專利名稱：濺射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在玻璃等處理基板表面上形成規(guī)定薄膜時(shí)使用的濺射方法，更具體 而言，涉及通過給每對靶提供雙極脈沖狀電力濺鍍各靶的濺射方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，對于采用濺射法在大面積處理基板上高效形成薄膜的裝置，多年來 一直采用一種濺射裝置，其在真空室內(nèi)在與處理基板相對的位置上并列設(shè)置多塊靶，針 對在該并列設(shè)置的靶中每對成對的靶并聯(lián)多臺(tái)雙極脈沖電源。并且在使各雙極脈沖電源 同步運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，給各靶提供交替改變極性的雙極脈沖電力，使各靶交替切換為陽、陰 極，從而使陽極電極以及陰極電極間產(chǎn)生輝光放電，形成等離子氣氛，濺鍍各靶(專利 文獻(xiàn)1)此處所述的雙極脈沖電源，通常由提供直流電力的整流電路，以及連接在該整 流電路的正負(fù)輸出端上、由四個(gè)開關(guān)元件組成的MOSFET電橋電路構(gòu)成，通過利用控制 裝置使各開關(guān)元件適當(dāng)動(dòng)作，以規(guī)定的頻率給向成對的靶施加脈沖電壓。此法具有以下 優(yōu)點(diǎn)靶表面上積累的電荷在外加反相電壓時(shí)被清除，可獲得穩(wěn)定放電。專利文獻(xiàn)1 特開2005-290550號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述裝置存在以下問題給各靶進(jìn)行輸出切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生開關(guān)噪聲，該開 關(guān)噪聲隨著并聯(lián)的雙極脈沖電源的臺(tái)數(shù)增加而變得更為顯著。一旦產(chǎn)生大的開關(guān)噪聲， 提供給靶的電力波形即變紊亂，其結(jié)果是無法高精度地給靶提供電力。正是鑒于上述問題，本發(fā)明的課題在于提供一種濺射方法；其可通過簡單的控 制使之基本不受開關(guān)噪聲影響地向靶高精度地提供電力，進(jìn)而可形成更加良好的薄膜。為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種濺射方法，針對在濺射室內(nèi)與處理基板相 對的位置上且隔規(guī)定的間隔并列設(shè)置的多塊靶中的各成對的靶，通過切換連接在從直流 電力供給源引出的正負(fù)直流輸出端子上的電橋電路的各開關(guān)元件的通斷，提供雙極脈沖 狀電力，使靶交替切換為陽極電極及陰極電極，在陽極電極以及陰極電極間產(chǎn)生輝光放 電形成等離子氣氛以濺鍍各靶，其特征在于在使設(shè)置在從前述直流電力供給源引出的 正負(fù)直流輸出之間的輸出短路用開關(guān)元件處于短路狀態(tài)下，切換前述開關(guān)元件的通斷的 同時(shí)，錯(cuò)開輸出短路用開關(guān)元件的切換定時(shí)。若采用本發(fā)明，由于設(shè)置了輸出短路用開關(guān)元件，因而可減少給各靶進(jìn)行輸出 切換時(shí)動(dòng)作的開關(guān)元件的數(shù)量，其與錯(cuò)開輸出短路用開關(guān)元件的切換定時(shí)相結(jié)合，可防 止同時(shí)產(chǎn)生巨大的開關(guān)噪聲。結(jié)果是即使增加并聯(lián)的雙極脈沖電源的臺(tái)數(shù)，仍可給成對 的各靶高精度地提供電力，形成良好的薄膜。此外，由于采用上述構(gòu)成可僅在1個(gè)輸出短路用開關(guān)元件上產(chǎn)生開關(guān)損耗，除 可提高其耐久性外，由于僅需控制輸出短路用開關(guān)元件的通斷切換定時(shí)，因而其控制簡單。