JPS5845379A - 高速スパッタ装置 - Google Patents
高速スパッタ装置Info
- Publication number
- JPS5845379A JPS5845379A JP17948381A JP17948381A JPS5845379A JP S5845379 A JPS5845379 A JP S5845379A JP 17948381 A JP17948381 A JP 17948381A JP 17948381 A JP17948381 A JP 17948381A JP S5845379 A JPS5845379 A JP S5845379A
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- JP
- Japan
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- arc
- voltage
- target
- sputtering
- power source
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はスパッタ装置、特に電源系統にターゲット電
流制御機能を持つスパッタ装置に関するものである。
流制御機能を持つスパッタ装置に関するものである。
スパッタ装置には高速化・低温化が望まれ、この方向で
スパッタ技術が進展してきている。高速化のためにスパ
ッタ装置のターゲットは、負の高電圧が印加されるがこ
の高電圧印加状態で長時間の連続運転を行なうと、真空
基円に設けられたターゲット近傍で1弧を発生し正常な
運転が出来なくなることがある。1弧の発生はターゲッ
トの材質によ−)【相違し、たとえばターゲットが銅の
場合は殆んど1弧を発生しないが、ターゲットがアルミ
ニツムの場合には頻繁に1弧を発生する。この1弧現象
は、ターゲット上に発生した鋭い突起と高密度のプラズ
マの作用によりて生ずるものと考えられる。
スパッタ技術が進展してきている。高速化のためにスパ
ッタ装置のターゲットは、負の高電圧が印加されるがこ
の高電圧印加状態で長時間の連続運転を行なうと、真空
基円に設けられたターゲット近傍で1弧を発生し正常な
運転が出来なくなることがある。1弧の発生はターゲッ
トの材質によ−)【相違し、たとえばターゲットが銅の
場合は殆んど1弧を発生しないが、ターゲットがアルミ
ニツムの場合には頻繁に1弧を発生する。この1弧現象
は、ターゲット上に発生した鋭い突起と高密度のプラズ
マの作用によりて生ずるものと考えられる。
またこれらの1弧を発生した場合の対策とし【継電器な
どで特定の時間の関電源な切断する方法などを試みたが
、この方法は、スパッタ速度を実質的に低下させるのみ
ならず、被膜の性質を劣化させたり、場合によっては基
板に用いられる半導体素子を破損したりする欠点があっ
た。
どで特定の時間の関電源な切断する方法などを試みたが
、この方法は、スパッタ速度を実質的に低下させるのみ
ならず、被膜の性質を劣化させたり、場合によっては基
板に用いられる半導体素子を破損したりする欠点があっ
た。
この発明の目的は、これらの欠点を除き高速で安定なス
パッタ装置を提供することにある。
パッタ装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、1弧の発生に応答して制御信号
を発生し、その制御信号によって応答の速い消弧な行な
うスパッタ装置を提供することにある。
を発生し、その制御信号によって応答の速い消弧な行な
うスパッタ装置を提供することにある。
二の発明のさらに他の目的は、1弧の発生を除いたスパ
ッタ装置を提供することにある。
ッタ装置を提供することにある。
この発明のスパッタ装置は、ターゲット電流を検出する
手段と、該検出電流信号により1弧が発生することまた
は電弧発生のおそれがあることを検知しターゲット電圧
を1弧を行なわない消弧スパッタ状態の電圧へ制御する
手段と、電弧消滅後スパッタ状態のターゲット電圧に回
復する手段とを含み、1弧の発生をなくし安定で高速度
のスパッタを行う。
手段と、該検出電流信号により1弧が発生することまた
は電弧発生のおそれがあることを検知しターゲット電圧
を1弧を行なわない消弧スパッタ状態の電圧へ制御する
手段と、電弧消滅後スパッタ状態のターゲット電圧に回
復する手段とを含み、1弧の発生をなくし安定で高速度
のスパッタを行う。
次に、この発明を図面により詳細に説明する。
第1図はスパッタ装置にこの発明を適用した実施例の構
成図である。このスパッタ装置は、端部分に突起を有す
る棒状ターゲット1と、このターゲラ)1に対して同軸
状に配置されて被膜を形成印4の方向に排気する排気系
(図示せず)と、この真空室3の圧力調整をするガス導
