溅射方法

摘要

本发明涉及一种溅镀方法。并列设置多块靶，经多台双极脉冲电源给该并列设置的靶提供双极脉冲电力，实施上述溅射法时，可用简单控制而基本不受噪声影响，高精度地给靶提供电力。在通过切换连接在从直流电力供给源引出的正负直流输出端子上的电桥电路52的各开关元件SW1～SW4的通断，给各成对的靶提供双极脉冲电力，溅镀各靶的溅射法之中，在使设置在从前述直流电力供给源引出的正负直流输出之间的短路用开关元件SW0处于短路状态下切换前述开关元件的通断的同时，错开各电桥电路的输出短路用开关元件的切换定时。

权利要求

1.一种溅射方法，针对在溅射室内与处理基板相对的位置上且隔规定的间隔并列设置的多块靶中的各成对的靶，通过切换连接在从直流电力供给源引出的正负直流输出端子上的电桥电路的各开关元件的通断，提供双极脉冲状电力，使靶交替切换为阳极电极及阴极电极，在阳极电极以及阴极电极间产生辉光放电形成等离子气氛以溅镀各靶，其特征在于：在使设置在从前述直流电力供给源引出的正负直流输出之间的输出短路用开关元件处于短路状态下，切换前述电桥电路的各开关元件的通断的同时，错开输出短路用开关元件的切换定时。

2.根据权利要求1所述的溅射方法，其特征在于：经由连接前述电桥电路的输出端和各靶间的母线给前述各靶提供电力。

3.根据权利要求1或2所述的溅射方法，其特征在于：检测前述成对的靶间的输出电流，当该输出电流的绝对值超过向各靶的稳定输出电流值时，可将其看作产生异常放电的前兆现象，通过利用前述输出短路用开关元件切断向各靶的输出，实施异常放电的消弧处理。

说明书

溅射方法

技术领域

[0001] 本发明涉及在玻璃等处理基板表面上形成规定薄膜时使用的溅射方法，更具体而言，涉及通过给每对靶提供双极脉冲状电力溅镀各靶的溅射方法。

背景技术

[0002] 众所周知，对于采用溅射法在大面积处理基板上高效形成薄膜的装置，多年来一直采用一种溅射装置，其在真空室内在与处理基板相对的位置上并列设置多块靶，针对在该并列设置的靶中每对成对的靶并联多台双极脉冲电源。并且在使各双极脉冲电源同步运转的同时，给各靶提供交替改变极性的双极脉冲电力，使各靶交替切换为阳、阴极，从而使阳极电极以及阴极电极间产生辉光放电，形成等离子气氛，溅镀各靶(专利文献1) [0003] 此处所述的双极脉冲电源，通常由提供直流电力的整流电路，以及连接在该整流电路的正负输出端上、由四个开关元件组成的MOSFET电桥电路构成，通过利用控制装置使各开关元件适当动作，以规定的频率给向成对的靶施加脉冲电压。此法具有以下优点：靶表面上积累的电荷在外加反相电压时被清除，可获得稳定放电。

[0004] 专利文献1：特开2005-290550号公报

发明内容

[0005] 然而，上述装置存在以下问题：给各靶进行输出切换时会产生开关噪声，该开关噪声随着并联的双极脉冲电源的台数增加而变得更为显著。一旦产生大的开关噪声，提供给靶的电力波形即变紊乱，其结果是无法高精度地给靶提供电力。

[0006] 正是鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种溅射方法；其可通过简单的控制使之基本不受开关噪声影响地向靶高精度地提供电力，进而可形成更加良好的薄膜。 [0007] 为了解决上述课题，本发明提供一种溅射方法，针对在溅射室内与处理基板相对的位置上且隔规定的间隔并列设置的多块靶中的各成对的靶，通过切换连接在从直流电力供给源引出的正负直流输出端子上的电桥电路的各开关元件的通断，提供双极脉冲状电力，使靶交替切换为阳极电极及阴极电极，在阳极电极以及阴极电极间产生辉光放电形成等离子气氛以溅镀各靶，其特征在于：在使设置在从前述直流电力供给源引出的正负直流输出之间的输出短路用开关元件处于短路状态下，切换前述开关元件的通断的同时，错开输出短路用开关元件的切换定时。

