CN113066745A - 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 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
因此，如何克服现有反应离子刻蚀技术产能低、刻蚀过程造成表面损伤大的问题，进一步提高刻蚀产能、减小刻蚀损伤，提供一种环境更加友好的连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何克服现有反应离子刻蚀技术产能低、刻蚀过程造成表面损伤大的问题，进一步提高刻蚀产能、减小刻蚀损伤，提供一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，包括顺次连接的装载台、装载腔、工艺腔、卸载腔和卸载台；
所述工艺腔用于对硅片进行反应离子加工，形成纳米绒面，所述装载腔用于将硅片连续向工艺腔进行输送，所述卸载腔用于将硅片连续从工艺腔进行输出，所述工艺腔与所述装载腔、所述卸载腔均联通，所述工艺腔的进口和出口均设置有密封门阀，所述装载腔、所述卸载腔和所述工艺腔底部均设置有抽真空设备，所述装载腔和所述卸载腔顶部设置有进气设备，所述工艺腔顶部设置有送气装置，
还包括输送机构，所述输送机构包括若干传输滚轮、基板和载板，所述基板对所述载板提供支撑，所述传输滚轮用于带动所述载板沿各腔室输送流程进行传输，所述载板用于固定硅片。
进一步地，所述工艺腔内具有用于将低频射频电源的低频能量传递至载板的基板，所述基板含有铝弹片，所述基板接入低频电源；
所述工艺腔的顶部安装有线性离子源，所述线性离子源的上端与工艺进气设备连接，所述线性离子源与高频射频电源连接，用于分配刻蚀气体同时起辉产生等离子体。
进一步地，所述线性离子源设置为若干个，多个所述线性离子源平行设置组合在一起，所述线性离子源上安装有同步器。
进一步地，所述线性离子源上均匀开设有布气孔，所述布气孔沿所述线性离子源的长度方向设置。
进一步地，所述基板沿传输方向上间隔开设贯穿槽，所述贯穿槽设置在所述基板的边缘，所述传输滚轮设置在所述贯穿槽内，所述传输滚轮的转动带动载板的输送。
进一步地，所述工艺腔与所述装载腔之间设置有工艺缓冲腔，用于调整载板进入工艺腔的运输速度，所述卸载腔与所述工艺腔之间设置有卸载缓冲腔，用于调整载板输出工艺腔的运输速度；所述装载腔、所述工艺腔、所述卸载腔联通，所述装载腔与所述工艺腔之间设置有第一挡板，所述工艺腔与所述卸载腔之间设置有第二挡板。
进一步地，所述载板放置在所述装载台上，所述装载台上设置有能够拿取硅片的机械手，将硅片批量放入载板上。
一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法，具体步骤包括：
S1：将预制绒的硅片进行清洗和预处理，得到去除损伤后的硅片；
S2：将去除损伤后的硅片放至装载台的载板上，载板在传输滚轮的带动下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，直至预定真空值，通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，刻蚀气体从线性离子源布气孔均匀的进入工艺腔，将工艺腔气压维持在预设气压值;
S4：打开射频电源和磁场装置，在强电场作用下，刻蚀气体产生由离子、电子及游离基组合成的等离子体； F游离基与硅原子起化学反应, 形成挥发性物质SF4, 对匀速经过工艺腔的硅片表层进行腐蚀，随后刻蚀过的硅在氧气的作用下形成SixOyFz钝化物堆积在表面形成自掩膜，高能离子在电场环境下, 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装置，最后至卸载台被取出；
S6：载板随着载板返回装置重新回到装载台，并重复以上步骤，实现连续刻蚀。
进一步地，所述S3中SF6与O2的体积比为1：2~3，SF6与SiCl4的体积比为1：0.6~0.9。
本发明所涉及的硅片可以是单晶硅，也可以是多晶硅。
本发明的有益效果为：本发明通过输送机构的设置可以保证运输的快速连续性，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。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀设备的示意图；
图2为本发明实施例中载板的结构示意图；
图3为本发明实施例中线性离子源的结构示意图；
图4为本发明实施例中连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法的示意图；