入系5とこのターゲット1に負電圧と電力を供給するス
パッタ電源10と、前記円筒軸と平行に磁界をつくるコ
イル11とコイル11の励磁電源12とから構成される
。この場合には1弧の発生をスパッタ電源lOの出力電
流の増加で検出し、スパッタ電源電圧を1弧の消滅する
消弧電圧以下に自動的に下げ消弧した後に再びスパッタ
状態の電圧にもどす制御回路20によって1弧を除いて
いる。
成図である。このスパッタ装置は、端部分に突起を有す
る棒状ターゲット1と、このターゲラ)1に対して同軸
状に配置されて被膜を形成印4の方向に排気する排気系
(図示せず)と、この真空室3の圧力調整をするガス導
入系5とこのターゲット1に負電圧と電力を供給するス
パッタ電源10と、前記円筒軸と平行に磁界をつくるコ
イル11とコイル11の励磁電源12とから構成される
。この場合には1弧の発生をスパッタ電源lOの出力電
流の増加で検出し、スパッタ電源電圧を1弧の消滅する
消弧電圧以下に自動的に下げ消弧した後に再びスパッタ
状態の電圧にもどす制御回路20によって1弧を除いて
いる。
第2図は、この制御回路20の詳細を示す回路系統図で
ある。スパッタ電源10の出力電圧は三極管21のカソ
ードに供給され、そのプレートで抵抗器などから構成さ
れる電流検出手段24を経由してターゲラ)1に供給さ
れている。1弧はスパッタ電源に流れる電流の急増によ
って判定されるので電流検出手段24によって電弧発生
によるターゲット電流の増加を容易に検出できる。この
電流検出手段24により検出された信号は信号変換部2
5を径て駆動部26により三極管21のグリッドを制御
する。
ある。スパッタ電源10の出力電圧は三極管21のカソ
ードに供給され、そのプレートで抵抗器などから構成さ
れる電流検出手段24を経由してターゲラ)1に供給さ
れている。1弧はスパッタ電源に流れる電流の急増によ
って判定されるので電流検出手段24によって電弧発生
によるターゲット電流の増加を容易に検出できる。この
電流検出手段24により検出された信号は信号変換部2
5を径て駆動部26により三極管21のグリッドを制御
する。
第1図のスパッタ装置の動作は次のようになる。
真空室3は排気系により lXl0 〜3X10 ’
l”orr程度の圧力に排気される。コイル電源12が
ターゲットの棒状軸と平行に磁界を形成し、スパッタ電
源10がこの磁界に直交する電界を形成することによっ
ていわゆるマグネトロン放電を起こし、これによりプラ
ズマをつくり、このプラズマがターゲラ)1をスパッタ
して幕板2の上に被膜を形成する。1弧がターゲットの
表面近辺に発生した場合には制御回路20によって消弧
する。
l”orr程度の圧力に排気される。コイル電源12が
ターゲットの棒状軸と平行に磁界を形成し、スパッタ電
源10がこの磁界に直交する電界を形成することによっ
ていわゆるマグネトロン放電を起こし、これによりプラ
ズマをつくり、このプラズマがターゲラ)1をスパッタ
して幕板2の上に被膜を形成する。1弧がターゲットの
表面近辺に発生した場合には制御回路20によって消弧
する。
第3図(S)および(b)はターゲット電流(IT)お
よびターゲット電圧(VT)と時間(1)との関係を示
し、この実線部分は連続的な電流制御を行うこの発明の
第一の実施例を示す。この実施例の構成は第1図および
第2図の説明によるが、第1図の点線、30の接続はさ
れていない。
よびターゲット電圧(VT)と時間(1)との関係を示
し、この実線部分は連続的な電流制御を行うこの発明の
第一の実施例を示す。この実施例の構成は第1図および
第2図の説明によるが、第1図の点線、30の接続はさ
れていない。
この動作はターゲット電流検出手段24が時刻(1a)
において電流の増加を検出すると、信号変換部25およ
び駆動部26で増巾された信号は三極管21のグリッド
を連続的に制御してプレート電圧を降下させ、この結果
ターゲット電圧(VT)4!Sを、消弧電圧(Va)以
下に降下させる。1弧がなくなれば、ターゲット電流(
IT)の減少を検出し駆動部26による信号は三極管2
1のグリッドを制御してプレート電圧を上昇させて元の
スパッタ状態にもどされる。このように制御されたター
ゲット電流(IT) 41は一定となる。
において電流の増加を検出すると、信号変換部25およ
び駆動部26で増巾された信号は三極管21のグリッド
を連続的に制御してプレート電圧を降下させ、この結果
ターゲット電圧(VT)4!Sを、消弧電圧(Va)以
下に降下させる。1弧がなくなれば、ターゲット電流(
IT)の減少を検出し駆動部26による信号は三極管2
1のグリッドを制御してプレート電圧を上昇させて元の
スパッタ状態にもどされる。このように制御されたター
ゲット電流(IT) 41は一定となる。
