專利名稱：等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法，尤其指一種 應(yīng)用等離子體成分光學(xué)放射光譜儀監(jiān)控被脈沖等離子體解離的活性物種 間的光譜強(qiáng)度，并經(jīng)由等離子體調(diào)變程序裝置計算活性物種間的光譜強(qiáng)度 比值，主動調(diào)變脈沖電源參數(shù)，可在微晶硅沉積的范圍內(nèi)獲得高沉積速率， 并實時掌控最佳薄膜沉積質(zhì)量的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
按，微晶硅Oic-Si)薄膜可應(yīng)用于串迭式(tandem)的硅薄膜型太陽電池 結(jié)構(gòu)，具有提高薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點； 一般是由等離子體 輔助氣相沉積(PECVD)技術(shù)可以獲得微結(jié)晶硅薄膜，然而受限于低的沉積 速率，且不易得到高的結(jié)晶組織，因此造成應(yīng)用上的重大瓶頸，例如產(chǎn)量 低、結(jié)晶率低等；尤其，薄膜太陽電池所需的微晶硅薄膜膜厚達(dá)l-2pm， 其沉積工藝時間長，因此亟需有效地提高其沉積速率與結(jié)晶質(zhì)量。
公知等離子體輔助氣相沉積技術(shù)往往采用高頻脈沖電源(High frequency pulse power)可抑制連續(xù)式高頻電源所產(chǎn)生的大量活性物種 (radicals)因聚合作用形成分子粉末(powder)，并于沉積表面造成非晶硅薄 膜的情形。公知日本公開發(fā)明專利申請?zhí)朖P20030421313號「硅薄膜太陽電池的 制造方法」，如圖1所示，其借著預(yù)先選擇不同沉積階段的脈沖等離子體 作用時間比Pr(等離子體開放(ON)時間/(等離子體開放(ON)時間+等離子體 關(guān)閉(OFF)時間))，于沉積工藝初始時間T1內(nèi)，采用較小的等離子體作用 時間比Prl，待微晶硅在較低的沉積速率下形成起始層后，再于工藝后期 時間T2內(nèi)采用較高的等離子體作用時間比Pr2，提高薄膜沉積速率完成整 層，以獲得高沉積速率的微晶硅薄膜，可應(yīng)用于制作高效率太陽電池。
惟，于微晶硅沉積工藝中，例如硅烷氣體(SiH4)及氫氣(H2)等被等 離子體解離的實際比率，動態(tài)地會影響微晶硅薄膜的沉積速率與結(jié)晶率， 前述該日本公開專利借著選擇分段脈沖等離子體作用時間比，分階段地控 制上述兩種氣體被解離的比值，雖可靜待地達(dá)到提高微晶硅薄膜沉積速率 與均勻性的目的，然而卻無法對薄膜沉積工藝中的解離氣體成分變化予以 監(jiān)控及量化分析；圖1僅顯示預(yù)設(shè)兩段式工藝時間T及等離子體作用時間 比Pr，然實際應(yīng)用時，如要獲得最佳沉積速率，必須精確細(xì)分更多段脈沖 等離子體作用時間比，且只能預(yù)設(shè)多階段的工藝條件，導(dǎo)致實際應(yīng)用與操 作復(fù)雜化；此外，該公知專利屬于開回路系統(tǒng)，等離子體中工藝氣體被解 離比率于長時間薄膜沉積工藝以及大量生產(chǎn)中，易因氣流場擾動、電極表 面沉積等等因素造成差異性，也會影響原預(yù)設(shè)工藝條件的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致無 法得到預(yù)期的薄膜沉積質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法，可實時監(jiān)控偵測及分析活性物種的光譜并計算光譜強(qiáng)度比值，以調(diào)變適當(dāng)?shù)拿} 沖電源參數(shù)，在高沉積速率下，將微晶硅工藝穩(wěn)定控制在結(jié)晶成長區(qū)域內(nèi)， 可避免硅薄膜非晶硅組織的成長，以獲得優(yōu)質(zhì)的微晶硅薄膜。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其包含: 一等離子體薄膜沉積裝置，可供輸入脈沖電源與工藝氣體，由脈沖電 源與工藝氣體作用產(chǎn)生等離子體放電，且可解離復(fù)數(shù)的活性物種，以進(jìn)行 薄膜沉積工藝；以及
一等離子體工藝監(jiān)控裝置，包括
一等離子體成分光學(xué)放射光譜儀，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光 譜強(qiáng)度；