[0008] 若采用本发明，由于设置了输出短路用开关元件，因而可减少给各靶进行输出切换时动作的开关元件的数量，其与错开输出短路用开关元件的切换定时相结合，可防止同时产生巨大的开关噪声。结果是即使增加并联的双极脉冲电源的台数，仍可给成对的各靶高精度地提供电力，形成良好的薄膜。

[0009] 此外，由于采用上述构成可仅在1个输出短路用开关元件上产生开关损耗，除可提高其耐久性外，由于仅需控制输出短路用开关元件的通断切 换定时，因而其控制简单。 [0010] 此外，若将给前述各靶的电力提供设定为经由连接前述电桥电路输出端和各靶间的母线进行，由于与使用多股导线捻合而成的公知的交流电源电缆时相比，不易受噪声影响，因而能更加高精度地给成对靶提供电力。

[0011] 若设定为检出前述一对靶间的输出电流，当该输出电流的绝对值超过给各靶的稳定输出电流值时，将其看作产生异常放电的前兆现象，通过利用前述输出短路用开关元件切断给各靶的输出，实施异常放电的消弧处理，则与通过控制正在输出的两个开关元件实施异常放电的消弧处理时相比，由于可应答性良好地实施该控制，同时由于在该处理过程中，电桥电路的各开关元件上几乎不产生开关损耗，因而可进一步提高耐久性。 [0012] 发明效果

[0013] 正如上文所述，本发明的溅射方法具有下述效果：可通过简单控制使之基本不受开关噪声影响地给靶高精度地提供电力。

具体实施方式

[0014] 下面参照图1进行说明。该图中的1是实施本发明的溅射方法的溅射装置。溅射装置1是在线式，具有真空室11，该室可通过回转泵、涡轮分子泵等真空排气装置(未图示)保持规定的真空度，形成溅射室11a。在真空室11上部设有基板传送装置2。该基板传送装置2具有公知的结构，例如具有可放置处理基板S的托架21，通过间歇性驱动未图示的驱动装置，把处理基板S依次传送到与后述的靶相对的位置上。真空室11的下侧设置了阴极电极C。

[0015] 阴极电极C具有与处理基板S相对设置的8块靶31a～31h。各靶31a～31h根据准备在处理基板S表面形成的薄膜成分，例如Al、Ti、Mo、铟以及锡的氧化物(ITO)及铟和锡的合金等，用公知的方法例如制作成准长方体(俯视时为长方形)等相同形状。各靶31a～31h在溅射中，通过铟及锡等焊接材料与冷却靶31a～31h的垫板32结合，以未使用时的溅射面311处于与处理基板S平行的同一平面上的形态等间隔并列设置。各靶31a～
31h彼此相邻的两个靶组成一对，在各成对的靶上分别连接4个双极脉冲电源E1～E4。 [0016] 双极脉冲电源E1～E4具有相同的结构，正如图2所示的，其由下述两部分构成：
可提供直流电力的直流电力供给部4，以及控制向各靶31a、31b(31c和31d，31e和31f，31g和31h)的输出(电力供给)的振荡部5。直流电力供给部4具有：控制其动作的第1CPU电路41、可输入商用交流电(3相AC200V或400V)的输入部42、整流输入的交流电并将其变换为直流电的6个二极管43a构成的整流电路43，经正负直流电源线44a、44b向振荡部5输出直流电。

[0017] 此外，直流电力供给部4内设有：开关晶体管45，其设在直流电源线44a、44b之间；输出振荡用激励电路46，其可与第1CPU电路11连接并保持通信，控制开关晶体管45的通断。在直流电源线44a、44b之间连接着检出其电流、电压的检测电路47a，检测电路47a检出的电流、电压可经AD转换电路47b输入第1CPU电路41。