第3図(sl)および何の点線部分であるターゲット電
流(IT) 42およびターゲット電圧(VT) 46
は時間制御によるこの発明の第二の実施例を示す。
流(IT) 42およびターゲット電圧(VT) 46
は時間制御によるこの発明の第二の実施例を示す。
この実施例の構成は、第一の実施例とほぼ同じであるが
この動作は次のように相違する。すなわちターゲット電
流(IT) 42が設定値の1.1倍程度以上に増加し
た場合に、直ちにターゲット電圧(VT)46を消弧電
圧(Va)以下に下げ、消弧時間(Ta)経過後再び初
めのターゲット電圧(VT)に回復させるものである。
この動作は次のように相違する。すなわちターゲット電
流(IT) 42が設定値の1.1倍程度以上に増加し
た場合に、直ちにターゲット電圧(VT)46を消弧電
圧(Va)以下に下げ、消弧時間(Ta)経過後再び初
めのターゲット電圧(VT)に回復させるものである。
この回路は、たとえば電流検出手段24により検出され
た電流信号を、ターゲット電流の1.1倍以上で単安定
マルチバイブレータ回路を働かせて消弧時間(Tci)
に相当するゲート信号をつくる信号変換部25に供給し
、このゲート信号の間だけ消弧電圧以下に下げる駆動部
26とから構成される。
た電流信号を、ターゲット電流の1.1倍以上で単安定
マルチバイブレータ回路を働かせて消弧時間(Tci)
に相当するゲート信号をつくる信号変換部25に供給し
、このゲート信号の間だけ消弧電圧以下に下げる駆動部
26とから構成される。
ここで消弧時間(Ta)は、スパッタのターグ。
トの材質、導入ガス物質などKよりて相違するがスバ、
りおよび消弧が効果的に出来るように調節すれば良い。
りおよび消弧が効果的に出来るように調節すれば良い。
第4図(alおよび(唱まターゲット電−(IT)およ
び磁界なつくるコイル電流(IM)の時間関係の図であ
り、1弧の制御を磁界で行う第三の実施例を示す。
び磁界なつくるコイル電流(IM)の時間関係の図であ
り、1弧の制御を磁界で行う第三の実施例を示す。
この実施例の構成は、第1図の制御回路2017)信号
が点[30のごとく励磁電源12に接続されターゲット
電流の検出手段24により検出された信号は第二の実施
例と同様な゛ゲート信号により駆動部26を働かせこれ
によって励磁電源12を制御するものである。この場合
は、第2図の電流検出手段24がスパッタ電源10接続
され、駆動部接続されることになる。
が点[30のごとく励磁電源12に接続されターゲット
電流の検出手段24により検出された信号は第二の実施
例と同様な゛ゲート信号により駆動部26を働かせこれ
によって励磁電源12を制御するものである。この場合
は、第2図の電流検出手段24がスパッタ電源10接続
され、駆動部接続されることになる。
通常磁界のない場合は1o−1〜1O−ITorr程度
の圧力でスパッタを生ずるが、磁界のある場合には前述
のとおりio−”〜10−” Torrでスパッタを生
ずることを利用し、磁界によって1弧を制御するととく
特徴がある。
の圧力でスパッタを生ずるが、磁界のある場合には前述
のとおりio−”〜10−” Torrでスパッタを生
ずることを利用し、磁界によって1弧を制御するととく
特徴がある。
第5図((転)および(ロ)は、ターゲット電流(IT
)およびコイル電流(IM)の時間関係の図であり、こ
の発明の第四の実施例を示すものである。この場合は第
三の実施例と同じように磁界を制御することにより電流
の発生を防止するもので第5図(b)のようにコイル電
流(IM)を−特写になるように制御すると、放電は消
弧時間(Ta)の間電弧の有無とは無関係に停止する。
)およびコイル電流(IM)の時間関係の図であり、こ
の発明の第四の実施例を示すものである。この場合は第
三の実施例と同じように磁界を制御することにより電流
の発生を防止するもので第5図(b)のようにコイル電
流(IM)を−特写になるように制御すると、放電は消
弧時間(Ta)の間電弧の有無とは無関係に停止する。
1弧が発生してもこの時間、(Td)の間に消弧し【し
まう。これはコイル電流を交流的に制御することにより
可能である。
まう。これはコイル電流を交流的に制御することにより
可能である。
この場合の構成は第1図の制御回路2oに相当するもの
は不要であり、励磁電源12自体に消弧手段を含むこと
になる。励磁電源にはあらかじめ定められた周数数の交
流で駆動され、ai5図伽)のよ5にコイル電流を制御
し、この結果ターゲット電流(IT)は第5図(l]の
ごとく流れることになる。
は不要であり、励磁電源12自体に消弧手段を含むこと
になる。励磁電源にはあらかじめ定められた周数数の交
流で駆動され、ai5図伽)のよ5にコイル電流を制御
し、この結果ターゲット電流(IT)は第5図(l]の
ごとく流れることになる。