一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置，與該等離子體成分光學(xué)放射光譜儀及 脈沖電源連接，用以計算光譜強(qiáng)度比值并據(jù)以調(diào)變脈沖電源參數(shù)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該等離子體薄膜沉積裝置 可為等離子體輔助化學(xué)氣相沉積裝置。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該復(fù)數(shù)的活性物種為氫氣 (H"及硅垸氣體(SiH*)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該輸入的工藝氣體包括氫 氣(H2)及硅烷氣體(SiH4)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該脈沖電源參數(shù)為脈沖電 源的脈沖等離子體作用時間。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該脈沖電源參數(shù)包括脈沖 電源的功率。本發(fā)明提供的等離子體輔助薄膜沉積方法，其包含
提供一等離子體薄膜沉積裝置，可供輸入脈沖電源與工藝氣體，由脈 沖電源與工藝氣體作用產(chǎn)生等離子體放電，且可解離復(fù)數(shù)的活性物種，以 進(jìn)行薄膜沉積工藝；以及
提供一等離子體工藝監(jiān)控裝置，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光譜
強(qiáng)度并予以計算復(fù)數(shù)活性物種間的光譜強(qiáng)度比值r，且依據(jù)該比值調(diào)變脈
沖電源參數(shù)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該等離子體工藝監(jiān)控裝置
包括
一等離子體成分光學(xué)放射光譜儀，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光 譜強(qiáng)度；以及
一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置，與等離子體成分光學(xué)放射光譜儀及脈 沖電源連接，依據(jù)計算該復(fù)數(shù)活性物種的光譜強(qiáng)度比值調(diào)變脈沖電源參 數(shù)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該復(fù)數(shù)的活性物種為氫氣
(H"及硅烷氣體(SiH*)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該輸入的工藝氣體包括氫 氣(H2)及硅烷氣體(SiH4)。
所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，定義薄膜沉積工藝中開始
發(fā)生非晶硅組織時活性物種之間光譜強(qiáng)度比值(SiH"H"T^礎(chǔ)。n為結(jié)晶轉(zhuǎn)
換值R;此一定值為判斷沉積是否為微晶硅薄膜的準(zhǔn)則，將與沉積工藝中 等離子體工藝監(jiān)控裝置監(jiān)測所得的光譜強(qiáng)度比值F(SiH*/H*)Proeess進(jìn)行相互比較。
所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中-
若工藝中光譜強(qiáng)度比值r大于該結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，則通過該脈沖等離子
體調(diào)變程序裝置調(diào)變降低脈沖等離子體作用時間，可避免硅薄膜非晶硅組
織的成長；
若工藝中光譜強(qiáng)度比值r小于該結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，則通過該脈沖等離子 體調(diào)變程序裝置調(diào)變提高脈沖等離子體作用時間，可在微晶硅沉積的范圍 內(nèi)獲得高沉積速率。
所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該脈沖等離子體調(diào)變程序 還可相互組合調(diào)變脈沖電源的功率或脈沖等離子體作用時間。
所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該脈沖等離子體作用時間 的調(diào)變程序依據(jù)以下所示線性計算式計算得出
tn+1=tn+k*tn*(R-r)/R;
其中，
n等于或大于0的整數(shù)； Ui是下一個新的脈沖等離子體作用時間； tn是目前脈沖等離子體作用時間； k是系統(tǒng)特性修正權(quán)值； R是結(jié)晶轉(zhuǎn)換值；
r是工藝中活性物種間的光譜強(qiáng)度比值。


圖1是公知日本公開發(fā)明專利申請?zhí)朖P20030421313號「硅薄膜太陽 電池的制造方法」的階段式脈沖等離子體作用時間比Pr與沉積工藝時間T 曲線圖。
圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