此外，若將給前述各靶的電力提供設(shè)定為經(jīng)由連接前述電橋電路輸出端和各靶間的母線進(jìn)行，由于與使用多股導(dǎo)線捻合而成的公知的交流電源電纜時(shí)相比，不易受噪 聲影響，因而能更加高精度地給成對靶提供電力。若設(shè)定為檢出前述一對靶間的輸出電流，當(dāng)該輸出電流的絕對值超過給各靶的 穩(wěn)定輸出電流值時(shí)，將其看作產(chǎn)生異常放電的前兆現(xiàn)象，通過利用前述輸出短路用開關(guān) 元件切斷給各靶的輸出，實(shí)施異常放電的消弧處理，則與通過控制正在輸出的兩個(gè)開關(guān) 元件實(shí)施異常放電的消弧處理時(shí)相比，由于可應(yīng)答性良好地實(shí)施該控制，同時(shí)由于在該 處理過程中，電橋電路的各開關(guān)元件上幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗，因而可進(jìn)一步提高耐久 性。發(fā)明效果正如上文所述，本發(fā)明的濺射方法具有下述效果可通過簡單控制使之基本不 受開關(guān)噪聲影響地給靶高精度地提供電力。
具體實(shí)施例方式下面參照圖1進(jìn)行說明。該圖中的1是實(shí)施本發(fā)明的濺射方法的濺射裝置。濺 射裝置1是在線式，具有真空室11，該室可通過回轉(zhuǎn)泵、渦輪分子泵等真空排氣裝置(未 圖示)保持規(guī)定的真空度，形成濺射室11a。在真空室11上部設(shè)有基板傳送裝置2。該 基板傳送裝置2具有公知的結(jié)構(gòu)，例如具有可放置處理基板S的托架21，通過間歇性驅(qū) 動(dòng)未圖示的驅(qū)動(dòng)裝置，把處理基板S依次傳送到與后述的靶相對的位置上。真空室11的 下側(cè)設(shè)置了陰極電極C。陰極電極C具有與處理基板S相對設(shè)置的8塊靶31a 31h。各靶31a 31h根 據(jù)準(zhǔn)備在處理基板S表面形成的薄膜成分，例如Al、Ti、Mo、銦以及錫的氧化物(ITO) 及銦和錫的合金等，用公知的方法例如制作成準(zhǔn)長方體(俯視時(shí)為長方形)等相同形狀。 各靶31a 31h在濺射中，通過銦及錫等焊接材料與冷卻靶31a 31h的墊板32結(jié)合， 以未使用時(shí)的濺射面311處于與處理基板S平行的同一平面上的形態(tài)等間隔并列設(shè)置。 各靶31a 31h彼此相鄰的兩個(gè)靶組成一對，在各成對的靶上分別連接4個(gè)雙極脈沖電源 El E4。雙極脈沖電源El E4具有相同的結(jié)構(gòu)，正如圖2所示的，其由下述兩部分構(gòu) 成可提供直流電力的直流電力供給部4，以及控制向各靶31a、31b(31c和31d，31e和 31f，31g和31h)的輸出(電力供給)的振蕩部5。直流電力供給部4具有控制其動(dòng)作 的第ICPU電路41、可輸入商用交流電(3相AC200V或400V)的輸入部42、整流輸入 的交流電并將其變換為直流電的6個(gè)二極管43a構(gòu)成的整流電路43，經(jīng)正負(fù)直流電源線 44a、44b向振蕩部5輸出直流電。此外，直流電力供給部4內(nèi)設(shè)有開關(guān)晶體管45，其設(shè)在直流電源線44a、44b 之間；輸出振蕩用激勵(lì)電路46，其可與第ICPU電路11連接并保持通信，控制開關(guān)晶體 管45的通斷。在直流電源線44a、44b之間連接著檢出其電流、電壓的檢測電路47a，檢 測電路47a檢出的電流、電壓可經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路47b輸入第ICPU電路41。