝Ｖa0＋Rt
＊Ioというように電流の一次関数で表わす必要がある。

【００２７】最近は、スパッタの適用範囲が広がって、
図１１に示すように放電特性が従来と違って、150Ｖの
ような固定値では判断できないものがある。これは、タ
ーゲット材料による違いに起因する。

【００２８】そして、Ｖarc＝Ｖa0＋Rt＊Ioのように電
源の出力電流に対応したスパッタ特性と、アーク特性の
中間に電圧判断レベルを設けることにより、逆電圧パル
スを加えた直後でも正しくアーク判定することができ
る。

【００２９】また、この値に対して10〜20％程度のヒス
テリシス特性をもちせることにより、より確実にアーク
判定を行うことができる。

【００３０】ここで、Ｖarc：判定レベル Ｖa0：負荷特性から求めるＩo＝０付近の判定レベル Ｒt：負荷特性から求めるＩoに比例する成分の係数 Ｉo：その時の電源出力電流≒Ｌ１を流れている電流 Ｖth：ヒステリシス電圧幅 このようにすることにより、逆電圧パルス印加後の電圧
上昇時間が余分なコンデンサが無いため速くなっている
ので、負荷によっては0.1μｓ以下でもアーク判定可能
である。

【００３１】次に、アーク放電特性測定モードについて
詳細に説明する。アーク放電特性測定モードとは、アー
ク発生時にアーク電圧及び電流特性を測定するモードで
ある。この場合には、スイッチＳＷ２を動作させない制
御を行い、アーク電圧及び電流特性を収集する。アーク
放電とスパッタ放電の特性は、ターゲット機構の磁場構
造やターゲット材料とプロセス条件によって相違するの
で、負荷によって設定を変化させる必要がある。

【００３２】例えば、ターゲット材料として一般的な金
属材料の場合には、Ｖaoが150V、Ｒtが０Ω、Vhが20Vで
あるが、コンポジット材料の場合には、Ｖaoが200Ｖ、
Ｒtが0〜200Ω、Ｖhが30Ｖという値をとる。アーク放電
とスパッタ電流を０付近から使用値を少し超えるところ
まで変化させて電圧・電流特性を求める。このように求
める方法の一つとして、本装置の出力電圧電流を測定し
て図１１に示すような特性図を求めて、Ｖao、Ｒt、Vh
を設定する方法がある。

【００３３】また、他の方法として、電源の機能とし
て、出力電圧と電流をＡ／Ｄ変換してメモリに取り込
み、電流値に対する電圧のヒストグラムを求めて判定レ
ベルを決定する方法である。取り込むメモリ量を節約す
るためには、0,10,20,30,40,50,…,…,1480,1490Ｖのよ
うに10Ｖ刻みに対応するメモリを設け、電流値を1,2,4,
8,16Ａのように決めた記憶用メモリブロックとする。２
バイト単位とすると、150＊５＊2＝1500バイトのメモリ
が必要となる。電流値が±１０％範囲でその時の電圧に
対応するメモリをカウントアップするようにすれば、組
み込み用マイコンの小さいメモリでもヒストグラムを簡
単に収集することができる。このようにして求めた電圧
電流のヒストグラムからＶao、Ｒt、Vhを決定する。ま
た、データをとる時、電流設定を５％から100％まで急
速に変えて10ms程度の時間放電させてヒストグラムデー
タをとる。同じ電流値に対して複数の山が得られた場
合、１番高い電圧値の山がスパッタで、200Ｖ以下の山
は確実にアークである。各電流値に対してヒストグラム
の山頂を結んでやれば、スパッタの電圧電流特性とアー
クの電圧電流特性が得られる。アーク判定レベルはその
中間レベルに設定する。

【００３４】ところで、複数直列接続される互いに独立
のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を用いた理由について説明
する。チョークコイルＬ１〜Ｌ４全体の自己共振周波数
はスイッチＳＷ１のスイッチング周波数の５倍以上に設
定している。チョークコイルの値は、負荷電圧とスイッ
チＳＷ１のスイッチング周波数と出力電流と許容リップ
ルで最低値が決定される。例えば、負荷電圧が500Ｖ、
最大出力電流が10Ａ、出力電流が1Ａ、スイッチング周
波数が50kHz、許容リップルを0.1Ａとすると、1Ａ出力
しているときのパルス間隔は出力を絞った状態であるの
で、20μs近くになる。

【００３５】Ｖ＝Ｌ＊di/dtであるので、 Ｌ＝Ｖ＊dt/di＝500＊20e-6/0.1＝0.1＝100[mH] となる。従って、直流電源ＰＳ１の電圧が負荷電圧に近
ければオフ時間は短くなるので、この半分から１／３の
50〜30mHという大きなインダクタンスが必要とされる。
スイッチング周波数を上げて、電流の変動幅（リップ
ル）を大きく許容しても、10〜20mH程度が現実的な値で
ある。

【００３６】例えば、10mHのチョークコイルを１個のチ
ョークコイルで作ると、自己共振周波数が150kHz程度に
なり、50kHzのドライブでチョークコイルの電圧・電流
が振動する。自己共振周波数をスイッチング周波数の５
倍以上にすると、その振動を充分に小さくすることがで
きる。

【００３７】自己共振周波数は、インダクタンスを小さ
くすれば高くなる。磁気結合させないで直列接続する
と、インダクタンスは足し算で増加するが、自己共振周
波数はほとんど変化しない。磁気結合が和になるように
結合させると、自己共振周波数は下がる。

【００３８】このように本発明の第1の実施の形態によ
れば、従来フィルターに用いていたコンデンサは使用し
ないでチョークコイルだけでフィルターするようにし、
チョークコイルのインダクタンス値を従来の十倍以上に
することにより、アークが発生してもチョークコイルを
流れる電流の振動を充分小さい値にすることができる。
さらに、アーク放電とスパッタ放電を出力電流に応じた
出力電圧の絶対値で判断しているので、負荷によって判
断基準が変化するが、測定して判断値を設定するので、
放電して電流が流れればアーク放電かスパッタ放電か瞬
時に判断することができる。さらに、アーク放電と判断
すると、アーク放電が消弧するまで何度でも逆電圧パル
スを繰り返し印加するので確実にアーク放電を消弧させ
ることができる。この際に、逆電圧パルスを連続して印
加しても、チョークコイルの電流は一定となるように制
御されているので、チョークコイルの磁気飽和が発生す
ることを防止することができる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態について
図２を参照して説明する。この第２の実施の形態は、逆
電圧パルス印加時に直流電源ＰＳ２の電圧によるチョー
クコイルＬ１，Ｌ２に流れる電流の増加を防止するため
の実施の形態である。図２において、図１と同一部分に
は同一番号を付し、その詳細な説明についてはその詳細
な説明を省略する。この第２の実施の形態においては、
チョークコイルはＬ１、Ｌ２の２個であるが、図１に示
した第1の実施の形態のように４つ設けても良い。

【００４０】図２において、スイッチＳＷ１と電流検出
器２２との間には、ＦＥＴよりなるスイッチＳＷ３が設
けられている。このスイッチＳＷ３のオン・オフは制御
部２１により制御される。

【００４１】このスイッチＳＷ３と電流検出器２２との
接続点とスイッチＳＷ２と直流電源２２との接続点との
間には還流路３２が設けられている。この還流路３２に
は、ダイオードＤ３が図の極性で接続されている。