圖3是本發(fā)明的等離子體工藝監(jiān)控裝置所偵測的活性物種的光譜圖。
圖4是本發(fā)明線性調(diào)變脈沖等離子體作用時間的曲線圖。
圖5是本發(fā)明的方法流程圖。 附圖中主要標(biāo)記符號說明
10-等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)
20- 等離子體薄膜沉積裝置
21- 腔體
211- 工藝反應(yīng)氣體入口
212- 氣體出口
213- 透視窗
22- 上電極
23- 下電極
24- 脈沖電源
25- 基板
26- 加熱器
27- 等離子體放電 30-等離子體工藝監(jiān)控裝置3 1-等離子體成分光學(xué)放射光譜儀
32-脈沖等離子體調(diào)變程序裝置 n-等于或大于0的整數(shù) Ur下一個新的脈沖等離子體作用時間 V目前脈沖等離子體作用時間 k-系統(tǒng)特性修正權(quán)值 R-結(jié)晶轉(zhuǎn)換光譜強(qiáng)度比值 r-活性物種的目前測得的光譜強(qiáng)度比值 tO-脈沖等離子體作用時間初始值
具體實施例方式
為能對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)目的和功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)同，配合附圖 詳細(xì)說明如后。
以下將參照附圖來描述本發(fā)明為達(dá)成目的所使用的技術(shù)手段與功效， 而以下附圖所列舉的實施例僅為輔助說明，本發(fā)明的技術(shù)手段并不限于所 列舉的附圖。
請參閱圖2所示，本發(fā)明提供的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)10，其主 要系由一等離子體薄膜沉積裝置20以及一等離子體工藝監(jiān)控裝置30構(gòu) 成。
該等離子體薄膜沉積裝置20可為等離子體輔助化學(xué)氣相沉積裝置， 如圖2所示，其包括一腔體21，該腔體21具有一工藝反應(yīng)氣體入口 211 以及一氣體出口212，于該腔體21內(nèi)設(shè)有一上電極22及一下電極23，該上電極22及與脈沖電源24 —端連接，該下電極23上可承載沉積薄膜的 基板25，使該基板25位于該上電極22及下電極23間，再于該下電極23 下方設(shè)置有一加熱器26，同時，該腔體21、下電極23與脈沖電源24另 一端連接；由一氣體供應(yīng)裝置(圖中未示出)將薄膜沉積工藝所需的氣體， 一般為氫氣(H2)及硅垸氣體(SiH4)經(jīng)由該工藝反應(yīng)氣體入口 211輸入該 腔體21內(nèi)，同時通過脈沖電源24將脈沖電源送入腔體21內(nèi)，于該上電 極22及下電極23間與反應(yīng)氣體產(chǎn)生等離子體放電26，且可解離出氫氣(H" 及硅烷氣體(SiH*)等的活性物種，同時由該加熱器26對基板25加熱， 使達(dá)到工藝所需溫度，而于該基板25表面進(jìn)行薄膜沉積；至于薄膜沉積 后，該腔體21內(nèi)所殘余的氣體以及沉積反應(yīng)所生成的氣體，則由該腔體 21的氣體出口 212排出，該氣體出口 212連通真空抽氣裝置(圖中未示出)， 例如真空泵等裝置，以輔助將殘余氣體快速抽離該腔體21。
本發(fā)明的特點在于該等離子體工藝監(jiān)控裝置30，其是由一等離子體成 分光學(xué)放射光譜儀31以及一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置32所構(gòu)成，該等 離子體成分光學(xué)放射光譜儀31用以偵測分析活性物種的光譜強(qiáng)度，該脈 沖等離子體調(diào)變程序裝置32則與該等離子體成分光學(xué)放射光譜儀31及脈 沖電源24連接，用以計算該等離子體成分光學(xué)放射光譜儀31所解析的不 同活性物種的光譜強(qiáng)度，并據(jù)以計算彼此間光譜強(qiáng)度比值r，進(jìn)行調(diào)變脈 沖電源參數(shù)，例如脈沖等離子體作用時間以及脈沖電源的功率等等；如圖 3所示所解析出的光譜，是影響微晶硅薄膜沉積速率與薄膜質(zhì)量的兩個主 要光譜值， 一為波長414nm屬于硅烷氣體活性物種(SiH"的光譜強(qiáng)度，另 一則是波長656nm屬于氫氣活性物種(H^的光譜強(qiáng)度。如薄膜沉積工藝相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人士所知，當(dāng)硅垸氣體(SiH"光譜強(qiáng)度 愈高，微晶硅薄膜沉積速率愈高，然而薄膜組織則易轉(zhuǎn)換為非晶硅組織； 反之，如氫氣活性物種(H"光譜強(qiáng)度愈高，則愈容易獲得良好的微結(jié)晶組 織，但沉積速率將漸趨減少。
