[發明專利]在襯底上RF濺射薄膜期間電弧檢測和抑制的方法

無效

• 申請號: 201110189844.1
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102315073A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: S·T·哈羅蘭
• 申請（專利權）人: 初星太陽能公司
• 主分類號: H01J37/34
• 分類號: H01J37/34;H01J37/302
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術領域

本文中公開的主題一般涉及在襯底上濺射薄膜的方法。更具體地說，本文中公開的主題涉及在襯底上濺射薄膜層期間的電弧抑制的方法。

背景技術

濺射沉積涉及從靶(即材料源)噴出材料以及將噴出的材料沉積在襯底上以形成薄膜。通過將RF或DC功率從電源耦合到等離子體，在沉積期間在濺射室中的靶與襯底之間保持等離子體放電，其中，靶充當在濺射期間具有負電位的陰極。

由于陰極上的電荷累積，有時在靶(即，陰極)與具有陽極電位的室中(例如，室壁、等離子體場、襯底、襯底墊層(substrate?carrier)等)其它材料之間形成電弧。一旦形成后，電弧便能夠持續被供應功率(經電源)并能夠對靶造成嚴重損害。此類損害能夠導致不均勻的層及制造過程中的延遲。

用于DC等離子體的電弧檢測可用，并且通常在將在室內形成的任何電弧的影響降到最低方面表現良好。另外，在某些低頻率AC濺射條件下，形成的任何電弧能夠通過交替陰極的電壓電位而自熄。例如，如果在陰極具有負電位時電弧確實形成，則在陰極交替到正電位時電弧能熄滅，且反之亦然。然而，在AC濺射條件的頻率增大到高功率、高頻率條件(例如，RF濺射)和/或用于氧化物或其它絕緣靶的濺射時，電弧能夠且確實形成。這些電弧能夠擾亂濺射過程，導致單個襯底上和連續制造過程的多個襯底之間薄膜的不均勻性，并損壞靶材料，增大濺射過程的成本。在不希望受限于任何特定理論的情況下，認為高頻條件的性質由于變化的速度而阻止電弧在陰極的電位交替時自熄(即，高頻波的短波長只給電弧留下極短的時期熄滅)。另外，在高頻率操作的大面積沉積室中，阻抗匹配網絡能夠對電弧進行調諧，在仍保持等離子體的同時直接提供功率到電弧。用于大批量制造的這些連續沉積過程不能只依賴功率監視來檢測和消除室中形成的電弧。同樣地，由于等離子體即使在電弧形成后也得以保持，因此，監視DC偏置不可指示電弧。

因此，對于在RF濺射期間檢測電弧的形成和將其對沉積過程的影響降到最低的方法的需要存在，尤其是在大規模、大批量制造過程中。

發明內容

本發明的方面和優點將部分在下面的描述中陳述，或者可從描述而顯而易見，或者可通過本發明的實踐而認識到。

在一個實施例中，概括公開了一種薄膜從半導體靶到襯底上的濺射期間電弧抑制的方法。根據該方法，交流(例如，在大約500kHz到15MHz的頻率)從電源施加到半導體靶以在襯底與半導體靶之間形成等離子體。在從靶延伸的電弧形成時，能夠檢測到電弧特性(arc?signature)，其中電弧特性由從初始濺射等離子體電壓到電弧等離子體電壓的減小的等離子體電壓和從初始濺射反射功率到電弧反射功率的增大的反射功率來同時定義。在識別到電弧特性時，能夠暫時中斷從電源到半導體靶的交流以抑制從靶延伸的電弧。之后，能夠從電源重新施加交流到半導體靶。在一個特定實施例中，能夠利用該方法在玻璃上襯底(superstrate)上形成硫化鎘薄膜層，例如在用于制造基于碲化鎘的薄膜光伏器件的方法期間。

還概括公開了一種用于在薄膜從半導體靶到襯底上的濺射期間的電弧檢測和抑制的濺射系統。該系統能夠包括配置成接納襯底和半導體靶的濺射室。連線到濺射室的電源能夠將交流供應到半導體靶，在襯底與半導體靶之間形成等離子體。電力與濺射室之間的開關能夠配置成在閉合時將交流供應到濺射室，并在打開時中斷到濺射室的交流。一對傳感器能夠安置在濺射室內以在濺射期間測量等離子體電壓和反射功率。

參照下面的描述和隨附權利要求，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解。并入并構成此說明書一部分的附圖示出本發明的實施例，并且與描述一起用于解釋本發明的原理。

附圖說明

在參照附圖的說明書中陳述了針對本領域技術人員的本發明的全面和使能性的公開，包括其最佳模式，其中：

圖1示出示范濺射室的截面圖的一般示意圖；

圖2示出圖1的示范濺射室一角的特寫視圖，其中，在靶與護罩(shield)之間形成電弧；

圖3從圖1的濺射室內示出靶的視圖；

圖4示出另一示范濺射室的截面圖；

圖5示出用于檢測和抑制在圖1的示范濺射室中形成的電弧的系統的一般示意圖；

圖6示出根據一個示例在電弧形成和隨后電弧的抑制時電壓電位的變化；

圖7示出在一個示例中根據電弧的形成由減小的等離子體電壓和增大的反射功率同時定義的示范電弧特性；

圖8示出抑制從靶濺射期間形成的電弧的示范方法的流程圖；