【００４２】そして、逆電圧パルスを印加する場合に
は、スイッチＳＷ２がオンされ、スイッチＳＷ１及びＳ
Ｗ３がオフされる。

【００４３】このため、逆電圧パルス印加時には、スイ
ッチＳＷ２、チョークコイルＬ１、Ｌ２、ダイオードＤ
３のルートで電流が流れる。このルートには電源は含ま
れていないため、チョークコイルＬ１、Ｌ２を流れる電
流が増加することを防止することができる。

【００４４】ところで、アーク放電が発生すると、設定
時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設定時
間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする処理が行われる（図１
２）。以下、アークが検出される間は、アークが検出さ
れなくなるまで、逆電圧パルスが印加され続ける。ここ
で、スイッチＳＷ２がオンされる場合には、スイッチＳ
Ｗ１及びＳＷ３がオフされる。

【００４５】本発明においては、アークが検出されると
アークが検出されなくなるまで、逆電圧パルスが印加さ
れ続ける。仮に、本実施の形態の特徴であるスイッチＳ
Ｗ３及び還流路３２を設けないで、アークが検出されな
くなるまで、逆電圧パルスを印加し続けると、チョーク
コイルＬ１、Ｌ２を流れる電流は増加してしまう。例え
ば、チョークコイルＬ１とＬ２の合計したインダクタン
スを20mH、直流電源ＰＳ２の電圧を50V、パルス幅を10
μｓとすると、Ｖ＝Ｌdi/dtであるので、 di＝V＊dt/L＝500＊10e−6/20e−3＝0.025[A] と小さい値であるが、１０パルス以上のマルチパルスと
なった場合には、電流はパルス数に比例して増加する。
図２に示すように、逆電圧パルスを印加する場合には、
スイッチＳＷ２をオンし、スイッチＳＷ１及びＳＷ３を
オフするので、チョークコイルＬ１及びＬ２を流れる電
流は、ダイオードＤ３が設けられた還流路３２を介して
流れる。つまり、逆電圧パルスを印加する場合には、ス
イッチＳＷ３をオフしておくようにしたので、直流電源
ＰＳ２の電圧は負荷、つまりスパッタ源３１だけに印加
されるようにしている。このように、スイッチＳＷ３を
オフすることにより、ダイオードＤ１を切り離すように
したので、逆電圧パルスを連続して印加した場合でも、
チョークコイルＬ１及びＬ２に流れる電流を増加させな
いように制御することができる。

【００４６】このように、本発明の第２の実施の形態は
第1の実施の形態と同様な効果を奏する。

【００４７】次に、図３は図２を参照して説明した第２
の実施の形態の変形例について説明する。図３におい
て、図２と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説
明については省略する。図３の構成は、図２のダイオー
ドＤ２と抵抗Ｒ０との並列回路のうち、抵抗Ｒ０のみを
直流電源ＰＳ２の陽極の直ぐ上流で、しかも還流路３２
の接続点３２ｐよりも直流電源ＰＳ２の陽極よりに接続
している。

【００４８】つまり、図２の回路において、ダイオード
Ｄ２を不要することができる。図３において、直流電源
ＰＳ２の負荷は抵抗Ｒ０とスパッタ源３１であるため、
抵抗Ｒ０を直流電源ＰＳ２の陽極の直上流に移動させる
ことにより、図２の回路図と同様な動作を行わせること
ができる。

【００４９】次に、本発明の第３の実施の形態について
図４を参照して説明する。図４において、３相交流電圧
（ＡＣ２００Ｖ３φ）は３相整流回路Ｄ０で全波整流さ
れた後、フィルタＬ０を通過した後、一対のスイッチン
グ回路Ｓ１０，Ｓ２０によりパルス出力にされた後、ト
ランスＴ１，Ｔ２の一次側にそれぞれ接続される。

【００５０】スイッチング回路Ｓ１０はスイッチング素
子Ｓ１１〜Ｓ１４、スイッチング回路Ｓ２０はスイッチ
ング素子Ｓ２１〜Ｓ２４を有する。これらスイッチング
素子Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４のオン・オフ制御
は、制御部２１からの制御信号により行われる。

【００５１】さらに、スイッチング回路Ｓ１０には並列
に平滑用コンデンサＣ１１が接続され、スイッチング回
路Ｓ２０には並列に平滑用コンデンサＣ１２が接続され
ている。

【００５２】トランスＴ１の２次側は４つのダイオード
からなるブリッジ回路Ｂ１に接続され、トランスＴ２の
２次側は４つのダイオードからなるブリッジ回路Ｂ２に
接続される。

【００５３】ブリッジ回路Ｂ１の一端は、４つ直列接続
される互いに独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を介し、
更に、逆方向アーク防止回路１３を介して本装置の
（−）出力端子Ｏ１に接続される。この逆方向アーク防
止回路１３はダイオードＤ２に抵抗Ｒ０が並列に接続さ
れている。

【００５４】さらに、ブリッジ回路Ｂ１の他端は、本装
置の（＋）出力端子Ｏ２に接続される。さらに、最終列
のチョークコイルＬ４と逆方向アーク防止回路１３との
接続点はスイッチング用トランジスタ（以下、スイッチ
ＳＷ２と呼称する）を介して逆電圧保持用コンデンサＣ
３１の陽極に接続される。

【００５５】ところで、ブリッジ回路Ｂ１の他端は、ブ
リッジ回路Ｂ２の一端に接続されている。ブリッジ回路
Ｂ１とＢ２との接続点は、コンデンサＣ３１の陰極に接
続されると共に本装置の（＋）出力端子Ｏ２に接続され
る。

【００５６】なお、本装置の（−）出力端子Ｏ１と
（＋）出力端子Ｏ２との間には、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と
の直列接続体が接続される。この分圧抵抗Ｒ１とＲ２と
の接続点の電位は、制御部２１に入力される。この分圧
抵抗Ｒ１及びＲ２により電圧検出部が構成される。この
制御部２１は、例えばマイクロコンピュータを中心に構
成されている。制御部２１は分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接
続点の電位を検出することにより、本装置の（−）出力
端子Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出してい
る。

【００５７】前述したスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１
４、Ｓ２１〜Ｓ２４及びスイッチＳＷ２のオン・オフ制
御は制御部２１により制御される。

【００５８】また、４つ直列接続される互いに独立のチ
ョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電流検出器２
２により検出される。この電流検出器２２で検出された
電流Ｉは制御部２１に出力される。

【００５９】ところで、本装置の（−）出力端子Ｏ１
は、スパッタ源３１に接続され、（＋）出力端子Ｏ２は
真空槽３２に接続される。通常、本装置の（＋）出力端
子Ｏ２は接地される。

【００６０】制御部２１は、本装置の（−）出力端子Ｏ
１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出することによ
り、真空槽３２内でスパッタ放電が発生しているかアー
ク放電が発生しているかを判定している。スパッタ電圧
は通常３００Ｖ以上であり、アーク放電電圧は１５０Ｖ
以下であるため、本装置の（−）出力端子Ｏ１と（＋）
出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、真
空槽３２内でアーク放電が発生していると判定される。

【００６１】制御部２１は、アーク放電の発生を検出す
ると、設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ
２を設定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする（図１２）。
つまり、逆電圧パルスをスパッタ源３１に印加する。こ
の間において、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４は制御
部２１によりオン、オフ制御され、４つ直列接続される
互いに独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に定電流が流れ
るように制御される。つまり、４つ直列接続される互い
に独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電
流検出器２２により検出されるので、制御部２１はこの
電流Ｉが定電流となるように、スイッチング素子Ｓ１１
〜Ｓ１４をオン・オフ制御している。前述した逆電圧パ
ルスを印加直後のアーク判定時間Ｔ３は、１０μｓ（0.
01〜10μｓ）以下としている。そして、このアーク判定
時間Ｔ３経過後に再度アークと判定された場合には、設
定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設定
時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする処理が行われる。以
下、アークが検出される間は、アークが検出されなくな
るまで、逆電圧パルスが印加され続ける。以上の処理が
遮断モードである。ここで、アークを判定してから設定
時間Ｔ１後にスイッチＳＷ２をオンさせるのは、設定時
間Ｔ１が経過する前にアークが自己消滅する場合がある
からである。