其中，定義薄膜沉積工藝中開始發(fā)生非晶硅組織時活性物種之間光譜 強(qiáng)度比值(SiPP/H"T,iti。n為結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R;此一定值為判斷沉積是否為微 晶硅薄膜的準(zhǔn)則，將與沉積工藝中等離子體工藝監(jiān)控裝置監(jiān)測所得的光譜 強(qiáng)度比值F(SiH"H"Pr。，進(jìn)行相互比較。
當(dāng)工藝中所測得的光譜強(qiáng)度比值r大于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，雖有高的沉積 速率，然而因等離子體中的硅垸氣體活性物種(SiH"離子量增多易聚合，
進(jìn)而形成粉末于沉積表面，以致于生成非晶硅薄膜組織。
基于以上所述因素可知，由控制薄膜沉積工藝中活性物種間的光譜強(qiáng)
度比值r，使之盡量接近而不大于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，可在兼顧薄膜結(jié)晶質(zhì)量 下獲得最高的微晶硅薄膜沉積速率。
本發(fā)明所提供的等離子體工藝監(jiān)控裝置30，是由該等離子體成分光學(xué) 放射光譜儀31實時監(jiān)控薄膜沉積工藝的硅垸氣體活性物種(SitP)與氫氣 活性物種(H"等活性物種的光譜強(qiáng)度，經(jīng)由該脈沖等離子體調(diào)變程序裝置 32計算活性物種間的光譜強(qiáng)度比值r，依據(jù)調(diào)變過程進(jìn)行調(diào)變脈沖電源參 數(shù)，以控制薄膜沉積速率及沉積質(zhì)量；如前所述，該脈沖電源參數(shù)包括脈 沖等離子體作用時間、脈沖電源的功率等等，針對調(diào)變脈沖電源的等離子 體作用時間(t)而言，其調(diào)變程序如圖4所示是依據(jù)以下所示線性計算式計 算得出<formula>formula see original document page 14</formula>
N是等于或大于O的整數(shù)；
tn+1是下一個新的脈沖等離子體作用時間；
tn是目前脈沖等離子體作用時間； k是系統(tǒng)特性修正權(quán)值； R是結(jié)晶轉(zhuǎn)換值；
R是工藝中活性物種間的光譜強(qiáng)度比值。
其中該系統(tǒng)特性修正權(quán)值k大于O，依不同等離子體系統(tǒng)修正。 其中該n等于0時，tO設(shè)定為薄膜沉積工藝開始的脈沖等離子體作 用時間初始值。
請參閱圖5所示本發(fā)明提供的等離子體輔助薄膜沉積方法的流程50， 其包括下列步驟
51:薄膜沉積工藝開始；
52:設(shè)定一較低的脈沖電源的等離子體作用時間初始值tO，該等離子 體作用時間初始值tO是依據(jù)工作經(jīng)驗值定出，雖然沉積速率較低，但可確
保獲得微晶硅薄膜組織；
53:以初始或調(diào)變后的脈沖電源等離子體作用時間tn進(jìn)行沉積工藝(步 驟53)，并判斷是否完成薄膜沉積(步驟54);
若完成薄膜沉積工藝則至結(jié)束薄膜沉積(步驟56)，然若還未完成薄膜 沉積工藝則進(jìn)入步驟55所示該等離子體工藝監(jiān)控流程進(jìn)行脈沖等離子體 作用時間的調(diào)變，該等離子體工藝監(jiān)控流程55包括551:偵測分析并計算工藝中活性物種的光譜強(qiáng)度比值r;
552:比較目前工藝中光譜強(qiáng)度比值r及結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R;
553:判斷目前光譜強(qiáng)度比值r是否大于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R;
沉積工藝進(jìn)行中，當(dāng)目前光譜強(qiáng)度比值r大于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，表示已 在非晶硅組織成長區(qū)域，因此此時等離子體作用時間過高，必須重新設(shè)定 為初始的等離子體作用時間tQ (步驟554，以確?；刂翞槲⒕Ч杞M織成長區(qū) 域，此步驟是由圖2所示該脈沖等離子體調(diào)變程序裝置32執(zhí)行)；
反之，若目前光譜強(qiáng)度比值r不大于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，則進(jìn)入第二階段 判斷(步驟555);
555:判斷目前光譜強(qiáng)度比值r是否等于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R;
當(dāng)目前光譜強(qiáng)度比值r等于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R時，表示目前在微晶硅薄膜 成長區(qū)域，且具有高的沉積速率，因此保持目前的脈沖等離子體作用時間 值，不進(jìn)行調(diào)變，且回到步驟53的薄膜沉積工藝；