另外，振蕩部5內(nèi)設(shè)有第2CPU電路51，其可與第ICPU電路41連接并保持通信；電橋電路52，其由連接在正負(fù)直流電源線44a、44b間的4個(gè)(第1 第4)開關(guān) 晶體管SWl SW4構(gòu)成；輸出振蕩用激勵(lì)電路53，其可與第2CPU電路51連接并保持 通信，控制各開關(guān)晶體管SWl SW4的通斷切換。并且，若通過輸出振蕩用激勵(lì)電路53，以顛倒第1及第4開關(guān)晶體管SW1、 SW4和第2及第3開關(guān)晶體管SW2、SW3的通斷定時(shí)的形態(tài)，控制各開關(guān)晶體管SWl SW4的切換，則可經(jīng)電橋電路52的輸出線54a、54b，給一對靶31a、31b提供雙極脈沖狀 電力。輸出電壓的波形為準(zhǔn)方形波及正弦波。輸出線54a、54b上連接著檢測電路55， 其檢出提供給一對靶31a、31b的輸出電流及輸出電壓，該檢測電路55檢出的輸出電流及 輸出電壓經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路56即可輸入第2CPU電路51。此處，在采用上述構(gòu)成的雙極脈沖電源El E4之中，如果在直流電力供給部4 輸出直流電的狀態(tài)下同時(shí)切換各開關(guān)晶體管SWl SW4，則不僅其開關(guān)損耗會(huì)很大，而 且由于受開關(guān)噪聲的影響，提供給靶31a 31h的電力波形紊亂，有可能妨礙形成良好薄膜。而在本實(shí)施方式中設(shè)定為從直流電力供給部4引出的正負(fù)直流輸出線44a、44b 間設(shè)有輸出短路開關(guān)晶體管SW0，其通過輸出振蕩用激勵(lì)電路43實(shí)施通斷的切換控制， 在輸出短路晶體管SWO處于短路狀態(tài)(對靶31a、31b的輸出被切斷的狀態(tài))下進(jìn)行電橋 電路52的各開關(guān)晶體管SWl SW4的切換。除此而外還設(shè)置了統(tǒng)一控制裝置6，其由 可與各雙極脈沖電源El E4的第2CPU電路51連接并保持通信的CPU構(gòu)成，通過該統(tǒng) 一控制裝置6可使輸出短路用開關(guān)元件SWO的切換定時(shí)與各雙極脈沖電源El E4，即 在各電橋電路52上彼此錯(cuò)開。也就是說，正如圖3所示，在各雙極脈沖電源El E4的輸出短路開關(guān)晶體管 SWO短路狀態(tài)下，顛倒各雙極脈沖電源El E4各自的第1及第4開關(guān)晶體管SW1、 SW4,和第2及第3開關(guān)晶體管SW2、SW3的通斷定時(shí)的同時(shí)，以提供給彼此相鄰的靶 41a 41h的極性顛倒的形態(tài)使各開關(guān)晶體管SWl SW4動(dòng)作之后，利用統(tǒng)一控制裝 置6的輸出，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)解除開關(guān)晶體管SWO的短路，即可分別向成對的靶中的一方 41a、41c、41e、41g 輸出。接著，利用統(tǒng)一控制裝置6的輸出，使各雙極脈沖電源El E4的輸出短路開關(guān) 晶體管SWO同時(shí)或者依次短路，切換各開關(guān)晶體管SWl SW4之后，利用統(tǒng)一控制裝 置6的輸出，同時(shí)或者依次解除開關(guān)晶體管SWO的短路，即可分別向另一方41b、41d、 41f、41h輸出。并且通過反復(fù)實(shí)施上述控制，即能以規(guī)定的頻率給各靶41a 41h提供雙 極脈沖電力，使之同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在錯(cuò)開輸出短路用開關(guān)元件的切換定時(shí)的情況下，只要錯(cuò) 開各雙極脈沖電源El E4的各輸出短路開關(guān)晶體管SWO中的至少一個(gè)切換定時(shí)即可， 這時(shí)，其它各輸出短路開關(guān)晶體管SWO也可同時(shí)或者彼此錯(cuò)開。