图5为本发明实施例1基于多晶硅制备的具有纳米绒面的SEM图；
图6为本发明实施例2基于多晶硅制备的具有纳米绒面的SEM图；
图7为传统单硅晶湿法刻蚀的SEM图；
图8为本发明实施例3基于传统单晶硅制绒的基础上制备的具有纳米绒面的SEM图。
附图标记：1、装载台；2、装载腔；21、进气设备； 22、密封门阀； 3、工艺缓冲腔；31、第一挡板；32、第二挡板；33、线性离子源；331、布气孔；36、磁场装置； 35、低频射频电源；34、含有铝弹片的基板；37、高频射频电源；38、送气装置；39、抽真空设备；4、工艺腔；5、卸载缓冲腔；6、卸载腔；7、卸载台；8、载板；9、硅片；10、输送机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
如附图1-4所示的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置包括顺次连接的装载台1、装载腔2、工艺腔4、卸载腔6和卸载台7；工艺腔4用于对硅片9进行反应离子加工，形成纳米绒面，装载腔2用于将硅片9连续向工艺腔4进行输送，卸载腔6用于将硅片9连续从工艺腔4进行输出，工艺腔4与装载腔2、卸载腔6均联通，工艺腔4的进口和出口均设置有密封门阀22。
空载板8放置在装载台1上，装载台1上设置有能够拿取硅片9的机械手，将硅片9批量放入载板8上，当然，也可以人工手动将硅片9放置在载板8上。
还包括输送机构10，输送机构10包括若干传输滚轮、基板和载板8，基板为载板8提供支撑，载板8用于固定硅片9，传输滚轮用于带动载板8沿各腔室的输送流程进行传输。输送机构10还包括返回装置，载板8通过返回装置从卸载台7回到装载台1，从而实现载板8的循环使用。
为实现硅片9连续从大气环境到工艺腔4进行刻蚀，装载腔2、卸载腔6和工艺腔4底部均设置有抽真空设备39，装载腔2和卸载腔6顶部设置有进气设备21，工艺腔4顶部设置有送气装置38，进气设备21为装载腔2和卸载腔6内冲入N2，直至与大气气压一致，抽真空设备39将装载腔2和卸载腔6的气压抽真空至与工艺腔4的气压一致，送气装置38为工艺腔4内送入刻蚀气体。装载腔2可以提供真空环境和大气环境，通过两种环境的不断切换，可以实现硅片9连续地从装载台1输送至工艺缓冲腔3的目的。同样的，卸载腔6也可以提供真空环境和大气环境，通过两种环境的不断切换，从而实现硅片9连续从卸载缓冲腔5输送至卸载台7的目的。本发明通过输送机构10的设置可以保证运输的快速连续性，通过装载腔2、卸载腔6和输送机构10的协同作用可以实现硅片9的连续动态刻蚀，大大提高了RIE产能。
各腔室的基板沿传输方向上间隔开设贯穿槽，贯穿槽设置在基板的边缘，传输滚轮设置在贯穿槽内，传输滚轮的转动带动载板8的输送。具体的，各腔室传输滚轮的转动速度可以单独控制，工艺腔4内若干传输滚轮的转动速度一致，以保证城防硅片9的载板8匀速通过由线性例子源产生的等离子源区域，保证硅片9蚀刻的均匀性，获得预设绒面。工艺缓冲腔3和卸载缓冲腔5内传输滚轮的转动速度可以根据工艺腔4内载板8的输送情况进行调节，若工艺腔4内存在空缺可以适当调高工艺缓冲腔3内传输滚轮的转速，使待蚀刻硅片9快速进入工艺腔4进行蚀刻，提高蚀刻效率。
工艺腔4的顶部安装有线性离子源33，线性离子源33的上端与工艺进气设备21连接，用于分配刻蚀气体同时起辉产生等离子体，线性离子源33与高频射频电源37连接，将通入工艺腔4的刻蚀气体电离，产生等离子体，在本实施例中，工艺抽真空设备39设置在工艺腔4的底部，为工艺腔4提供真空环境。其中，高频射频电源37功率为1500W~2000W，低频射频电源35功率为400W~800W。刻蚀气体为SF6、O2和SiCl4。
为实现大面积刻蚀且保证刻蚀效果均匀，线性离子源33设置为若干个，若干个线性离子源33平行设置组合在一起，线性离子源33上安装有同步器，用于同步若干线性离子源33上高频射频电源37的相位。 具体的，线性离子源33采用应变量小的铝料加工成型，在本实施例中，线性离子源33的长度为2m~2.1m，变形量小于0.5mm。
为实现刻蚀气体大面积均匀进入工艺腔4，线性离子源33上均匀开设有布气孔331，布气孔331沿线性离子源33的长度方向设置。区别于现有技术中花洒式的结构直接被注入工艺腔4，使气体在工艺腔4中分布均匀，刻蚀均匀性较高。可保证分布孔刻蚀气体流出量的均匀性，使刻蚀量均匀性控制在±1.5%之内，偏差控制在±0.5%内。在本实施例中，布孔直径为0.5mm，孔间距为7mm。
线性离子源33的两端固定有磁场装置36，在本实施例中，磁场装置36为两块永磁铁，分别固定在线性离子源33的两侧。通过在工艺腔4中引入磁场，可束缚电子，增加了刻蚀气体离化率，提高刻蚀速率的同时降低自偏压，减小离子轰击对硅片9造成的损伤。
