專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，更具體而言，涉及濺鍍裝置中用于給成對的靶輸出的電源
直O(jiān)
背景技術(shù)：
對于在玻璃及硅晶片等準(zhǔn)備處理的處理基板表面形成規(guī)定薄膜的方法，濺射(下 文稱之為「濺鍍」)法即是其中之一。該濺射法使等離子氣氛中的離子加速撞擊按照準(zhǔn)備在 基板表面上成膜的薄膜成分制作成規(guī)定形狀的靶，使濺射微粒(靶原子)飛濺，使之附著沉 積到基板表面，形成規(guī)定薄膜；近年來在平板顯示器(FPD)的制造工序中被用于在大面積 基板上形成ITO等薄膜之中。對于在大面積基板上高效形成一定薄膜的裝置，已知有下述濺鍍裝置。即，該濺鍍 裝置具有在真空室內(nèi)與基板相對的位置上等間隔并列設(shè)置的形狀相同的多塊靶；以及在并 列設(shè)置的靶中、對各自成對的靶以規(guī)定的頻率交替改變極性(使極性反轉(zhuǎn))地外加規(guī)定電 位的AC電源；并在真空室中導(dǎo)入規(guī)定的濺射氣體的同時，通過AC電源對成對的靶提供電 力，使各靶交替切換為陽極電極、陰極電極，使陽極電極及陰極電極間產(chǎn)生輝光放電，形成 等離子氣氛，濺蝕各靶(例如參照專利文獻(xiàn)1)。此處，當(dāng)用前述AC電源對各靶外加大致呈正弦波的交流電壓的情況下，由于輸出 電壓及輸出電流連續(xù)變化，因而很難在例如上述輝光放電期間內(nèi)因某種原因產(chǎn)生異常放電 (電弧放電)時，檢測到該異常放電，并根據(jù)檢測結(jié)果實(shí)施切斷對靶的輸出等處理。為此公知的一種裝置，其設(shè)置有提供直流電力的整流電路和連接在該整流電路的 正、負(fù)輸出端上、由4個開關(guān)元件構(gòu)成的電橋電路，以規(guī)定的頻率對成對的靶交替外加AC脈 沖電位(例如專利文獻(xiàn)2)。然而，上述裝置由于是在成對的靶間放電的，因而放電電流僅存在于靶間。這種 情況下，例如如果為了便于檢測到異常放電及其后續(xù)處理而降低輸出頻率(例如IOkHz以 下)，則等離子僅集中出現(xiàn)在被輸出的靶前方，結(jié)果存在以下問題基板表面上形成的薄膜 難以實(shí)現(xiàn)膜厚分布的均勻化。專利文獻(xiàn)1 特開2005-290550號公報專利文獻(xiàn)2 特許第3639605號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題鑒于以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種電源裝置，其即使在以低頻對成對靶輸 出時，仍可輕松實(shí)現(xiàn)基板表面上形成的薄膜膜厚分布均勻化。解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明的電源裝置，其特征在于，設(shè)置有第一放電電路，其對 與等離子接觸的一對電極以規(guī)定的頻率交替外加規(guī)定電位；第二放電電路，其對前述一對 電極中未接收從第一放電電路的輸出的電極和接地間外加規(guī)定電位。
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若采用本發(fā)明，放電電流除具有通過第一放電電路從一對靶中的某一方的電極流 向另一電極的路徑之外，放電電流還具有通過第二放電電路經(jīng)接地流向另一電極的路徑。如上所述，在本發(fā)明之中，由于放電電流除有一對電極間的路徑之外，放電電流還 有電極和接地間的路徑，因而若在采用以規(guī)定的頻率交替改變極性地對并列設(shè)置的靶中成 對的靶外加規(guī)定的脈沖電位結(jié)構(gòu)的濺鍍裝置中使用本發(fā)明的電源裝置，即使是以低頻對靶 輸出時，等離子也不會僅在被輸出的靶前方生成，而是在并列設(shè)置的全部靶前方生成。其結(jié) 果是在基板表面上形成薄膜時很容易使其膜厚分布實(shí)現(xiàn)均勻化。