[0018] 另外，振荡部5内设有：第2CPU电路51，其可与第1CPU电路41连接并保持通信；电桥电路52，其由连接在正负直流电源线44a、44b间的4个(第1～第4)开关晶体管SW1～SW4构成；输出振荡用激励电路53，其可与第2CPU电路51连接并保持通信，控制各开关晶体管SW1～SW4的通断切换。

[0019] 并且，若通过输出振荡用激励电路53，以颠倒第1及第4开关晶体管SW1、SW4和第2及第3开关晶体管SW2、SW3的通断定时的形态，控制各开关晶体管SW1～SW4的切换，则可经电桥电路52的输出线54a、54b，给一对靶31a、31b提供双极脉冲状电力。输出电压的波形为准方形波及正弦波。输出线54a、54b上连接着检测电路55，其检出提供给一对靶31a、31b的输出电流及输出电压，该检测电路55检出的输出电流及输出电压经AD转换电路
56即可输入第2CPU电路51。

[0020] 此处，在采用上述构成的双极脉冲电源E1～E4之中，如果在直流电力供给部4输出直流电的状态下同时切换各开关晶体管SW1～SW4，则不仅其开关损耗会很大，而且由于受开关噪声的影响，提供给靶31a～31h的电力波形紊乱，有可能妨碍形成良好薄膜。 [0021] 而在本实施方式中设定为从直流电力供给部4引出的正负直流输出线44a、44b间设有输出短路开关晶体管SW0，其通过输出振荡用激励电路53实施通断的切换控制，在输出短路晶体管SW0处于短路状态(对靶31a、31b的输出被切断的状态)下进行电桥电路52的各开关晶体管SW1～SW4的切换。除此而外还设置了统一控制装置6，其由可与各双极脉冲电源E1～E4的第2CPU电路51连接并保持通信的CPU构成，通过该统一控制装置6可使输出短路用开关元件SW0的切换定时与各双极脉冲电源E1～E4，即在各电桥电路52上彼此错开。

[0022] 也就是说，正如图3所示，在各双极脉冲电源E1～E4的输出短路开关晶体管SW0短路状态下，颠倒各双极脉冲电源E1～E4各自的第1及第4开关晶体管SW1、SW4，和第2及第3开关晶体管SW2、SW3的通断定时的同时，以提供给彼此相邻的靶31a～31h的极性颠倒的形态使各开关晶体管SW1～SW4动作之后，利用统一控制装置6的输出，在规定时间内解除开关晶体管SW0的短路，即可分别向成对的靶中的一方31a、31c、31e、31g输出。 [0023] 接着，利用统一控制装置6的输出，使各双极脉冲电源E1～E4的输出短路开关晶体管SW0同时或者依次短路，切换各开关晶体管SW1～SW4之后，利用统一控制装置6的输出，同时或者依次解除开关晶体管SW0的短路，即可分别向另一方31b、31d、31f、31h输出。并且通过反复实施上述控制，即能以规定的频率给各靶31a～31h提供双极脉冲电力，使之同步运转。在错开输出短路用开关元件的切换定时的情况下，只要错开各双极脉冲电源E1～E4的各输出短路开关晶体管SW0中的至少一个切换定时即可，这时，其它各输出短路开关晶体管SW0也可同时或者彼此错开。此外还可设定为例如把各双极脉冲电源E1～E4的各输出短路开关晶体管SW0分成多组，同一组同时进行切换。

[0024] 这样即可通过设置输出短路开关晶体管SW0减少切换向各靶31a～31h输出时动作的开关元件的数量，同时与使输出短路开关晶体管SW0的切换定时在各电桥电路52上彼此错开相结合，即可防止同时产生巨大的开关噪声。其结果是即使在并联的双极脉冲电源E1～E4的台数较多的情况下，仍可高精度地给成对的各靶31a～31h提供电力，从而形成良好薄膜。

