[发明专利]一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置及其方法

说明书

本发明涉及一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法，包括S1：将预制绒的硅片进行清洗和预处理；S2：将去除损伤后的硅片放至装载台的载板后，依次通过装载腔和工艺缓冲腔进入工艺腔；S3：打开抽真空设备，SF₆、O₂和SiCl₄刻蚀气体从线性离子源布气孔均匀的进入工艺腔；S4：打开射频电源和磁场装置，刻蚀气体电离产生等离子体；高能离子在电场作用下垂直地射向样品表面，进行物理轰击，完成硅片在工艺腔内的刻蚀；S5：硅片随着载板从工艺腔依次经过卸载缓冲腔和卸载腔，最后至卸载台被取出。本发明将多个大尺寸线性离子源组合在一起，实现大面积均匀刻蚀。通过装载腔、卸载腔和输送机构的协同作用可以实现硅片的连续动态刻蚀，大大提高了RIE产能。

技术领域

本发明涉及太阳能纳米绒面制造技术领域，尤其涉及一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置及其方法。

背景技术

在晶硅太阳能电池片的制造过程中，为降低硅片表面反射率，减少光损失，往往对硅片表面进行织构化处理，使其表面形成微纳米级别的陷光结构，俗称“制绒”。现有技术中通过RIE制绒工艺因其具有很强的各向异性和较高的刻蚀选比，可制作纳米级别的绒面（小于1um），形成具有低反射率的绒面结构，而作为硅片表面制绒的重要方法。但是利用RIE制绒过程中离子在自偏压作用下轰击硅片表面进行刻蚀时也会对硅片表面造成一定程度的损伤，导致RIE制绒后太阳能电池实际输出的效率还是较低。自偏压的大小与高频射频功率成正比，功率越大，等离子体离化率越高，刻蚀速率越大，同时对硅片表面造成的损伤也越大，在刻蚀效率与刻蚀质量之间，很难兼顾。另外，RIE设备产能低，大多数加工还是处于静态加工，无法实现大面积、高效率刻蚀。

中国专利 CN105133038 A 公开了一种具有高效纳米绒面结构的多晶硅的制备方法及其应用。其步骤主要包括 (1) 反应离子刻蚀制绒；(2) 硅片表面腐蚀。其反应离子刻蚀过程所采用的反应气体为SF₆和O₂的混合气体。通过反应离子刻蚀后，反射率从原始硅片的27.42%降低到8.90%，再经过碱液处理损伤后，表面反射率为12.78%。

中国专利 CN 101478013A 公开了一种反应离子刻蚀制备太阳能电池硅片绒面的方法以及用该方法制造的太阳能电池。具体涉及包含至少两种含卤素的气体和氧化性气体的反应离子刻蚀气体，卤素气体具体包括Cl₂、CF₄、HBr、C₂F₆、SF₆、F₂、CHF₃和NF₃，氧化性气体包括O₂和O₃。利用此反应气体所得到的硅片表面反射率在7.8%~9.5%。

中国专利CN 102534622 A 公开了一种使用等离子体激发形成黑硅的方法，提供了一种实现自动传送装置，包括实现硅片载板、硅片上料和硅片下料。

中国专利 CN 103972015A 公开了链式条件下的双频等离子发生器，这种链式条件下的双频等离子体发生器，结构简单，可实现连续不断的生产条件。

中国专利 CN 104124307A 公开了一种晶硅太阳能电池的反应离子刻蚀工艺及设备，反应离子刻蚀设备包括气体系统和电极平板，具体过程包括：将制绒硅片放入刻蚀设备中，通入反应气体和刻蚀气体对硅片进行刻蚀；通入保护气体与硅片侧壁反应形成保护层，硅片于正面绒面的垂直方向的刻蚀速率大于侧壁的刻蚀速率；其中反应气体为O₂，刻蚀气体为SF₆、保护气体为C₄F₈。利用此反应气体和设备可得到微结构深宽比≥20：1。

中国专利 CN 102280337 A 公开了一种反应离子刻蚀设备及方法，设备包括一接地的真空室，真空室底部可设5~8个多层基片架，刻蚀供气系统包括Ar，O₂，CF₄或Cl₂。