在本發(fā)明之中可采用以下構(gòu)成前述第一放電電路具有直流電力供給源和由連接 在前述直流電力供給源的正、負(fù)直流輸出間的開關(guān)元件構(gòu)成的電橋電路，通過控制前述電 橋電路的各開關(guān)元件的動作，對前述一對電極輸出；前述第二放電電路設(shè)置有另一直流電 力供給源，前述另一直流電力供給源的正直流輸出端接地，負(fù)直流輸出端經(jīng)與前述電橋電 路的開關(guān)元件的動作連動的另一開關(guān)元件與前述一對電極連接。另外，也可采用以下構(gòu)成，通過減少元件數(shù)量實(shí)現(xiàn)低成本化。前述第一放電電路具 有直流電力供給源和由連接在前述直流電力供給源的正、負(fù)直流輸出間的開關(guān)元件構(gòu)成的 電橋電路，通過控制前述電橋電路的各開關(guān)元件的動作，對前述一對電極輸出；前述第二放 電電路是分支電路，其將前述直流電力供給源的正直流輸出分支后接地；前述分支電路 由電阻或電阻與開關(guān)元件并聯(lián)構(gòu)成。此外，在本發(fā)明中，前述第二放電電路若采用在其正直流輸出上設(shè)置以接地一側(cè) 為陰極的二極管，則可在因某種原因產(chǎn)生電弧放電時防止流向第二放電電路的反向電流。前述第一及第二的各放電電路最好采用以下構(gòu)成設(shè)置有從前述直流電力供給源 到電橋電路的正、負(fù)直流輸出中的至少一方上的電感器，以及與前述電感器串聯(lián)連接、發(fā)生 過壓時短路前述電感的二極管。本發(fā)明中，前述電極最好是設(shè)置在實(shí)施濺射法的處理室內(nèi)的靶。
具體實(shí)施例方式下面參照


本發(fā)明的實(shí)施方式的電源裝置E。電源裝置E用于對一對靶T1、 T2提供(輸出)規(guī)定頻率的AC脈沖電力，該對靶在濺鍍裝置M的真空室Ml內(nèi)、與準(zhǔn)備處理 的基板S相對設(shè)置，用作與等離子接觸的電極。電源裝置E設(shè)置有第一放電電路El及第二 放電電路E2、和統(tǒng)一控制后述開關(guān)元件的動作的控制裝置C，后述開關(guān)元件設(shè)置在第一放 電電路El及第二放電電路E2上(參照圖1)。第一放電電路El設(shè)置有可提供直流電力的直流電力供給源1。直流電力供給源1 雖未圖示，但具有例如可輸入商用交流電力(3相AC200V或400V)的輸入部和通過整流輸 入的交流電力將其變換為直流電力的由二極管構(gòu)成的整流電路，經(jīng)正、負(fù)直流電力線11a、 lib向振蕩部輸出直流電力。此外，在直流電力線IlaUlb之間，設(shè)置有通過控制裝置3經(jīng) 未圖示的輸出振蕩用驅(qū)動電路控制的開關(guān)晶體管，可控制提供給振蕩部的直流電力。振蕩部具有連接在正、負(fù)直流電力線IlaUlb間的由4個第一 第四開關(guān)晶體管 (開關(guān)元件)SWll SW14構(gòu)成的電橋電路12，從電橋電路12引出的輸出線13a、13b分別 與一對靶T1、T2連接。各開關(guān)晶體管SWll SW14的通斷切換可通過控制裝置C、經(jīng)未圖示 的輸出振蕩用驅(qū)動電路控制。例如，通過控制各開關(guān)晶體管SWll SW14的切換使控制第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14和第二及第三開關(guān)晶體管SW12、SW13的通斷的定時反轉(zhuǎn)， 即可以規(guī)定的頻率(例如1 IOkHz)交替改變極性地對一對靶Tl、T2外加(輸出)規(guī)定 的脈沖電位。此處，在直流電力供給源1輸出直流電力的狀態(tài)下切換各開關(guān)晶體管SWll SW14 時，由于這些開關(guān)損耗很大，因而需采用提高各開關(guān)晶體管SWll SW14的耐久性的構(gòu)成。 