556:進(jìn)入本步驟即光譜強(qiáng)度比值r小于結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，代表目前雖在 微晶硅薄膜成長區(qū)域，但沉積速率慢，因此可以調(diào)變增加脈沖等離子體作 用的時間(步驟556)，以提高沉積速率；
依據(jù)線性計算式V產(chǎn)tn+k * tn * (R-r)/R計算必須調(diào)變的新的等離子體 作用時間，取代目前的等離子體作用時間(步驟557)，再回到步驟53的薄 膜沉積工藝；
如此持續(xù)監(jiān)測等離子體中活性物種間的光譜強(qiáng)度比值調(diào)變脈沖等離 子體作用時間，使FR以保持在最高沉積速率下的微晶硅薄膜成長，直至 完成整個薄膜沉積工藝結(jié)束(步驟56)。綜上所述，本發(fā)明提供的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法，其特點 在于具有一等離子體工藝監(jiān)控裝置，可監(jiān)控被脈沖等離子體解離的活性物 種的光譜強(qiáng)度并計算活性物種間的光譜強(qiáng)度比值，主動調(diào)變脈沖電源的等 離子體作用時間，使在微晶硅沉積的范圍內(nèi)獲得最高沉積速率，以增進(jìn)薄 膜沉積產(chǎn)能，必須強(qiáng)調(diào)說明的是，除前調(diào)變等離子體作用時間的方法外， 亦可以相互組合調(diào)變脈沖電源中的功率，依前述的脈沖等離子體調(diào)變程序 進(jìn)行；再者，本發(fā)明屬于閉回路系統(tǒng)，應(yīng)用等離子體成分光學(xué)放射光譜儀 偵測因氣流場擾動、電極表面沉積等等因素所造成解離效果的變異并予以
量化計算光譜強(qiáng)度比值變化r,可實時調(diào)變脈沖電源的工藝參數(shù)，如等離 子體作用時間(Plasma duty time)與輸出功率(Power)等等，具有穩(wěn)定的長時 間的微晶硅薄膜沉積工藝優(yōu)點，相較于公知技術(shù)須以預(yù)先設(shè)定多階段的工 藝條件的設(shè)定方式，本發(fā)明確實可更精確地依照等離子體中的解離氣體成 分比率，調(diào)變微晶硅沉積薄膜工藝參數(shù)以獲得最高沉積率，且避免公知技 術(shù)造成工藝設(shè)定上復(fù)雜化的問題，具有功效上的增進(jìn)。
惟以上所述，僅為本發(fā)明的實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明所實 施的范圍。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于 本發(fā)明權(quán)利要求涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其包含一等離子體薄膜沉積裝置，供輸入脈沖電源與工藝氣體，由脈沖電源與工藝氣體作用產(chǎn)生等離子體放電，且可解離復(fù)數(shù)的活性物種，以進(jìn)行薄膜沉積工藝；以及一等離子體工藝監(jiān)控裝置，包括一等離子體成分光學(xué)放射光譜儀，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光譜強(qiáng)度；一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置，與該等離子體成分光學(xué)放射光譜儀及脈沖電源連接，用以計算光譜強(qiáng)度比值并據(jù)以調(diào)變脈沖電源參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該等離 子體薄膜沉積裝置為等離子體輔助化學(xué)氣相沉積裝置。
3、 如權(quán)利要求1所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該復(fù)數(shù) 的活性物種為氫氣(H"及硅垸氣體(SiH*)。
4、 如權(quán)利要求3所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該輸入 的工藝氣體包括氫氣(H2)及硅烷氣體(SiH4)。
5、 如權(quán)利要求1所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該脈沖 電源參數(shù)為脈沖電源的脈沖等離子體作用時間。
6、 如權(quán)利要求1所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該脈沖 電源參數(shù)包括脈沖電源的功率。
7、 一種等離子體輔助薄膜沉積方法，其包含提供一等離子體薄膜沉積裝置，供輸入脈沖電源與工藝氣體，由脈沖 電源與工藝氣體作用產(chǎn)生等離子體放電，且可解離復(fù)數(shù)的活性物種，以進(jìn) 行薄膜沉積工藝；以及提供一等離子體工藝監(jiān)控裝置，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光譜強(qiáng)度并予以計算復(fù)數(shù)活性物種間的光譜強(qiáng)度比值r，且依據(jù)該比值調(diào)變脈 沖電源參數(shù)。
