中古スパークル（アークキラー）の在庫・価格

スパークル（アークキラー）は、DCマグネトロンスパッタ装置でDC電源とスパッタカソードの間に直列に挿入して使うアーク抑制ユニットである。DC出力をそのまま通しながらアークを検出して素早く消弧する機能と、出力電圧を周期的に短時間だけ正側へ反転させ、非対称バイポーラのパルスDCに変換する機能を持つ。既存のDC電源を流用したままパルスDCスパッタへ移行できる点が、パルス機能内蔵の一体型電源と比べた特徴である。
アークの主な原因は、ターゲット表面に付着・成長した絶縁性の層である。酸素や窒素を導入する反応性スパッタでは、エロージョン領域の外周などに酸化物や窒化物が堆積し、イオン衝撃で正に帯電していく。帯電が耐圧を超えると絶縁破壊が起き、電流が一点に集中するアークへ移行する。アークは溶融粒子の飛散による膜中のパーティクルやピンホール、ターゲット表面の損傷、放電の不安定化や電源停止を招く。金属ターゲットでも介在物や表面汚れが起点になる。
周期反転では、負電圧で成膜する期間の合間にターゲット電位を短時間正側へ振り、周囲のプラズマから電子を引き込んで帯電した絶縁部を中和する。帯電が破壊に至る前にリセットされるため、アークの発生そのものを予防できる。設定範囲は機種により異なるが、典型的には繰り返し周波数1〜100kHz程度、反転時間1〜10µs程度、反転電圧は設定負電圧の10〜20%程度である。20kHz固定で1周期50µsのうち5µsを反転に充て、デューティ90%とする構成も知られている。RFを重畳する方式のように大きな追加電力をチャンバに投入しないため、成膜速度の低下は限定的である。
動作モードは一般に三つある。パッシブモードはDC出力のまま通過させ、アーク検出時に電流を迂回させて比較的穏やかに消弧するもので、ターゲットのクリーニングやアーク回数の計数に使う。アクティブモードは急な電圧降下などからアークの初期を捉え、電流の迂回とターゲット電圧の反転を組み合わせて素早く消弧する。処理能力が毎秒数万回級に達するものもある。セルフランモードは設定周波数で自走的に反転を繰り返す予防型で、パルス運転中もアーク監視を並行して行える。
用途の中心は、金属ターゲットを用いたAl2O3、SiO2、TiO2などの酸化物や窒化物の反応性スパッタで、光学薄膜、保護膜、硬質膜の成膜に使われる。半導体向けPVDでは、AlやTi/TiN成膜時のスプラット低減を目的に組み込まれた例がある。研究用途では、小径ターゲット向けに数W〜数百Wの低電力パルスDC放電を得るため、小容量のDC電源と組み合わせる使い方もある。
実務上は、組み合わせるDC電源の電圧・電流定格に適合するか、電源側のアーク検出機能と干渉しないかを確認する。ユニットとカソード間のケーブルは短くし、ケーブルに蓄積されるエネルギーを抑える。周波数や反転時間を大きくするとアーク抑制効果は高まるが、実効デューティの低下による成膜速度の低下や、高周波側での電圧オーバーシュート増大を伴うため、プロセスごとに必要最小限の条件を探るのが定石である。