此外還可設(shè)定為例如 把各雙極脈沖電源El E4的各輸出短路開關(guān)晶體管SWO分成多組，同一組同時(shí)進(jìn)行切 換。 這樣即可通過設(shè)置輸出短路開關(guān)晶體管SWO減少切換向各靶31a 31h輸出時(shí) 動(dòng)作的開關(guān)元件的數(shù)量，同時(shí)與使輸出短路開關(guān)晶體管SWO的切換定時(shí)在各電橋電路52 上彼此錯(cuò)開相結(jié)合，即可防止同時(shí)產(chǎn)生巨大的開關(guān)噪聲。其結(jié)果是即使在并聯(lián)的雙極脈 沖電源El E4的臺(tái)數(shù)較多的情況下，仍可高精度地給成對的各靶31a 31h提供電力，從而形成良好薄膜。而為了不受噪聲影響地提供好的電力，優(yōu)選把與電力供給部4分設(shè)的振蕩部5設(shè) 置在真空室11附近，同時(shí)優(yōu)選采用母線作為連接電橋電路52的輸出端和靶31a 31h間 的輸出線54a、54b。作為母線采用導(dǎo)電率高的材料，例如Cu、Au、Ag及鋁合金制作， 為了能夠吸收振蕩部5和靶31a 31h間的間隔誤差，呈可靈活伸縮形態(tài)。與使用捻合 多股導(dǎo)線而成的公知的交流電源電纜時(shí)相比，由于采用此法基本不受噪聲影響，因而能 更加高精度地給成對靶31a 31h提供電力。并且，通過基板傳送裝置2把安放了處理基板S的托架21傳送到與并列設(shè)置的 靶31a 31h相對的位置上，在規(guī)定的壓力(例如10_5pa)下，經(jīng)未圖示的氣體導(dǎo)入裝置 5導(dǎo)入濺射氣體(及反應(yīng)氣體)，經(jīng)雙極脈沖電源El E4給各靶31a 31h提供電力， 把各靶31a 31h交替切換為陽極電極、陰極電極，使之在陽極電極以及陰極電極間產(chǎn)生 輝光放電形成等離子氣氛，各靶31a 31h被氣體濺鍍即可在處理基板S表面形成規(guī)定的 薄膜。 然而，在上述輝光放電期間，有時(shí)會(huì)因?yàn)槟撤N原因產(chǎn)生電弧放電。一旦產(chǎn)生電 弧放電，由于等離子的阻抗急劇變小引發(fā)劇烈的壓降，電流亦隨之增加。為此，本實(shí)施 方式中設(shè)置了可與第2CPU電路51連接并保持通信的電弧檢出控制電路57，其可輸入檢 測電路55檢出的輸出電流及輸出電壓(參照圖1)，任意一臺(tái)雙極脈沖電源El E4中輸 出電流一旦出現(xiàn)超過規(guī)定范圍的變化，即可將其看作電弧放電的前兆現(xiàn)象(微電弧)，通 過該雙極脈沖電源El E4實(shí)施異常放電的消弧處理，即可抑制電弧電流大的電弧放電。也就是說，當(dāng)檢測電路55檢出的電流超過穩(wěn)定輸出電流值時(shí)，可通過電弧檢出 控制電路57捕捉為產(chǎn)生電弧放電的前兆現(xiàn)象，經(jīng)由第2CPU電路51以及電弧檢出控制電 路57，通過輸出振蕩用激勵(lì)電路53使輸出短路開關(guān)晶體管SWO短路(通)。當(dāng)輸出短 路開關(guān)晶體管SWO短路(通)時(shí)，電橋電路52的各開關(guān)晶體管SWl SW4雖然保持在 向某一方的靶31a或31b(31c或31d，31e或31f，31g或31h)的輸出狀態(tài)上，但由于開關(guān) 晶體管SWO被短路，因而向靶31a 31h的輸出被切斷(微電弧處理)。接著，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后(幾微秒 幾百微秒)，解除(斷開)輸出短路開關(guān)晶體 管SWO的短路，根據(jù)各開關(guān)晶體管SWl SW4的動(dòng)作狀態(tài)，重新向某一方的靶輸出。 此時(shí)通過電弧檢出控制電路57判斷輸出電流是否超過穩(wěn)定輸出電流值，若又超過了穩(wěn)定 輸出電流值，則通過輸出振蕩用激勵(lì)電路53重新使輸出短路晶體管SWO短路。