8、 如權(quán)利要求7所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該等離 子體工藝監(jiān)控裝置包括一等離子體成分光學(xué)放射光譜儀，用以偵測分析該復(fù)數(shù)活性物種的光譜強(qiáng)度；以及一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置，與等離子體成分光學(xué)放射光譜儀及脈 沖電源連接，依據(jù)計算該復(fù)數(shù)活性物種的光譜強(qiáng)度比值調(diào)變脈沖電源參 數(shù)。
9、 如權(quán)利要求7所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該復(fù)數(shù) 的活性物種為氫氣(H"及硅烷氣體(SiH*)。
10、 如權(quán)利要求9所述的等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)，其中，該輸入 的工藝氣體包括氫氣(H2)及硅烷氣體(SiH4)。
11、 如權(quán)利要求9所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，定義薄 膜沉積工藝中開始發(fā)生非晶硅組織時活性物種之間光譜強(qiáng)度比值 (Si『/H"T,ito為結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R;此一定值為判斷沉積是否為微晶硅薄膜 的準(zhǔn)則，將與沉積工藝中等離子體工藝監(jiān)控裝置監(jiān)測所得的光譜強(qiáng)度比值 r=(SiH*/H* V。固進(jìn)行相互比較。
12、 如權(quán)利要求ll所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中 若工藝中光譜強(qiáng)度比值r大于該結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，則通過該脈沖等離子體調(diào)變程序裝置調(diào)變降低脈沖等離子體作用時間，避免硅薄膜非晶硅組織 的成長；若工藝中光譜強(qiáng)度比值r小于該結(jié)晶轉(zhuǎn)換值R，則通過該脈沖等離子 體調(diào)變程序裝置調(diào)變提高脈沖等離子體作用時間，在微晶硅沉積的范圍內(nèi) 獲得高沉積速率。
13、 如權(quán)利要求8所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該脈沖 等離子體調(diào)變程序相互組合調(diào)變脈沖電源的功率或脈沖等離子體作用時 間。
14、 如權(quán)利要求12所述的等離子體輔助薄膜沉積方法，其中，該脈沖等離子體作用時間的調(diào)變程序依據(jù)以下所示線性計算式計算得出tn+1=tn+k*tn*(R-r)/R;其中，n等于或大于0的整數(shù)；tn+1是下一個新的脈沖等離子體作用時間；tn是目前脈沖等離子體作用時間；k是系統(tǒng)特性修正權(quán)值；R是結(jié)晶轉(zhuǎn)換值；r是工藝中活性物種間的光譜強(qiáng)度比值。
全文摘要
一種等離子體輔助薄膜沉積系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)主要由一等離子體薄膜沉積裝置以及一等離子體工藝監(jiān)控裝置構(gòu)成，該等離子體薄膜沉積裝置可供輸入脈沖電源與工藝反應(yīng)氣體，由脈沖電源與工藝反應(yīng)氣體作用產(chǎn)生等離子體放電解離工藝反應(yīng)氣體成活性物種，以進(jìn)行薄膜沉積工藝；該等離子體工藝監(jiān)控裝置包括一等離子體成分光學(xué)放射光譜儀以及一脈沖等離子體調(diào)變程序裝置，由該等離子體成分光學(xué)放射光譜儀偵測等離子體成分中活性物種的光譜強(qiáng)度值，再經(jīng)由脈沖等離子體調(diào)變程序裝置計算活性物種間的光譜強(qiáng)度比值，據(jù)以調(diào)變適當(dāng)?shù)拿}沖電源等離子體作用時間及功率，可在微晶硅沉積的范圍內(nèi)獲得高沉積速率，并實時掌控最佳薄膜沉積質(zhì)量。
文檔編號C23C16/515GK101413115SQ20071018161
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者吳慶輝, 張志振, 李升亮, 杜陳忠, 梁沐旺, 羅展興, 黃振榮 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院