[发明专利]溅镀装置用交流电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种为溅镀装置提供双极性脉冲电力的溅镀装置用交流电源。

背景技术

提供双极性脉冲电力的交流电源，应用于例如在处理基板表面上形成预定薄膜的溅镀装置。对于这种交流电源，已知的是包括由设置在直流电供给源和负载之间的4个开关元件(MOSFET)构成的桥式电路。如果使该桥式电路的各个开关元件适时启动，以预定频率彼此极性反转地向作为输出端(电极)的一对靶施加任意的脉冲电压，则各个靶的极性彼此切换正电极和负电极。由此，使正电极和负电极间发生辉光放电并生成等离子，溅镀各个靶(参考例如专利文献1)。

公知的是在这样的辉光放电中，会由于某些原因导致发生电弧放电(异常放电)。如发生电弧放电，则由于等离子(负载)的电阻抗急速减小，将引起输出电压急速降低，伴随输出电流急速增加。此处，靶尤其是为铝等金属材质时，如在靶间局部发生高电弧电流值的电弧放电，则靶被融化，而靶融化后放出的物质将附着在处理基板的表面上，使处理基板的表面形成微粒或溅斑(数μm～数百μm大小的块儿)，无法良好成膜。

然而，由于直流电供给源的输出一般具有恒定电压特性，所以与电感成分相比，电容成分占据支配地位。因此，发生电弧放电时，等离子负载一侧的电阻抗变小(根据情况，变小到数欧姆以下)，输出和等离子(负载)相结合便通过电容成分向输出侧急速放出。其结果是无法高效地抑制电流上升，这样，便存在短时间(数μS的时间)有过电流通过(即发生电弧放电的每单位时间的电流上升率高)的问题。

对于这种问题的一项解决方案，可想到的是在从直流电供给源到桥式电路的正负输出中的至少一方上，设置电感值比等离子的电感值大的电感器，通过该电感器使来自直流电供给源的输出具有恒定电流特性。

但是，如通过电感器使来自直流电供给源的输出具有恒定电流特性，则由于等离子负载具有电感成分，在各个电极极性反转时电流急速流入等离子负载，导致在此时产生峰状过电压。这样的过电压会有诱发电弧放电的危险。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第3639605号公报

发明内容

发明要解决的问题

鉴于以上内容，本发明要解决的技术问题是提供一种溅镀装置用交流电源，其能通过抑制各个电极极性反转时发生的过电压，来防止诱发电弧放电。

解决技术问题的手段

为了解决上述问题，本发明的溅镀装置用交流电源包括：直流电供给源；以及连接在来自该直流电供给源的正负直流输出之间的由多个开关元件构成的桥式电路，通过所述桥式电路的各个开关元件的切换，以预定频率向与等离子接触的一对电极提供双极性脉冲电力；该交流电源包括：电感器，电感器的电感值大于等离子的电感值，在从所述直流电供给源到所述桥式电路的正负直流输出中的至少一方上；以及缓冲电路，该缓冲电路与所述桥式电路的输入并联。

在本发明中，能够通过在从直流电源到桥式电路的正负输出中的至少一方上，设置电感值比等离子的电感值还大的电感器，来限制发生电弧放电的电流上升。

此处，如通过电感器使直流电供给源的输出具有恒定电流特性，则由于与电极耦合的等离子负载具有电感成分，将因在各个电极的极性反转时电流急速流入等离子负载导致产生峰状过电压。这样的过电压有诱发电弧放电的危险。在本发明中，通过用缓冲电路有效限制各个电极极性反转时的输出电流的上升，能够有效地抑制各个电极极性反转时发生的过电压，能够防止诱发电弧放电。

在本发明中，所述缓冲电路设置在所述电感器和所述桥式电路之间，可由相互串联的二极管及电容和与所述二极管并联的电阻构成。

采用这样的构成，在各个电极极性反转时，直流电供给源的电流不是急速流入等离子负载的电感，而是流入电容去充电，通过该充电电流，缓冲电路的电容的电压缓慢上升，由于输出电流根据该电容电压而稳步上升，从而有效地抑制在各个电极的极性反转时发生过电压。

在本发明中，所述缓冲电路设置在所述电感器和所述桥式电路之间，可设置为由相互串联二极管及电容，和一端连接在所述二极管和所述电容之间，另一端连接在所述直流电供给源和所述电感器之间的电阻构成。

采用该构成，由于缓冲电路的电容的放电电流即使在产生电弧时也会流经电感器，因此，可将缓冲电路的电阻的电阻値设置得更小。从而，加上由上述构成得到的效果，就能够降低缓冲电路的电容的初始电压，由于能够得到进一步抑制上述过电压的效果，所以能够降低缓冲电路的损失，提高该交流电源的效率。