第6図(a)および(b)は、ターゲット電流(IT)
およびターゲット電圧(VT)の時間関係の図であり、
この発明の第五の実施例を示す。この場合は第四の実施
例と逆に励磁電源12を一定とし、ターゲット電圧(V
T)な周期的に消弧電圧(Va)以下に制御して1弧の
発生を防止するものである。
およびターゲット電圧(VT)の時間関係の図であり、
この発明の第五の実施例を示す。この場合は第四の実施
例と逆に励磁電源12を一定とし、ターゲット電圧(V
T)な周期的に消弧電圧(Va)以下に制御して1弧の
発生を防止するものである。
第6図−)のように1弧の発生とは無関係ターゲ、ト電
圧(Vl・) ft一時消弧電圧(Va)以下になるよ
うに制御すると、放電は消弧時間(Ta)の間に停止し
、1弧が発生してもこの間に停止してしまうので連続的
なスパッタが可能である。゛ この場合は構成は第1図の制御回路20が一定の直流電
圧に交流を重畳して第6図(II)のようなターゲット
電圧をつくるものである。この場合ターゲット電流(I
T)は第6図(b)のような出ととなムこれらの実施例
は、スパッタ電極構造として、同軸スバ、り電極によっ
て説明したが、他の多種の平板゛iミグネトロンスパッ
タ電極などの電界と磁界の直交するスパッタ電極に全て
適用できる。
圧(Vl・) ft一時消弧電圧(Va)以下になるよ
うに制御すると、放電は消弧時間(Ta)の間に停止し
、1弧が発生してもこの間に停止してしまうので連続的
なスパッタが可能である。゛ この場合は構成は第1図の制御回路20が一定の直流電
圧に交流を重畳して第6図(II)のようなターゲット
電圧をつくるものである。この場合ターゲット電流(I
T)は第6図(b)のような出ととなムこれらの実施例
は、スパッタ電極構造として、同軸スバ、り電極によっ
て説明したが、他の多種の平板゛iミグネトロンスパッ
タ電極などの電界と磁界の直交するスパッタ電極に全て
適用できる。
また消弧手段として&主、前記実施例の組合せも可能で
あり、スパッタ材質、内部ガスなどによって最適のもの
を効果的に使用すればよい。
あり、スパッタ材質、内部ガスなどによって最適のもの
を効果的に使用すればよい。
このよ゛うにスパッタ装置に消弧手段を適用すれば、長
時間安定に高速なスパνりが可能となるので生朧性のよ
いスパッタ装置を造ることができる。
時間安定に高速なスパνりが可能となるので生朧性のよ
いスパッタ装置を造ることができる。
第1図はこの発明の実施例のスパッタ装置の構成−であ
り、第2図は第1図の消弧手段2oの部分を示す回路図
である。第3図−)および(ロ)はターゲット電流−<
IT)およびターゲット電圧(VT)の時間関係を示し
、実−41,45は第一の実施例を点線42.46は第
二の実施例の関係を示す。第4rlA(a)および伽)
は第三の実施例におけるターゲット電流(IT)および
コ′イル電流(IM)の時間関係を示し、第5図((転
)および(b)は第四の実施例におけるターゲット電流
(IT)およびコイルを流(IM)時間関係を示し、第
6図(11)および(blは第五の実施例におけるター
ゲット電流(IT)とターゲット電圧(VT)の時間関
係を示す。 図においてl・・・棒状ターゲット、2・・・基板、3
・・・真空室、4・・・排気方向の矢印1.5・・・ガ
ス導入系lO・・・スパッタ電源、11・・・コイル、
12・・・励磁電源、13・・・絶縁石、14・・・チ
ロ−クコイル、20・・・制御回路、21・・・三極管
、22・・・フィラメントトランス、24・・・電流検
出器、25・・・信号変換部26・・・駆動部、30・
・・コイル電源制御の接続、41゜42・・・ターゲッ
ト電流(IT)、45.46・・・ターゲット電圧(V
T) である。 V−1怒 1=を 茶 2 z 1 ¥3 H 第 J[ v、4 B 茎ITA
り、第2図は第1図の消弧手段2oの部分を示す回路図
である。第3図−)および(ロ)はターゲット電流−<
IT)およびターゲット電圧(VT)の時間関係を示し
、実−41,45は第一の実施例を点線42.46は第
二の実施例の関係を示す。第4rlA(a)および伽)
は第三の実施例におけるターゲット電流(IT)および
コ′イル電流(IM)の時間関係を示し、第5図((転
)および(b)は第四の実施例におけるターゲット電流
(IT)およびコイルを流(IM)時間関係を示し、第
6図(11)および(blは第五の実施例におけるター
ゲット電流(IT)とターゲット電圧(VT)の時間関
係を示す。 図においてl・・・棒状ターゲット、2・・・基板、3
・・・真空室、4・・・排気方向の矢印1.5・・・ガ
ス導入系lO・・・スパッタ電源、11・・・コイル、
12・・・励磁電源、13・・・絶縁石、14・・・チ
ロ−クコイル、20・・・制御回路、21・・・三極管