【００６２】次に、スイッチＳＷ２のオン制御を制御部
２１の制御により定期的に行っても良い。この場合に
は、定期的（10から10000μｓ）にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２だけオンする。ここで、定期的にスイッチＳ
Ｗ２をオン制御する最中でも、アーク放電の発生が検出
されると、前述したように設定時間Ｔ１後にスイッチＳ
Ｗ２をオンさせて逆電圧パルスを発生させる処理が行わ
れる。また、このように定期的にスイッチＳＷ２をオン
すると共に、前述したアーク放電の発生を検出すると、
設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンするようにしても良い。

【００６３】さらに、制御部２１は、アーク放電の発生
を検出すると、スイッチＳＷ２はオンさせないで、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべてオフ制御するよう
にしても良い。スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべ
てオフすると、スパッタ源３１には電源が供給されなく
なるため、アークは消弧する。このように、アークが消
弧するまでに、電圧／電流特性を計測する（アーク放電
特性測定モード）。そして、アークが消弧したら、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をオン・オフ制御して再
度、定電流制御を行う。このように、スイッチング素子
Ｓ１１〜Ｓ１４をオフしたときの電圧・電流特性を知る
ことができる。例えば、図１１の直線Ａに示すような電
圧・電流特性が得られる。通常アーク電流が増加しても
電圧はあまり変化しないため、本装置の（−）出力端子
Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下で
あると判定されると、アーク放電が発生していると判定
することができる。

【００６４】しかし、図１１の直線Ａに示すような電圧
・電流特性を持つアーク放電が存在するということは、
アーク放電の判定レベルを１５０Ｖという値ではなく、
Ｖarc＝Ｖa0＋Rt＊Ioというように電流の一次関数で表
わす必要がある。

【００６５】最近は、スパッタの適用範囲が広がって、
図１１に示すように放電特性が従来と違って、150Ｖの
ような固定値では判断できないものがある。これは、タ
ーゲット材料による違いに起因します。

【００６６】そして、Ｖarc＝Ｖa0＋Rt＊Ioのように電
源の出力電流に対応したスパッタ特性と、アーク特性の
中間に電圧判断レベルを設けることにより、逆電圧パル
スを加えた直後でも正しくアーク判定することができ
る。

【００６７】また、この値に対して10〜20％程度のヒス
テリシス特性をもちせることにより、より確実にアーク
判定を行うことができる。

【００６８】ここで、Ｖarc：判定レベル Ｖa0：負荷特性から求めるＩo＝０付近の判定レベル Ｒt：負荷特性から求めるＩoに比例する成分の係数 Ｉo：その時の電源出力電流≒Ｌ１を流れている電流 Ｖth：ヒステリシス電圧幅 このようにすることにより、逆電圧パルス印加後の電圧
上昇時間が余分なコンデンサが無いため速くなっている
ので、負荷によっては0.1μｓ以下でもアーク判定可能
である。

【００６９】次に、アーク放電特性測定モードについて
詳細に説明する。アーク放電特性測定モードとは、アー
ク発生時にアーク電圧及び電流特性を測定するモードで
ある。この場合には、スイッチＳＷ２を動作させない制
御を行い、アーク電圧及び電流特性を収集する。アーク
放電とスパッタ放電の特性は、ターゲット機構の磁場構
造やターゲット材料とプロセス条件によって相違するの
で、負荷によって設定を変化させる必要がある。

【００７０】例えば、ターゲット材料として一般的な金
属材料の場合には、Ｖaoが150V、Ｒtが０Ω、Vhが20Vで
あるが、コンポジット材料の場合には、Ｖaoが200Ｖ、
Ｒtが0〜200Ω、Ｖhが30Ｖという値をとる。アーク放電
とスパッタ電流を０付近から使用値を少し超えるところ
まで変化させて電圧・電流特性を求める。このように求
める方法の一つとして、本装置の出力電圧電流を測定し
て図１１に示すような特性図を求めて、Ｖao、Ｒt、Vh
を設定する方法がある。また、他の方法として、電源の
機能として、出力電圧と電流をＡ／Ｄ変換してメモリに
取り込み、電流値に対する電圧のヒストグラムを求めて
判定レベルを決定する方法である。取り込むメモリ量を
節約するためには、0,10,20,30,40,50,…,…,1480,1490
Ｖのように10Ｖ刻みに対応するメモリを設け、電流値を
1,2,4,8,16Ａのように決めた記憶用メモリブロックとす
る。２バイト単位とすると、150＊５＊2＝1500バイトの
メモリが必要とつれる。電流値が±１０％範囲でその時
の電圧に対応するメモリをカウントアップするようにす
れば、組み込み用マイコンの小さいメモリでもヒストグ
ラムを簡単に収集することができる。このようにして求
めた電圧電流のヒストグラムからＶao、Ｒt、Vhを決定
する。また、データをとる時、電流設定を５％から100
％まで急速に変えて10ms程度の時間放電させてヒストグ
ラムデータをとる。同じ電流値に対して複数の山が得ら
れた場合、１番高い電圧値の山がスパッタで、200Ｖ以
下の山は確実にアークである。各電流値に対してヒスト
グラムの山頂を結んでやれば、スパッタの電圧電流特性
とアークの電圧電流特性が得られる。アーク判定レベル
はその中間レベルに設定する。

【００７１】ところで、複数直列接続される互いに独立
のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を用いた理由について説明
する。チョークコイルＬ１〜Ｌ４全体の自己共振周波数
はスイッチＳＷ１のスイッチング周波数の５倍以上に設
定している。チョークコイルの値は、負荷電圧とスイッ
チＳＷ１のスイッチング周波数と出力電流と許容リップ
ルで最低値が決定される。例えば、負荷電圧が500Ｖ、
最大出力電流が10Ａ、出力電流が1Ａ、スイッチング周
波数が50kHz、許容リップルを0.1Ａとすると、1Ａ出力
しているときのパルス間隔は出力を絞った状態であるの
で、20μs近くになる。

【００７２】Ｖ＝Ｌ＊di/dtであるので、 Ｌ＝Ｖ＊dt/di＝500＊20e-6/0.1＝0.1＝100[mH] となる。従って、直流電源ＰＳ１の電圧が負荷電圧に近
ければオフ時間は短くなるので、この半分から１／３の
50〜30mHという大きなインダクタンスが必要とされる。
スイッチング周波数を上げて、電流の変動幅（リップ
ル）を大きく許容しても、10〜20mH程度が現実的な値で
ある。

【００７３】例えば、10mHのチョークコイルを１個のチ
ョークコイルで作ると、自己共振周波数が150kHz程度に
なり、50kHzのドライブでチョークコイルの電圧・電流
が振動する。自己共振周波数をスイッチング周波数の５
倍以上にすると、その振動を充分に小さくすることがで
きる。

【００７４】自己共振周波数は、インダクタンスを小さ
くすれば高くなる。磁気結合させないで直列接続する
と、インダクタンスは足し算で増加するが、自己共振周
波数はほとんど変化しない。磁気結合が和になるように
結合させると、自己共振周波数は下がる。