[0025] 而为了不受噪声影响地提供好的电力，优选把与电力供给部4分设的振荡部5设置在真空室11附近，同时优选采用母线作为连接电桥电路52的输出端和靶31a～31h间的输出线54a、54b。作为母线采用导电率高的材料，例如Cu、Au、Ag及铝合金制作，为了能够吸收振荡部5和靶31a～31h间的间隔误差，呈可灵活伸缩形态。与使用捻合多股导线而成的公知的交流电源电缆时相比，由于采用此法基本不受噪声影响，因而能更加高精度地给成对靶31a～31h提供电力。

[0026] 并且，通过基板传送装置2把安放了处理基板S的托架21传送到与并列设置的靶-531a～31h相对的位置上，在规定的压力(例如10 pa)下，经未图示的气体导入装置5导入溅射气体(及反应气体)，经双极脉冲电源E1～E4给各靶31a～31h提供电力，把各靶
31a～31h交替切换为阳极电极、阴极电极，使之在阳极电极以及阴极电极间产生辉光放电形成等离子气氛，各靶31a～31h被气体溅镀即可在处理基板S表面形成规定的薄膜。 [0027] 然而，在上述辉光放电期间，有时会因为某种原因产生电弧放电。一旦产生电弧放电，由于等离子的阻抗急剧变小引发剧烈的压降，电流亦随之增加。为此，本实施方式中设置了可与第2CPU电路51连接并保持通信的电弧检出控制电路57，其可输入检测电路55检出的输出电流及输出电压(参照图1)，任意一台双极脉冲电源E1～E4中输出电流一旦出现超过规定范围的变化，即可将其看作电弧放电的前兆现象(微电弧)，通过该双极脉冲电源E1～E4实施异常放电的消弧处理，即可抑制电弧电流大的电弧放电。

[0028] 也就是说，当检测电路55检出的电流超过稳定输出电流值时，可通过电弧检出控制电路57捕捉为产生电弧放电的前兆现象，经由第2CPU电路 51以及电弧检出控制电路57，通过输出振荡用激励电路53使输出短路开关晶体管SW0短路(通)。当输出短路开关晶体管SW0短路(通)时，电桥电路52的各开关晶体管SW1～SW4虽然保持在向某一方的靶31a或31b(31c或31d，31e或31f，31g或31h)的输出状态上，但由于开关晶体管SW0被短路，因而向靶31a～31h的输出被切断(微电弧处理)。

[0029] 接着，经过规定时间后(几微秒～几百微秒)，解除(断开)输出短路开关晶体管SW0的短路，根据各开关晶体管SW1～SW4的动作状态，重新向某一方的靶输出。此时通过电弧检出控制电路57判断输出电流是否超过稳定输出电流值，若又超过了稳定输出电流值，则通过输出振荡用激励电路53重新使输出短路晶体管SW0短路。

[0030] 尽管多次反复实施该一系列的微电弧处理，如果输出电流仍然处于超过稳定输出电流值状态，或者输出电流超过预先设定的规定值，即可判断包括喷溅物或微粒的电弧将要发生。通过控制第1CPU电路41，使开关晶体管45接通ON，直流电力供给部4停止输出(硬电弧处理)。因此在该处理期间，电桥电路22的各开关晶体管SW1～SW4上几乎不产生开关损耗，因而可进一步提高其耐久性。

附图说明

[0031] 图1是实施本发明的溅射法的溅射装置示意图。

[0032] 图2是图1所示的溅射装置中使用的双极脉冲电源示意图。

[0033] 图3是开关元件的动作定时的说明图。

[0034] 图4是各双极脉冲电源的微电弧处理的说明图。

[0035] 附图标记说明

[0036] 1、溅射装置，2、基板传送装置，31a～31h、靶，4、电力供给部，5、振荡部，52、电桥电路，54a、54b、母线，6、统一控制装置，E1～E4、双极脉冲电源，S、处理基板，SW0～SW4、开关元件。