、22・・・フィラメントトランス、24・・・電流検
出器、25・・・信号変換部26・・・駆動部、30・
・・コイル電源制御の接続、41゜42・・・ターゲッ
ト電流(IT)、45.46・・・ターゲット電圧(V
T) である。 V−1怒 1=を 茶 2 z 1 ¥3 H 第 J[ v、4 B 茎ITA
Claims (1)
- スパッタを行うためのターゲットおよび該スパッタによ
り被膜を形成する基板を収容する真空室と、核ターゲッ
トに電圧を供給するスパッタ電源とを有スるスパッタ装
置において、ターゲット電流を検出する手段と、該検出
電流信号によりターゲ、ト電圧を真空室内空間に発生す
る1弧を消弧させる電圧以下に制御する手段と、消弧後
スパッタ状態のターゲット電圧に回復させる制御手段と
を備えたことを特徴とする高速スバ、り装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17948381A JPS5845379A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 高速スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17948381A JPS5845379A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 高速スパッタ装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1074275A Division JPS5186081A (ja) | 1975-01-24 | 1975-01-24 | Kosokusupatsutasochi |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5845379A true JPS5845379A (ja) | 1983-03-16 |
Family
ID=16066620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17948381A Pending JPS5845379A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 高速スパッタ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5845379A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01175556A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-12 | Nippon Air Brake Co Ltd | 気圧式倍力装置 |
EP1720195A1 (de) * | 2005-05-06 | 2006-11-08 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Arcunterdrückungsanordnung |
-
1981
- 1981-11-09 JP JP17948381A patent/JPS5845379A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01175556A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-12 | Nippon Air Brake Co Ltd | 気圧式倍力装置 |
JP2603842B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1997-04-23 | 株式会社ナブコ | 気圧式倍力装置 |
EP1720195A1 (de) * | 2005-05-06 | 2006-11-08 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Arcunterdrückungsanordnung |
JP2006313752A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Huettinger Elektronik Gmbh & Co Kg | アーク抑圧装置 |
US8033246B2 (en) | 2005-05-06 | 2011-10-11 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Arc suppression |
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