【００７５】ところで、コンデンサＣ３１の充電電圧に
より直流電源ＰＳ２を発生させている。つまり、制御部
２１は、スイッチング素子Ｓ２１〜Ｓ２４をオン・オフ
制御することにより、コンデンサＣ３１に充電される電
圧をＰＳ２一定に保っている。また、連続して直流電源
ＰＳ２から逆電圧パルスを発生させるときに、つまり連
続アーク遮断時にチョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電
流の増加を抑制するために、スイッチング素子Ｓ２１〜
Ｓ２４をオフ制御される。

【００７６】このように、本発明の第３の実施の形態に
よれば、第1の実施の形態と同様な効果を奏すると共
に、定電流制御を一次側で行うようにしたので、スイッ
チＳＷ１を省略することができる。さらに、トランスの
二次側にはコンデンサは存在しないので、チョークコイ
ルＬ１〜Ｌ４とコンデンサにより振動するのを抑制する
ことができる。

【００７７】次に、本発明の第４の実施の形態について
図５を参照して説明する。図５において、図４と同じ部
分には同一番号を付し、その詳細な説明について省略す
る。図５の回路においては、コンデンサＣ３１に充電さ
れる電圧は、トランスＴ２の２次側からとっていたが、
図４の回路においては、コンデンサＣ３１に充電される
電圧をトランスＴ１の２次側からとっている。このた
め、図４のスイッチング回路Ｓ２０をなくすことができ
る。

【００７８】制御部２１は、本装置の（−）出力端子Ｏ
１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出することによ
り、真空槽３２内でスパッタ放電が発生しているかアー
ク放電が発生しているかを判定している。スパッタ電圧
は通常３００Ｖ以上であり、アーク放電電圧は１５０Ｖ
以下であるため、本装置の（−）出力端子Ｏ１と（＋）
出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、真
空槽３２内でアーク放電が発生していると判定される。

【００７９】制御部２１は、アーク放電の発生を検出す
ると、設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ
２を設定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする（図１２）。
つまり、逆電圧パルスをスパッタ源３１に印加する。こ
の間において、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４は制御
部２１によりオン、オフ制御され、４つ直列接続される
互いに独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に定電流が流れ
るように制御される。つまり、４つ直列接続される互い
に独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電
流検出器２２により検出されるので、制御部２１はこの
電流Ｉが定電流となるように、スイッチング素子Ｓ１１
〜Ｓ１４をオン・オフ制御している。前述した逆電圧パ
ルスを印加直後のアーク判定時間Ｔ３は、１０μｓ（0.
01〜10μｓ）以下としている。そして、このアーク判定
時間Ｔ３経過後に再度アークと判定された場合には、設
定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設定
時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする処理が行われる。以
下、アークが検出される間は、アークが検出されなくな
るまで、逆電圧パルスが印加され続ける。以上の処理が
遮断モードである。ここで、アークを判定してから設定
時間Ｔ１後にスイッチＳＷ２をオンさせるのは、設定時
間Ｔ１が経過する前にアークが自己消滅する場合がある
からである。

【００８０】次に、スイッチＳＷ２のオン制御を制御部
２１の制御により定期的に行っても良い。この場合に
は、定期的（10から10000μｓ）にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２だけオンする。ここで、定期的にスイッチＳ
Ｗ２をオン制御する最中でも、アーク放電の発生が検出
されると、前述したように設定時間Ｔ１後にスイッチＳ
Ｗ２をオンさせて逆電圧パルスを発生させる処理が行わ
れる。また、このように定期的にスイッチＳＷ２をオン
すると共に、前述したアーク放電の発生を検出すると、
設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンするようにしても良い。

【００８１】さらに、制御部２１は、アーク放電の発生
を検出すると、スイッチＳＷ２はオンさせないで、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべてオフ制御するよう
にしても良い。スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべ
てオフすると、スパッタ源３１には電源が供給されなく
なるため、アークは消弧する。このように、アークが消
弧するまでに、電圧／電流特性を計測する（アーク放電
特性測定モード）。そして、アークが消弧したら、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をオン・オフ制御して再
度、定電流制御を行う。このように、スイッチング素子
Ｓ１１〜Ｓ１４をオフしたときの電圧・電流特性を知る
ことができる。例えば、図１１の直線Ａに示すような電
圧・電流特性が得られる。通常アーク電流が増加しても
電圧はあまり変化しないため、本装置の（−）出力端子
Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下で
あると判定されると、アーク放電が発生していると判定
することができる。

【００８２】ここで、アーク発生時にスイッチング素子
Ｓ１１〜Ｓ１４をすべてオフし、スイッチＳＷ２をオン
制御して、逆電圧パルスを連続して印加されると、コン
デンサＣ３１への充電は行われなくなる。従って、連続
したアーク遮断に入ると、コンデンサＣ３１の電位が下
がるので、逆電圧パルス印加によるチョークコイルＬ１
〜Ｌ４に流れる電流の増加を抑えることができる。

【００８３】このように第４の実施の形態によれば、前
述した第３の実施の形態と同様な効果を奏すると共に、
トランスＴ１の二次側から直流電源ＰＳ２の電源も得る
ようにしたので、回路部品点数を削減することができ
る。

【００８４】次に、本発明の第５の実施の形態について
図６を参照して説明する。図６において図５と同一部分
には同一番号を付し、その詳細な説明については省略す
る。図６において、図５の抵抗Ｒ０とダイオードＤ２と
の並列回路をなくし、ブリッジ回路Ｂ２の中点間に抵抗
Ｒ０を接続するようにしている。

【００８５】このように本発明の第５の実施の形態によ
れば、第４の実施の形態と同様な効果を奏すると共に、
ダイオードＤ２を省略することにより、通常のスパッタ
リング動作時にダイオードＤ２の順方向に流れる電流に
よるロスを無くすことができる。

【００８６】次に、本発明の第６の実施の形態について
図７を参照して説明する。図７において、３相交流電圧
（ＡＣ２００Ｖ３φ）は３相整流回路Ｄ０で全波整流さ
れた後、フィルタＬ０を通過した後、一対のスイッチン
グ回路Ｓ１０，Ｓ２０によりパルス出力にされた後、ト
ランスＴ１１，Ｔ１２の一次側にそれぞれ接続される。

【００８７】スイッチング回路Ｓ１０はスイッチング素
子Ｓ１１〜Ｓ１４、スイッチング回路Ｓ２０はスイッチ
ング素子Ｓ２１〜Ｓ２４を有する。これらスイッチング
素子Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４のオン・オフ制御
は、制御部２１からの制御信号により行われる。

【００８８】さらに、スイッチング回路Ｓ１０には並列
に平滑用コンデンサＣ１１が接続され、スイッチング回
路Ｓ２０には並列に平滑用コンデンサＣ１２が接続され
ている。

【００８９】トランスＴ１１の２次側は４つのダイオー
ドからなるブリッジ回路Ｂ１１に接続され、トランスＴ
２の２次側は４つのダイオードからなるブリッジ回路Ｂ
１２に接続される。

【００９０】さらに、トランスＴ１２の２次側にはもう
１つのブリッジ回路Ｂ１３が接続されている。

【００９１】ブリッジ回路Ｂ１１の一端は、４つ直列接
続される互いに独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を介
し、更に、逆方向アーク防止回路１３を介して本装置の
（−）出力端子Ｏ１に接続される。この逆方向アーク防
止回路１３はダイオードＤ２に抵抗Ｒ０が並列に接続さ
れている。

