[发明专利]在衬底上RF溅射薄膜期间电弧防止的方法和装置

说明书

技术领域

本文公开的主题一般涉及在衬底上溅射薄膜的方法。更具体地，本文公开的主题涉及在衬底上RF溅射薄膜层期间电弧防止的方法。

背景技术

溅射沉积包括从靶(即，材料源)喷出材料，及将喷出的材料沉积到衬底上以形成膜。通过将来自电源的RF功率或DC功率耦合到等离子体，在沉积期间、在溅射腔室中的靶和衬底之间维持等离子体放电，其中靶在溅射期间用作具有负电势的阴极。

由于在阴极上的电荷积聚，电弧有时能在靶(即，阴极)和具有阳极电势的腔室中的其它材料(例如，腔室壁、等离子体场、衬底、衬底载体等)之间形成。电弧一旦形成，就能持续被供给功率(经由电源)，并能导致对靶的极大损害。此损害能导致不均匀层形成及制造过程的延迟。

用于DC等离子体的电弧检测是可获得的，并且一般在最小化腔室中形成的任何电弧的影响方面工作良好。另外，在某些低频AC溅射条件中，能通过交替阴极的电势来自动熄灭形成的任何电弧。例如，如果在阴极具有负电势时电弧确实形成，则当阴极交替为正电势时电弧能熄灭，反之亦然。然而，当AC溅射条件的频率增加到高功率、高频率条件(例如，RF溅射)时和/或对于氧化物或其它绝缘靶的溅射，电弧能够并确实形成。这些电弧能打断溅射过程，导致在单个衬底上和持续制造过程的多个衬底之间的薄膜的不均匀性，并毁坏靶材料，增加了溅射过程的成本。在不希望由任何具体理论束缚时，认为由于改变的速度而使得：在阴极电势交替时高频条件的本质防止电弧自动熄灭(即，高频波的短波长仅为电弧熄灭留下了非常短的一段时间)。另外，在操作于高频的大面积沉积腔室中，阻抗匹配网络能调谐到电弧，在仍然保持等离子体的同时直接向电弧提供功率。用于大规模制造的这些持续沉积过程不能只是依赖功率监测来检测并消灭腔室中形成的电弧。同样地，监测DC偏压不可以在保持等离子体时(甚至在电弧形成后)指示电弧。

因而，存在对禁止RF溅射期间的电弧形成并最小化它对沉积过程(特别在大尺寸、大规模制造过程中)的影响的方法的需要。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在下面的描述中阐明，或者可从描述中显而易见，或者可通过实践本发明学到。

在从半导体靶向衬底上溅射薄膜期间，一般地提供了电弧防止的方法。能从电源向半导体靶施加交流电流(例如，具有约500kHz-15MHz的频率)，以形成衬底和半导体靶之间的等离子体。此交流电流能被暂时打断足以维持衬底和半导体靶之间的等离子体的一段时间，以禁止在溅射期间电弧形成。

还一般地提供了溅射系统，用于在从半导体靶向衬底上溅射薄膜期间的电弧防止。该系统能包括配置成接纳衬底和半导体靶的溅射腔室。电源能导线连接到溅射腔室，以向半导体靶供给交流电流，从而在衬底和半导体靶之间形成等离子体。在系统中能存在电源和溅射腔室之间的开关，其配置成在闭合时向溅射腔室供给交流电流并在打开时打断到溅射腔室的交流电流。还能存在开关控制，其配置成：打开在电源和溅射腔室之间的开关，以暂时打断从电源到半导体靶的交流电流，从而禁止溅射期间电弧形成，然后闭合开关，以使得交流电流被暂时打断足以维持衬底和半导体靶之间的等离子体的一段时间。

通过参考下面的描述和所附权利要求，将更好理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。并入本说明书及构成其一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

针对本领域普通技术人员的、本发明的全部和可实施的公开(包括其最佳模式)，在参考附图的说明书中阐明，在附图中：

图1示出了示例性溅射腔室的截面图的一般性示意图；

图2示出了图1的示例性溅射腔室的一角的特写视图，在其中，已经在靶和罩之间形成电弧；

图3示出了来自图1的溅射腔室内部的靶的视图；

图4示出了另一个示例性溅射腔室的截面图；

图5示出了用于禁止在图1的示例性溅射腔室中形成的电弧的系统的一般性示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例的、示例性碲化镉薄膜光伏器件的截面图的一般性示意图；以及

图7示出了制造包括碲化镉薄膜光伏器件的光伏模块的、示例性方法的流程图。

在本说明书和附图中重复使用的参考标记是用来代表相同或可比拟的特征或要素。

具体实施方式