為此，在直流電力供給源1的正、負(fù)直流輸出線IlaUlb間設(shè)置了輸出短路用開關(guān)晶體管 SW15，其可通過控制裝置C，經(jīng)未圖示的輸出振蕩用驅(qū)動電路控制通斷切換。并且，在輸出短路用開關(guān)晶體管SW15處于短路狀態(tài)(對靶T1、T2的輸出被切斷的 狀態(tài))下進(jìn)行電橋電路12的各開關(guān)晶體管SWll SW14的切換(參照圖2)。也就是說，在 開關(guān)晶體管SW15處于短路狀態(tài)下，例如接通第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14，然后通過 解除(切斷)開關(guān)晶體管SW15的短路，對一方的靶Tl輸出(對靶Tl外加負(fù)脈沖電位)。 接著，把開關(guān)晶體管SW15再次短路，切斷第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14的同時，接通第 二及第三開關(guān)晶體管SW12、SW13，然后，切斷開關(guān)晶體管SW15，向另一方的靶T2輸出(對靶 T2外加負(fù)脈沖電位)。這樣一來，在向靶Tl、T2輸出時產(chǎn)生的開關(guān)損耗僅產(chǎn)生于開關(guān)晶體管SW15上，而 在各開關(guān)晶體管SWll SW14上幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。其結(jié)果是不必使用高性能的開關(guān) 元件即可實(shí)現(xiàn)高耐久性，而且不需要足以應(yīng)對4個開關(guān)元件上均產(chǎn)生開關(guān)損耗時的散熱結(jié) 構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)低成本化。第二放電電路E2設(shè)置有與第一放電電路El結(jié)構(gòu)相同的直流電力供給源2。直流 電力供給源2的正直流電力線21a與接地的真空室Ml連接。此外，直流電力供給源2的負(fù) 直流電力線21b被分支，分別與第一放電電路El的輸出線13a、1 連接。在此情況下，從負(fù) 直流電力線21b上引出的分支線22a、22b上分別設(shè)有與電橋電路13的開關(guān)晶體管SWll SW14連動動作的開關(guān)晶體管SW21、SW22 (參照圖1)。兩個開關(guān)晶體管SW21、SW22的通斷切換可通過控制裝置C，經(jīng)未圖示的輸出振蕩 用驅(qū)動電路控制，例如，在第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14處于接通狀態(tài)下，通過第一放 電電路El對一方的靶Tl提供電力時，開關(guān)晶體管SW21被接通，通過第二放電電路E2對另 一方的靶T2提供規(guī)定電力(參照圖2)。并在把真空室Ml保持在規(guī)定真空度上的狀態(tài)下，經(jīng)過未圖示的氣體導(dǎo)入裝置以 一定流量導(dǎo)入Ar等氣體的同時，在通過第一及第二放電電路El、E2向一對靶Tl、T2輸出、 濺蝕各靶Tl、T2情況下，例如第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14—接通(此時，第二及第 三開關(guān)晶體管SW12、SW13處于切斷狀態(tài))，放電電流Iac通過第一放電電路El從1方的靶 Tl提供給另一方的靶T2的同時，開關(guān)晶體管SW21 —接通(這時，開關(guān)晶體管SW21處于切 斷狀態(tài))，放電電流Idc通過第二放電電路E2，從接地的真空室Ml提供給另一方的靶T2。接著，當(dāng)把第一放電電路El的第一及第四開關(guān)晶體管SW11、SW14和第二及第三 開關(guān)晶體管SW12、SW13的通斷定時反轉(zhuǎn)時，也可使第二放電電路E2的各開關(guān)晶體管SW21、 SW22的通斷定時反轉(zhuǎn)，以規(guī)定的頻率對一對靶Tl、T2輸出。