【００９２】さらに、ブリッジ回路Ｂ１２の他端は、本
装置の（＋）出力端子Ｏ２に接続される。さらに、最終
列のチョークコイルＬ４と逆方向アーク防止回路１３と
の接続点はスイッチング用トランジスタＳＷ２１、２２
を介して逆電圧保持用コンデンサＣ３１の陽極に接続さ
れる。このトランジスタＳＷ２１、ＳＷ２２はドライバ
４１により制御される。このドライバ４１は制御部２１
からの制御信号により制御される。

【００９３】トランジスタＳＷ２１の両端及びトランジ
スタＳＷ２２の両端には、それぞれ保護バリスタＤ３
１、Ｄ３２が接続されている。

【００９４】ところで、ブリッジ回路Ｂ１１にはブリッ
ジ回路１２が直列に接続されている。さらに、ブリッジ
回路１２にはブリッジ回路１３が直列に接続されてい
る。

【００９５】ブリッジ回路Ｂ１２とＢ１３との接続点
は、コンデンサＣ３１の陰極に接続されると共に本装置
の（＋）出力端子Ｏ２に接続される。さらに、ブリッジ
回路Ｂ１３の他端はコンデンサＣ３１の陽極に接続され
る。

【００９６】なお、本装置の（−）出力端子Ｏ１と
（＋）出力端子Ｏ２との間には、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と
の直列接続体が接続される。この分圧抵抗Ｒ１とＲ２と
の接続点の電位は、制御部２１に入力される。この分圧
抵抗Ｒ１及びＲ２により電圧検出部が構成される。この
制御部２１は、例えばマイクロコンピュータを中心に構
成されている。制御部２１は分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接
続点の電位を検出することにより、本装置の（−）出力
端子Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出してい
る。

【００９７】前述したスイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１
４、Ｓ２１〜Ｓ２４及びドライバ４１の制御は制御部２
１により制御される。

【００９８】また、４つ直列接続される互いに独立のチ
ョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電流検出器２
２により検出される。この電流検出器２２で検出された
電流Ｉは制御部２１に出力される。

【００９９】ところで、本装置の（−）出力端子Ｏ１
は、スパッタ源３１に接続され、（＋）出力端子Ｏ２は
真空槽３２に接続される。通常、本装置の（＋）出力端
子Ｏ２は接地される。

【０１００】制御部２１は、本装置の（−）出力端子Ｏ
１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖを検出することによ
り、真空槽３２内でスパッタ放電が発生しているかアー
ク放電が発生しているかを判定している。スパッタ電圧
は通常３００Ｖ以上であり、アーク放電電圧は１５０Ｖ
以下であるため、本装置の（−）出力端子Ｏ１と（＋）
出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下に下がると、真
空槽３２内でアーク放電が発生していると判定される。

【０１０１】制御部２１は、アーク放電の発生を検出す
ると、設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ
２を設定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンする。つまり、逆
電圧パルスをスパッタ源３１に印加する。この間におい
て、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４は制御部２１によ
りオン、オフ制御され、４つ直列接続される互いに独立
のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に定電流が流れるように制
御される。つまり、４つ直列接続される互いに独立のチ
ョークコイルＬ１〜Ｌ４に流れる電流Ｉは電流検出器２
２により検出されるので、制御部２１はこの電流Ｉが定
電流となるように、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４を
オン・オフ制御している。前述した逆電圧パルスを印加
直後のアーク判定時間Ｔ３は、１０μｓ（0.01〜10μ
ｓ）以下としている。そして、このアーク判定時間Ｔ３
経過後に再度アークと判定された場合には、設定時間Ｔ
1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設定時間Ｔ２
（0.3〜10μｓ)オンする処理が行われる（図１２）。以
下、アークが検出される間は、アークが検出されなくな
るまで、逆電圧パルスが印加され続ける。以上の処理が
遮断モードである。ここで、アークを判定してから設定
時間Ｔ１後にスイッチＳＷ２をオンさせるのは、設定時
間Ｔ１が経過する前にアークが自己消滅する場合がある
からである。

【０１０２】次に、スイッチＳＷ２のオン制御を制御部
２１の制御により定期的に行っても良い。この場合に
は、定期的（10から10000μｓ）にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２だけオンする。ここで、定期的にスイッチＳ
Ｗ２をオン制御する最中でも、アーク放電の発生が検出
されると、前述したように設定時間Ｔ１後にスイッチＳ
Ｗ２をオンさせて逆電圧パルスを発生させる処理が行わ
れる。また、このように定期的にスイッチＳＷ２をオン
すると共に、前述したアーク放電の発生を検出すると、
設定時間Ｔ1(0.01〜100μｓ）後にスイッチＳＷ２を設
定時間Ｔ２（0.3〜10μｓ)オンするようにしても良い。

【０１０３】さらに、制御部２１は、アーク放電の発生
を検出すると、スイッチＳＷ２はオンさせないで、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべてオフ制御するよう
にしても良い。スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をすべ
てオフすると、スパッタ源３１には電源が供給されなく
なるため、アークは消弧する。このように、アークが消
弧するまでに、電圧／電流特性を計測する（アーク放電
特性測定モード）。そして、アークが消弧したら、スイ
ッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４をオン・オフ制御して再
度、定電流制御を行う。このように、スイッチング素子
Ｓ１１〜Ｓ１４をオフしたときの電圧・電流特性を知る
ことができる。例えば、図１１の直線Ａに示すような電
圧・電流特性が得られる。通常アーク電流が増加しても
電圧はあまり変化しないため、本装置の（−）出力端子
Ｏ１と（＋）出力端子Ｏ２の電位差Ｖが１５０Ｖ以下で
あると判定されると、アーク放電が発生していると判定
することができる。

【０１０４】しかし、図１１の直線Ａに示すような電圧
・電流特性を持つアーク放電が存在するということは、
アーク放電の判定レベルを１５０Ｖという値ではなく、
Ｖarc＝Ｖa0＋Rt＊Ioというように電流の一次関数で表
わす必要がある。

【０１０５】最近は、スパッタの適用範囲が広がって、
図１１に示すように放電特性が従来と違って、150Ｖの
ような固定値では判断できないものがある。これは、タ
ーゲット材料による違いに起因します。

【０１０６】そして、Ｖarc＝Ｖa0＋Rt＊Ioのように電
源の出力電流に対応したスパッタ特性と、アーク特性の
中間に電圧判断レベルを設けることにより、逆電圧パル
スを加えた直後でも正しくアーク判定することができ
る。

【０１０７】また、この値に対して10〜20％程度のヒス
テリシス特性をもちせることにより、より確実にアーク
判定を行うことができる。

【０１０８】ここで、Ｖarc：判定レベル Ｖa0：負荷特性から求めるＩo＝０付近の判定レベル Ｒt：負荷特性から求めるＩoに比例する成分の係数 Ｉo：その時の電源出力電流≒Ｌ１を流れている電流 Ｖth：ヒステリシス電圧幅 このようにすることにより、逆電圧パルス印加後の電圧
上昇時間が余分なコンデンサが無いため速くなっている
ので、負荷によっては0.1μｓ以下でもアーク判定可能
である。

【０１０９】この第６の実施の形態では、このチョーク
コイルの小型化のため、位相をずらした複数のスイッチ
ング回路の２次側を整流後に直列接続して、広い範囲の
負荷インピーダンスに対してチョークコイルにかかる電
圧変動を小さく制御をしている。

【０１１０】本実施の形態では、位相をずらした複数の
スイッチング回路の２次側を整流したのち直列接続し、
複数のスイッチング回路を制御することによりリップル
を減少させることができる。