盡管多次反復(fù)實(shí)施該一系列的微電弧處理，如果輸出電流仍然處于超過穩(wěn)定輸 出電流值狀態(tài)，或者輸出電流超過預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值，即可判斷包括噴濺物或微粒的電 弧將要發(fā)生。通過控制第ICPU電路41，使開關(guān)晶體管45接通ON，直流電力供給部4 停止輸出(硬電弧處理)。因此在該處理期間，電橋電路22的各開關(guān)晶體管SWl SW4 上幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗，因而可進(jìn)一步提高其耐久性。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的濺射法的濺射裝置示意圖。圖2是圖1所示的濺射裝置中使用的雙極脈沖電源示意圖。圖3是開關(guān)元件的動(dòng)作定時(shí)的說明圖。
圖4是各雙極脈沖電源的微電弧處理的說明圖。附圖標(biāo) 記說明1、濺射裝置，2、基板傳送裝置，31a 31h、靶，4、電力供給部，5、振蕩 部，52、電橋電路，54a、54b、母線，6、統(tǒng)一控制裝置，El E4、雙極脈沖電源，S、
處理基板，SWO SW4、開關(guān)元件。
權(quán)利要求
1.一種濺射方法，針對在濺射室內(nèi)與處理基板相對的位置上且隔規(guī)定的間隔并列設(shè) 置的多塊靶中的各成對的靶，通過切換連接在從直流電力供給源引出的正負(fù)直流輸出端 子上的電橋電路的各開關(guān)元件的通斷，提供雙極脈沖狀電力，使靶交替切換為陽極電極 及陰極電極，在陽極電極以及陰極電極間產(chǎn)生輝光放電形成等離子氣氛以濺鍍各靶，其 特征在于在使設(shè)置在從前述直流電力供給源引出的正負(fù)直流輸出之間的輸出短路用開 關(guān)元件處于短路狀態(tài)下，切換前述開關(guān)元件的通斷的同時(shí)，錯(cuò)開輸出短路用開關(guān)元件的 切換定時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射方法，其特征在于經(jīng)由連接前述電橋電路的輸出端 和各靶間的母線給前述各靶提供電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濺射方法，其特征在于檢測前述一對靶間的輸出電 流，當(dāng)該輸出電流的絕對值超過向各靶的穩(wěn)定輸出電流值時(shí)，可將其看作產(chǎn)生異常放電 的前兆現(xiàn)象，通過利用前述輸出短路用開關(guān)元件切斷向各靶的輸出，實(shí)施異常放電的消 弧處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濺鍍方法。并列設(shè)置多塊靶，經(jīng)多臺(tái)雙極脈沖電源給該并列設(shè)置的靶提供雙極脈沖電力，實(shí)施上述濺射法時(shí)，可用簡單控制而基本不受噪聲影響，高精度地給靶提供電力。在通過切換連接在從直流電力供給源引出的正負(fù)直流輸出端子上的電橋電路52的各開關(guān)元件SW1～SW4的通斷，給各成對的靶提供雙極脈沖電力，濺鍍各靶的濺射法之中，在使設(shè)置在從前述直流電力供給源引出的正負(fù)直流輸出之間的短路用開關(guān)元件SW0處于短路狀態(tài)下切換前述開關(guān)元件的通斷的同時(shí)，錯(cuò)開各電橋電路的輸出短路用開關(guān)元件的切換定時(shí)。
文檔編號C23C14/34GK102027154SQ200980116929
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者堀下芳邦, 松原忍 申請人:株式會(huì)社愛發(fā)科