這樣一來，就可使各靶Tl、T2 交替切換為陽極電極及陰極電極，輝光放電產(chǎn)生于陽極電極及陰極電極以及陰極電極和接 地間，形成等離子氣氛，濺蝕各靶Tl、T2。如上所述，本實(shí)施方式的電源裝置E除在一對靶Tl、T2間有放電電流Iac的流動路徑之外，在一方的靶Tl或T2和接地間也有放電電流Idc的流動路徑。因此，當(dāng)采用現(xiàn)有 技術(shù)，放電電流僅在一對靶間流動的情況下，輸出頻率低時等離子僅集中出現(xiàn)在被輸出的 靶前方，與之相反，在本實(shí)施方式的電源裝置E中，等離子P生成于兩個靶Tl、T2的整個前 方(參照圖1)。其結(jié)果是當(dāng)在基板S表面上形成規(guī)定薄膜時，很容易實(shí)現(xiàn)該膜厚分布的均 勻化。而在第二放電電路E2中，優(yōu)選把輸出短路用的開關(guān)晶體管SW23設(shè)定的正、負(fù)直 流電力線21a、21b間，與上述第一放電電路El相同，使對靶Tl、T2輸出時產(chǎn)生的開關(guān)損耗 僅在開關(guān)晶體管SW23上產(chǎn)生。不過，在上述輝光放電期間，有時會因某種原因產(chǎn)生電弧放電(異常放電)，第二 放電電路E2有可能因?yàn)楫惓７烹姇r產(chǎn)生的反向電流而受到損傷。為此，在正直流電力線 21a上設(shè)置了以接地側(cè)作為陰極的二極管對。此外，由于直流電力供給源1、2的輸出具有恒壓特性，因而與電感成分相比，電容 成分(電容)占支配地位。如上所述，一旦電容成分(電容)占據(jù)支配地位，由于產(chǎn)生電弧 放電時等離子負(fù)載一側(cè)的電阻變小，因而通過輸出與等離子負(fù)載的耦合可從電容成分急劇 向輸出側(cè)釋放。為此，在第一及第二放電電路E1、E2的正、負(fù)直流輸出線IlaUlb以及21a、21b上 設(shè)置了電感值比等離子的電感值大的電感器3，用以限制發(fā)生電弧放電時的單位時間內(nèi)的 電流上升率。此外，為了抑制切換各開關(guān)晶體管SWll SW14及SW21、SW22時產(chǎn)生的過壓，設(shè)置 了與前述電感器3并聯(lián)、彼此間串聯(lián)的二極管4及電阻5。這樣即可以在第一及第二放電電 路El、E2中切換各開關(guān)晶體管SWll SW14及SW21、SW22時(極性反轉(zhuǎn)時)使最初提供 給靶T1、T2的輸出具有恒壓特性，輸出電流逐漸增大，此后，(輸出電流一達(dá)到規(guī)定值)，輸 出即呈恒流特性。其結(jié)果是可防止各電極上極性反轉(zhuǎn)時產(chǎn)生過壓，抑制過流引發(fā)的電弧放 H1^ ο在本實(shí)施方式中，是在正、負(fù)直流輸出線IlaUlb以及21a、21b上分別設(shè)置了電 感器3、二極管4以及電阻5的，但也可在直流輸出線IlaUlb以及21a、21b中的任意一方
上設(shè)置。此外，在本實(shí)施方式中是以第二放電電路E2擁有與第一放電電路El不同的直流 電力源2加以說明的，但并不局限于此。若參照圖3加以說明，則變形例涉及的第二放電電 路E20是把從第一放電電路El的直流電力供給源1引出的正直流輸出Ila分支后接地的 裝置，也可設(shè)定為由以下構(gòu)成在分支線30上設(shè)置電阻31，或者在分支線30上具有與電阻 32并聯(lián)連接的開關(guān)元件33 (分支電路)。在此情況下，作為電阻31、32的電阻值，可根據(jù)使 用濺鍍裝置M形成薄膜時通過第一放電電路El提供的電力大小適當(dāng)選擇。這樣就可簡化 電源裝置E的電路構(gòu)成，并可通過減少元件個數(shù)實(shí)現(xiàn)低成本化。還有，本實(shí)施方式是以通過一個交流電源對設(shè)置在真空室Ml內(nèi)的一對靶T1、T2輸 出時為例加以說明的，但并不局限于此。本發(fā)明的電源裝置E既可適用于對真空室內(nèi)與基 板S相對設(shè)置、等間隔并列設(shè)置的多個形狀相同的靶中各對成對的靶分配同一結(jié)構(gòu)的電源 裝置Ε，以規(guī)定的頻率對各靶外加AC脈沖電位的裝置，也可適用于利用多臺交流電源對一 對靶輸出的情況。