【０１１１】例えば、チョークコイルを10mH、負荷電圧
を500Ｖ、トランスの２次側で整流した後の800Ｖの電圧
をPWM制御する。トランスの一次側のスイッチング周波
数を50kHzとすると、整流後のパルス周期は10μsでパル
ス幅が可変する。

【０１１２】パルスがオンしている間は、チョークコイ
ルＬ１には、800−500Ｖの電流を増加させる方向の電圧
がかかる。パルスがオフしている間はチョークコイルＬ
１は、500Ｖを負荷に供給しなければならないので、電
流は減少する。オン時間ｔｏとオフ時間ｔｆにおいて同
じ電流上昇と下降になれば平均電流は安定する。

【０１１３】Ｖ＊di/dtでdi＝dt＊Ｖ／Ｌであるので、t
o＊300／Ｌ＝tf＊500／Ｌとなる。従って、to／tf＝500
／300となる。

【０１１４】 パルス幅は、to／(10−to）＝500／300＝5／３ to＝5／3＊（10−to） to＝50／8＝6.25［μｓ］ 電流の変化量diは、 di＝6.25e−6＊300／10e−3＝（10−6.25）＊te−6＊50
0／10e−3＝0.1875［Ａ］となる（図９参照）。

【０１１５】それに対して400Ｖ出力のスイッチング回
路を90度位相をずらして２個使用した場合には、パルス
がオーバラップしないと負荷電圧より高くならないの
で、電流が増加するのはオーバラップ時間trで減少する
場合、パルスがオーバラップしていない時間tsとなる。

【０１１６】上昇は(400＋400−500）＝300Ｖで下降は5
00−400＝100Ｖとなる。

【０１１７】tr＊300／Ｌ＝ts＊100／tr／ts＝100／300
となる。

【０１１８】オーバラップすると周期は半分になるの
で、 tr／(5−tr)＝1／3 tr＝5／3−tr／3 tr（1＋1／3)＝
5／3 tr＝5／3＊3／4＝1.25［μｓ］ 電流の変化量は di＝1.25ｅ−6＊300／10ｅ−3＝（5−1.25）＊te＊−6
＊100／10e−3＝0.0375［Ａ］となり、電流変動は１／
５に小さくなる（図１０）。逆に言うと、チョークコイ
ルの値を小さくすることができる。チョークコイルの値
を小さくすることができれば、単独のチョークコイルで
Ｌ１を構成することも可能である。しかし、自己共振周
波数を充分大きくしておく必要があるために、複数の独
立したチョークコイルを用いている。

【０１１９】このように本発明の第６の実施の形態によ
れば、位相をずらした複数のスイッチング回路の２次側
を整流した後で直列接続し実質上コンデンサを省いてチ
ョークコイルだけのフィルタ回路とすることができる。
パルスが重ならなければ、並列接続したのと等価であ
り、オーバラップすると直列接続により電圧が加算され
るため、電流の変動を小さくすることができる。

【０１２０】次に、本発明の第７の実施の形態について
図８を参照して説明する。図８において、図７と同一部
分には同一番号を付し、その詳細な説明については省略
する。

【０１２１】この第７の実施の形態においては、トラン
ジスタＳＷ２２とコンデンサＣ３１の陽極との間に、切
換えスイッチＳＷ３が設けられている。このＳＷ３は手
動あるいは制御部２１からの制御信号により切り換えら
れる。切換えスイッチＳＷ３が図示のａ位置にある場合
には、アークが検出されると逆電圧パルスが印加され
（バイポーラ動作）、ｂ位置にある場合には逆電圧パル
スは印加されない（モノポーラ動作）。

【０１２２】このように本発明の第７の実施の形態によ
れば、第６の実施の形態の効果の他にアーク検出した時
に逆電圧パルスを印加するか否かを選択することができ
る。

【０１２３】なお、前述した第1ないし第６の実施の形
態では、制御部２１は複数直列接続された複数の互いに
独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４に定電流を流すように
制御したが、（−）出力端子Ｏ１と（＋）出力端子から
出力される電力が一定となるように複数の複数の互いに
独立のチョークコイルＬ１〜Ｌ４を流れる電流を制御す
るようにしても良い。このように定電力制御することに
よりスパッタ成膜レートを一定にすることができる。

【０１２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
パッタリング中におけるアーク放電抑制の失敗を無くす
ことができるスパッタリング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】本発明の第1の実施の形態に係わるスパッタリ
ング用電源装置の回路図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係わるスパッタリ
ング用電源装置の回路図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の変形例を示すスパ
ッタリング用電源装置の回路図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示すスパッタリン
グ用電源装置の回路図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示すスパッタリン
グ用電源装置の回路図。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示すスパッタリン
グ用電源装置の回路図。

