[发明专利]一种微波等离子体刻蚀装置及方法

说明书

本发明公开了一种微波等离子体刻蚀装置，包括：真空反应腔室、耦合窗、屏蔽罩和微波传导组件；耦合窗的一侧与真空反应腔室密封连接，耦合窗的另一侧与屏蔽罩密封连接；微波传导组件包括长度可调的同轴天线，同轴天线伸入屏蔽罩内，且同轴天线在屏蔽罩内的长度大于或等于真空反应腔室中刻蚀基体的总高度；通过同轴天线传输微波，以激发真空反应腔室内的反应气体转化为活性等离子体，实现对刻蚀基体的刻蚀。本发明的微波等离子体刻蚀装置具有结构紧凑、等离子体浓度高、设备产能高等优点。同时，本发明还公开了利用上述微波等离子体刻蚀装置进行刻蚀的方法，大大提高了待刻蚀基体的刻蚀效率，并且保证了刻蚀质量。

技术领域

本发明主要涉及微电子加工技术领域，尤其涉及一种用于大产能的太阳能电池硅片的微波等离子体刻蚀装置及方法。

背景技术

随着太阳能电池技术的进步，太阳能电池的光电转换效率正在逐年向上攀登，相应的，太阳能电池的结构也发生了改变。N型双面电池是高效电池的一种，它是基于现有晶硅电池平台上实现高效率、低成本的方法之一，只需在常规晶硅电池产线上增加几道工序即可实现高效电池的生产，其中之一是电池片的周边刻蚀。

常规电池产线上已有的电池片周边刻蚀有干法刻蚀和湿法刻蚀两种。第一代刻蚀是采用干法刻蚀，由于其产能低、使用成本高、且电池结构为单面电池，此工艺已被湿法腐蚀所替代。

现有的干法刻蚀包括射频刻蚀和微波刻蚀两种。太阳能电池工艺中使用的是射频刻蚀，它是采用射频放电模式，其活性气体离化率相对较低，因而导致刻蚀时间长、产能低、刻蚀工艺效果较差等缺点。而微波刻蚀主要用于半导体硅片的刻蚀，主要用于单个硅片表面的图形刻蚀，它是利用微波放电模式，采用矩形波导传输，直接离化真空腔体内的活性气体。虽然该方法的等离子体浓度高，但主要集中在微波耦合窗附近，用于单片刻蚀较好。而对于要求大产能的太阳能电池硅片的刻蚀而言，由于刻蚀工件的高度较高，容易出现上下刻蚀不均匀的现象，导致产品合格率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、等离子体浓度高、生产效率高的微波等离子体刻蚀装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微波等离子体刻蚀装置，包括：真空反应腔室、耦合窗、屏蔽罩和微波传导组件；所述耦合窗的一侧与真空反应腔室密封连接，耦合窗的另一侧与屏蔽罩密封连接；所述微波传导组件包括长度可调的同轴天线，所述同轴天线伸入屏蔽罩内，且同轴天线在屏蔽罩内的长度大于或等于真空反应腔室中刻蚀基体的总高度；通过同轴天线传输微波，以激发真空反应腔室内的反应气体转化为活性等离子体，实现对刻蚀基体的刻蚀。

作为本发明的进一步改进，所述真空反应腔室内设有用于夹持刻蚀基体的夹具，所述夹具在真空反应腔室内绕竖直中心轴旋转。

作为本发明的进一步改进，所述微波传导组件还包括同轴波导、微波头和微波电源；所述同轴波导的一端与屏蔽罩连接，同轴波导的另一端与微波头连接；所述同轴天线的一端与微波头连接，同轴天线的另一端穿过同轴波导以伸入屏蔽罩内；微波头与微波电源连接。

作为本发明的进一步改进，所述同轴天线与微波头的连接处设有波导转换块，通过波导转换块将微波头发射的矩形波导转换为同轴波导。

作为本发明的进一步改进，所述微波头上远离微波电源的端部设有短路活塞，所述短路活塞用于调节微波的反射功率，使微波的反射功率最小。

作为本发明的进一步改进，所述述微波等离子体刻蚀装置还包括真空组件，真空组件与真空反应腔室相连通。

作为本发明的进一步改进，所述微波等离子体刻蚀装置还包括磁场产生组件，所述磁场产生组件位于真空反应腔室相对的外侧，且与耦合窗靠近。