圖1是本發(fā)明的交流電源的構(gòu)成示意圖。圖2是本發(fā)明的交流電源的輸出控制說明圖。圖3是本發(fā)明的交流電源的變形例的構(gòu)成示意圖。附圖標(biāo)記說明1、2、直流電力供給源，12、電橋電路，3、電感器，4、24、二極管，5、電阻，E、電源裝 置，E1、第一放電電路，E2、第二放電電路，M、濺鍍裝置，Ml、真空室，Sffll SW15、開關(guān)晶體 管(開關(guān)元件)，SW21 SW23，開關(guān)晶體管(開關(guān)元件)，Tl、T2、電極(靶)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，設(shè)置有第一放電電路，其對與等離子接觸的一對電極 以規(guī)定的頻率交替外加規(guī)定電位；第二放電電路，其對前述一對電極中未接收從第一放電 電路的輸出的電極和接地間外加規(guī)定電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于前述第一放電電路具有直流電力供 給源和由連接在前述直流電力供給源的正、負(fù)直流輸出間的開關(guān)元件構(gòu)成的電橋電路，通 過控制前述電橋電路的各開關(guān)元件的動作，對前述一對電極輸出；前述第二放電電路設(shè)置 有另一直流電力供給源，前述另一直流電力供給源的正直流輸出端接地，負(fù)直流輸出端經(jīng) 與前述電橋電路的開關(guān)元件的動作連動的另一開關(guān)元件與前述一對電極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，前述第一放電電路具有直流電力供給源和由連接 在前述直流電力供給源的正、負(fù)直流輸出間的開關(guān)元件構(gòu)成的電橋電路，通過控制前述電 橋電路的各開關(guān)元件的動作，對前述一對電極輸出；其特征在于前述第二放電電路是分支電路，其將前述直流電力供給源的正直流輸出分支后接地； 前述分支電路由電阻或電阻與開關(guān)元件并聯(lián)而構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于前述第二放電電路在其正直流 輸出上設(shè)置有以接地一側(cè)為陰極的二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于前述第一及第二各放電 電路具有設(shè)置在從前述直流電力供給源到電橋電路的正、負(fù)直流輸出中的至少一方上的電 感器，以及與前述電感器串聯(lián)連接、發(fā)生過壓時短路前述電感的二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的電源裝置，其特征在于前述電極是設(shè)置在實(shí)施 濺射法的處理室內(nèi)的靶。
全文摘要
提供一種電源裝置，其即使在以低頻對成對的靶外加脈沖電位時也能輕松地實(shí)現(xiàn)在基板表面形成薄膜時的膜厚分布均勻化。本發(fā)明的電源裝置(E)設(shè)置有第一放電電路(E1)，其以規(guī)定的頻率對與等離子接觸的一對靶(T1)、(T2)交替外加規(guī)定的脈沖電位；第二放電電路(E2)，其對前述一對靶中未接收從第一放電電路的輸出的靶和接地間外加規(guī)定的脈沖電位。
文檔編號H02M7/5387GK102084024SQ200980125400
公開日2011年6月1日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者依田英德, 堀下芳邦, 戶田健夫, 松原忍, 柳谷好男 申請人:株式會社愛發(fā)科