【図７】本発明の第６の実施の形態を示すスパッタリン
グ用電源装置の回路図。

【図８】本発明の第７の実施の形態を示すスパッタリン
グ用電源装置の回路図。

【図９】本発明の第６の実施の形態の動作を説明するた
めのドライブ電圧パルスと電流リップルの波形図。

【図１０】本発明の第６の実施の形態の動作を説明する
ためのドライブ電圧パルスと電流リップルの波形図。

【図１１】本発明に係わるスパッタリング放電とアーク
放電の電圧−電流特性を示す特性図。

【図１２】本発明に係わる逆電圧パルスとスパッタ電
流、アーク電流との関係を示す図。

【符号の説明】

１３…逆方向アーク防止回路、 ２１…制御部、 ２２…電流検出器、 ３１…スパッタ源、 ３２…真空槽、 ＰＳ１…スパッタリング用直流電源。

Claims (58)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負極出力端子及び正極出力端子を有する
   スパッタリング用電源装置において、 スパッタリング用直流電源と、 このスパッタリング用直流電源の負極側に設けられた第
   1のスイッチング手段と、 この第1のスイッチング手段に複数直列接続される互い
   に独立のチョークコイルと、 この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に
   設けられた逆方向アーク防止回路と、 逆電圧発生用直流電源と、 この逆電圧発生用直流電源と前記複数直列接続された互
   いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路との
   中間位置との間に設けられた第２のスイッチング手段
   と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
   電圧を検出する電圧検出部と、 前記第1のスイッチング手段及び第２のスイッチング手
   段の開閉を制御する制御手段とを具備したことを特徴と
   するスパッタリング用電源装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記第1のスイッチン
   グ手段を開閉制御して前記複数直列接続された互いに独
   立のチョークコイルに一定電流を流す制御を行うことを
   特徴とする請求項１記載のスパッタリング用電源装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記第1のスイッチン
   グ手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力端
   子から定電力が出力されるように前記複数直列接続され
   た互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング用電源
   装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出部
   で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク判
   定されるとＴ１後に前記第２のスイッチング手段を設定
   時間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆
   電圧パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度
   前記アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う
   請求項２記載のスパッタリング用電源装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、周期的に前記第２のス
   イッチング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パル
   スを発生させることを特徴とする請求項２あるいは４記
   載のスパッタリング用電源装置。
6. 【請求項６】 前記複数直列接続された互いに独立のチ
   ョークコイル全体の自己共振周波数は、前記第1のスイ
   ッチング手段のスイッチング周波数より５倍以上である
   こと特徴とする請求項１記載のスパッタリング用電源装
   置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は前記電圧検出部により検
   出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を行
   なうと、前記スイッチング手段をオフして、アーク放電
   の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モード
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のスパッタ
   リング用電源装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記アーク放電特性測
   定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に基
   づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項７記載
   のスパッタリング用電源装置。
9. 【請求項９】 負極出力端子及び正極出力端子を有する
   スパッタリング用電源装置において、 スパッタリング用直流電源と、 このスパッタリング用直流電源の負極側に設けられた第
   1のスイッチング手段と、 この第1のスイッチング手段に複数直列接続された互い
   に独立のチョークコイルと、 この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に
   設けられた逆方向アーク防止回路と、 逆電圧発生用直流電源と、 この逆電圧発生用電源と前記複数直列接続された互いに
   独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路との中間
   位置との間に設けられた第２のスイッチング手段と、 前記第１のスイッチング手段と前記複数直列接続された
   互いに独立のチョークコイルとの間に設けられた第３の
   スイッチング手段と、 この第３のスイッチングと前記複数直列接続された互い
   に独立のチョークコイルとの接続点から前記逆電圧発生
   源の陽極との間に接続された還流路と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
   電圧を検出する電圧検出部と、 前記第1のスイッチング手段乃至第３ののスイッチング
   手段の開閉を制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とするスパッタリング用電源装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記複数直列接続された互いに
    独立のチョークコイルに一定電流を流す制御を行うこと
    を特徴とする請求項９記載のスパッタリング用電源装
    置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項９記載のスパッタリング用電
    源装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に第1及び第３のスイッチング手段
    をオフすると共に前記第２のスイッチング手段を設定時
    間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電
    圧パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前
    記アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請
    求項９記載のスパッタリング用電源装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、周期的に前記第２の
    スイッチング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パ
    ルスを発生させることを特徴とする請求項１０あるいは
    １２記載のスパッタリング用電源装置。
14. 【請求項１４】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記第1のス
    イッチング手段のスイッチング周波数より５倍以上であ
    ること特徴とする請求項９記載のスパッタリング用電源
    装置。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング手段をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項９記載のスパッ
    タリング用電源装置。
16. 【請求項１６】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項１５
    記載のスパッタリング用電源装置。
17. 【請求項１７】 負極出力端子及び正極出力端子を有す
    るスパッタリング用電源装置において、 スパッタリング用直流電源と、 このスパッタリング用直流電源の負極側に設けられた第
    1のスイッチング手段と、 この第1のスイッチング手段に複数直列接続された互い
    に独立のチョークコイルと、 逆電圧発生用直流電源と、 この逆電圧発生用電源と前記複数直列接続された互いに
    独立のチョークコイルと負極出力端子との中間位置との
    間に設けられた第２のスイッチング手段と、 前記第１のスイッチング手段と前記複数直列接続された
    互いに独立のチョークコイルとの間に設けられた第３の
    スイッチング手段と、 この第３のスイッチングと前記複数直列接続された互い
    に独立のチョークコイルとの接続点から前記逆電圧発生
    源の陽極との間に接続された還流路と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
    電圧を検出する電圧検出部と、 前記第1のスイッチング手段乃至第３ののスイッチング
    手段の開閉を制御する制御手段とを具備したことを特徴
    とするスパッタリング用電源装置。
18. 【請求項１８】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記複数直列接続された互いに
    独立のチョークコイルに一定電流を流す制御を行うこと
    を特徴とする請求項１７記載のスパッタリング用電源装
    置。
19. 【請求項１９】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項１７記載のスパッタリング用
    電源装置。
20. 【請求項２０】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に第1及び第３のスイッチング手段
    をオフすると共に前記第２のスイッチング手段を設定時
    間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電
    圧パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前
    記アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請
    求項１８記載のスパッタリング用電源装置。
21. 【請求項２１】 前記制御手段は、周期的に前記第２の
    スイッチング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パ
    ルスを発生させることを特徴とする請求項１７あるいは
    ２０記載のスパッタリング用電源装置。
22. 【請求項２２】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記第1のス
    イッチング手段のスイッチング周波数より５倍以上であ
    ること特徴とする請求項１７記載のスパッタリング用電
    源装置。
23. 【請求項２３】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング手段をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項１７記載のスパ
    ッタリング用電源装置。
24. 【請求項２４】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項２３
    記載のスパッタリング用電源装置。
25. 【請求項２５】 負極出力端子及び正極出力端子を有す
    るスパッタリング用電源装置において、 所定電圧の出力を発生する直流電源と、 それぞれブリッジ接続された複数のスイッチンング素子
    を有し、前記直流電源の出力をパルス出力に変換する第
    1及び第２のスイッチング回路と、 前記第1及び第２のスイッチング回路からパルス状の一
    次電圧が供給され、パルス状の２次電圧をそれぞれ出力
    する第1及び第２のトランスと、 前記第1のトランスから出力されるパルス状の２次電圧
    を整流する第1のダイオードブリッジと、 前記第２のトランスから出力されるパルス状の２次電圧
    を整流する第２のダイオードブリッジと、 前記第1のダイオードブリッジの出力側に接続される複
    数直列接続される互いに独立のチョークコイルと、 この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に
    設けられた逆方向アーク防止回路と、 前記第２のダイオードブリッジの出力側に接続される逆
    電圧保持用コンデンサと、 この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続された
    互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路と
    の中間位置との間に設けられたスイッチング手段と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
    電圧を検出する電圧検出部と、 前記スイッチング素子に対してスイッチング制御信号を
    出力すると共に、前記スイッチング手段の開閉を制御す
    るスイッチング制御信号を出力する制御手段を具備した
    ことを特徴とするスパッタリング用電源装置。
26. 【請求項２６】 前記制御手段は、前記スイッチング素
    子を開閉制御して前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイルに一定電流を流す制御を行うことを特徴
    とする請求項２５記載のスパッタリング用電源装置。
27. 【請求項２７】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項２５記載のスパッタリング用
    電源装置。
28. 【請求項２８】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に前記スイッチング手段を設定時間
    Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電圧
    パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前記
    アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請求
    項２６記載のスパッタリング用電源装置。
29. 【請求項２９】 前記制御手段は、周期的に前記スイッ
    チング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを
    発生させることを特徴とする請求項２６あるいは２８記
    載のスパッタリング用電源装置。
30. 【請求項３０】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記第1のス
    イッチング素子のスイッチング周波数より５倍以上であ
    ること特徴とする請求項２５記載のスパッタリング用電
    源装置。
31. 【請求項３１】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング素子をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項２５記載のスパ
    ッタリング用電源装置。
32. 【請求項３２】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項３１
    記載のスパッタリング用電源装置。
33. 【請求項３３】 負極出力端子及び正極出力端子を有す
    るスパッタリング用電源装置において、 所定電圧の出力を発生する直流電源と、 それぞれブリッジ接続された複数のスイッチンング素子
    を有し、前記直流電源の出力をパルス出力に変換するス
    イッチング回路と、 前記スイッチング回路からパルス状の一次電圧が供給さ
    れ、パルス状の２次電圧を出力するトランスと、 前記トランスから出力されるパルス状の２次電圧を整流
    する第1及び第２のダイオードブリッジと、 前記第1のダイオードブリッジの出力側に接続される複
    数直列接続される互いに独立のチョークコイルと、 この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に
    設けられた逆方向アーク防止回路と、 前記第２のダイオードブリッジの出力側に接続される逆
    電圧保持用コンデンサと、 この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続された
    互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路と
    の中間位置との間に設けられたスイッチング手段と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
    電圧を検出する電圧検出部と、 前記スイッチング素子に対してスイッチング制御信号を
    出力すると共に、前記スイッチング手段の開閉を制御す
    るスイッチング制御信号を出力する制御手段を具備した
    ことを特徴とするスパッタリング用電源装置。
34. 【請求項３４】 前記制御手段は、前記スイッチング素
    子を開閉制御して前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイルに一定電流を流す制御を行うことを特徴
    とする請求項３３記載のスパッタリング用電源装置。
35. 【請求項３５】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項３３記載のスパッタリング用
    電源装置。
36. 【請求項３６】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に前記スイッチング手段を設定時間
    Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電圧
    パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前記
    アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請求
    項３４記載のスパッタリング用電源装置。
37. 【請求項３７】 前記制御手段は、周期的に前記スイッ
    チング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを
    発生させることを特徴とする請求項３４あるいは３６記
    載のスパッタリング用電源装置。
38. 【請求項３８】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記スイッチ
    ング素子のスイッチング周波数より５倍以上であること
    特徴とする請求項３３記載のスパッタリング用電源装
    置。
39. 【請求項３９】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング素子をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項３３記載のスパ
    ッタリング用電源装置。
40. 【請求項４０】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項３９
    記載のスパッタリング用電源装置。
41. 【請求項４１】 負極出力端子及び正極出力端子を有す
    るスパッタリング用電源装置において、 所定電圧の出力を発生する直流電源と、 それぞれブリッジ接続された複数のスイッチンング素子
    を有し、前記直流電源の出力をパルス出力に変換するス
    イッチング回路と、 前記スイッチング回路からパルス状の一次電圧が供給さ
    れ、パルス状の２次電圧を出力するトランスと、 前記トランスから出力されるパルス状の２次電圧を整流
    する第1及び第２のダイオードブリッジと、 前記第1のダイオードブリッジの出力側に接続される複
    数直列接続される互いに独立のチョークコイルと、 前記第２のダイオードブリッジの出力側に接続される逆
    電圧保持用コンデンサと、 この第２のダイオードブリッジとトランスの２次巻線間
    に接続された抵抗と、 この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続された
    互いに独立のチョークコイルと負極出力端子との中間位
    置との間に設けられたスイッチング手段と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
    電圧を検出する電圧検出部と、 前記スイッチング素子に対してスイッチング制御信号を
    出力すると共に、前記スイッチング手段の開閉を制御す
    るスイッチング制御信号を出力する制御手段を具備した
    ことを特徴とするスパッタリング用電源装置。
42. 【請求項４２】 前記制御手段は、前記スイッチング素
    子を開閉制御して前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイルに一定電流を流す制御を行うことを特徴
    とする請求項４１記載のスパッタリング用電源装置。
43. 【請求項４３】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項４１記載のスパッタリング用
    電源装置。
44. 【請求項４４】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に前記スイッチング手段を設定時間
    Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電圧
    パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前記
    アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請求
    項４２記載のスパッタリング用電源装置。
45. 【請求項４５】 前記制御手段は、周期的に前記スイッ
    チング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを
    発生させることを特徴とする請求項４１あるいは４４記
    載のスパッタリング用電源装置。
46. 【請求項４６】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記スイッチ
    ング素子のスイッチング周波数より５倍以上であること
    特徴とする請求項４１記載のスパッタリング用電源装
    置。
47. 【請求項４７】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング素子をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項４１記載のスパ
    ッタリング用電源装置。
48. 【請求項４８】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項４７
    記載のスパッタリング用電源装置。
49. 【請求項４９】 負極出力端子及び正極出力端子を有す
    るスパッタリング用電源装置において、 所定電圧の出力を発生する直流電源と、 それぞれブリッジ接続された複数のスイッチンング素子
    を有し、前記直流電源の出力をパルス出力に変換する第
    1及び第２のスイッチング回路と、 前記第1及び第２のスイッチング回路からパルス状の一
    次電圧が供給され、パルス状の２次電圧をそれぞれ出力
    する第1及び第２のトランスと、 前記第1のトランスから出力されるパルス状の２次電圧
    を整流する第1のダイオードブリッジと、 前記第２のトランスから出力されるパルス状の２次電圧
    を整流する第２のダイオードブリッジと、 前記第２のトランスから出力されるパルス状の２次電圧
    を整流する第３のダイオードブリッジと、 前記第1のダイオードブリッジの出力側に接続される複
    数直列接続される互いに独立のチョークコイルと、 この複数のチョークコイルと前記負極出力端子との間に
    設けられた逆方向アーク防止回路と、 前記第３のダイオードブリッジの出力側に接続される逆
    電圧保持用コンデンサと、 この逆電圧保持用コンデンサと前記複数直列接続された
    互いに独立のチョークコイルと逆方向アーク防止回路と
    の中間位置との間に設けられたスイッチング手段と、 前記負極出力端子と前記正極出力端子との間に発生する
    電圧を検出する電圧検出部と、 前記スイッチング素子に対してスイッチング制御信号を
    出力すると共に、前記スイッチング手段の開閉を制御す
    るスイッチング制御信号を出力する制御手段を具備し、
    前記第1のダイオードブリッジと第２のダイオードブリ
    ッジとは直列接続されていることを特徴とするスパッタ
    リング用電源装置。
50. 【請求項５０】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング回路と第２のスイッチング回路の位相をずらして制
    御することを特徴とする請求項４９記載のスパッタリン
    グ用電源装置。
51. 【請求項５１】 前記制御手段は、前記スイッチング素
    子を開閉制御して前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイルに一定電流を流す制御を行うことを特徴
    とする請求項４９記載のスパッタリング用電源装置。
52. 【請求項５２】 前記制御手段は、前記第1のスイッチ
    ング手段を開閉制御して前記負極出力端子及び正極出力
    端子から定電力が出力されるように前記複数直列接続さ
    れた互いに独立のチョークコイルに流す電流値を制御す
    ることを特徴とする請求項４９記載のスパッタリング用
    電源装置。
53. 【請求項５３】 前記制御手段は、さらに前記電圧検出
    部で検出された電圧によりアーク判定を行ない、アーク
    判定されるとＴ１後に前記スイッチング手段を設定時間
    Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを発生させ、この逆電圧
    パルス出力が終了してから設定時間Ｔ３以後に再度前記
    アーク判定を行い同様の処理を繰り返す制御を行う請求
    項５０記載のスパッタリング用電源装置。
54. 【請求項５４】 前記制御手段は、周期的に前記スイッ
    チング手段を設定時間Ｔ２だけオンして逆電圧パルスを
    発生させることを特徴とする請求項５１あるいは５３記
    載のスパッタリング用電源装置。
55. 【請求項５５】 前記複数直列接続された互いに独立の
    チョークコイル全体の自己共振周波数は、前記第1のス
    イッチング素子のスイッチング周波数より５倍以上であ
    ること特徴とする請求項４９記載のスパッタリング用電
    源装置。
56. 【請求項５６】 前記制御手段は前記電圧検出部により
    検出された電圧によりアーク判定を行い、アーク判定を
    行なうと、前記スイッチング素子をオフして、アーク放
    電の電圧−電流特性を計測するアーク放電特性測定モー
    ドを備えていることを特徴とする請求項４９記載のスパ
    ッタリング用電源装置。
57. 【請求項５７】 前記制御手段は、前記アーク放電特性
    測定モードで計測されたアーク放電の電圧−電流特性に
    基づいてアーク判定を行うことを特徴とする請求項５６
    記載のスパッタリング用電源装置。
58. 【請求項５８】 前記スイッチング手段と前記逆電圧保
    持用コンデンサとの間がモード選択スイッチが設けら
    れ、このモード選択スイッチを切り替えることにより、
    逆電圧保持用コンデンサから逆電圧パルスを発生させる
    かゼロ電圧の発生を切り換えられることを特徴とする請
    求項４９記載のスパッタリング用電源装置。