工艺腔4与装载腔2之间设置有工艺缓冲腔3，用于调整载板8进入工艺腔4的运输速度，卸载腔6与工艺腔4之间设置有卸载缓冲腔5，用于调整载板8输出工艺腔4的运输速度。
装载腔2、工艺腔4、卸载腔6联通，装载腔2与工艺腔4之间设置有第一挡板31，工艺腔4与卸载腔6之间设置有第二挡板32，通过第一挡板31和第二挡板32的设置，能够阻挡等离子体进入工艺缓冲腔3和卸载缓冲腔5内。
载板8的输送方向为依次经过装载腔2、工艺缓冲腔3、工艺腔4、卸载腔6，为了确保各腔室之间的真空要求度及工艺环境要求，各腔室之间密封设置，各腔室之间均有密封门阀22，密封门阀22用于密封各腔室之间载板8的通过口。在本实施例中，装载台1和装载腔2之间、装载腔2和工艺缓冲腔3之间、卸载缓冲腔5之间、卸载腔6和卸载台7之间均设置有密封门阀22，以便于各个腔室内的独立操作，避免互相干涉。
工艺腔4内还设置有蒸发装置，蒸发装置与送气装置38连接，对常温下的液体SiCl4进行汽化处理，蒸发装置的温度设定为58摄氏度。
如图4所示的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法，其具体步骤包括： S1：将预制绒的硅片9进行清洗和预处理，得到去除损伤后的硅片9； S2：将去除损伤后的硅片9放至装载台1的载板8上，载板8在传输滚轮的带动下依次通过装载腔2和工艺缓冲腔3进入工艺腔4；S3：打开抽真空设备39，直至预定真空值0.1~1Pa，通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，刻蚀气体从线性离子源33布气孔331均匀的进入工艺腔4，将工艺腔4气压维持在10Pa~30Pa; S4：打开射频电源和磁场装置36，在强电场作用下，刻蚀气体产生由离子、电子及游离基组合成的等离子体； F游离基与硅原子起化学反应, 形成挥发性物质SF4, 对匀速经过工艺腔4的硅片9表层进行腐蚀，随后刻蚀过的硅在氧气的作用下形成SixOyFz钝化物堆积在表面形成自掩膜，同时阴极附近的电场方向垂直于阴极表面, 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9在工艺腔4内的刻蚀； S5：硅片9随着载板8从工艺腔4依次经过卸载缓冲腔5和卸载装置，最后至卸载台7被取出； S6：载板8随着载板8返回装置重新回到装载台1，并重复以上步骤，实现连续刻蚀。
需要说明的是，由于阴极附近的电场方向垂直于阴极表面，高能离子在一定的工作压力下, 垂直地射向样品表面，使得反应离子刻蚀在垂直方向上刻蚀速率大于水平方向，从而在硅片9表面形成针状或抛物状的纳米结构。本发明采用SiCl4代替传统Cl2作为刻蚀气体，能够形成抛物状或倒金字塔结构的纳米绒面，从而进行纳米结构的调控。提高了生产安全性，同时刻蚀得到的纳米结构可控，可控制在150nm~400nm之间，使反射率减小到3%~8%之间，进而有效提高太阳能电池整体的光电转化效率。采用SF6的用量直接影响纳米绒面结构的开口大小SF6，越多SF6纳米绒面结构开口越大，因此SF6在刻蚀气体中起主要刻蚀作用。在刻蚀气体中加入O2，能形成能形成氧化物自掩膜，阻碍刻蚀过程，防止过度刻蚀对表面造成较大损伤，SF6与O2的体积比为1：2~3，SF6与SiCl4的体积比为1：0.6~0.9。能将纳米绒面结构控制在150nm~400nm之间，其纳米结构很好的降低了硅片9表面反射率。其中，载板8在工艺腔4中的运动速度为0.5mm/s~5mm/s。
连续生产流程为：打开工艺腔4抽真空设备39，抽真空至0.1Pa~1Pa；打开送气装置38通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，打开磁场装置36，并将工艺腔4气压维持在10Pa~30Pa; 打开装载台1和装载腔2之间的密封门阀22，第一批硅片9随着载板8进入装载腔2，关闭装载台1和装载腔2之间的密封门阀22；开启抽真空设备39，抽真空至工艺腔4压力值；打开装载腔2和工艺缓冲腔3之间的密封门阀22，第一批次硅片9随着载板8进入工艺缓冲腔3；关闭装载腔2和工艺缓冲腔3之间的密封门阀22，关闭真空设备，打开进气设备21，通入氮气至大气压；与此同时，第一批次硅片9随着载板8以匀速在工艺腔4中进行动态刻蚀，刻蚀时间约5min~20min，刻蚀过程中，第二批或更多批次硅片9通过装载腔2依次进入工艺缓冲腔3，实行连续刻蚀; 打开卸载腔6的抽真空设备39，抽真空至工艺腔4压力，等第一批次硅片9进入工艺缓冲腔3后，打开工艺缓冲腔3和卸载腔6之间的密封门阀22；第一批次硅片9从工艺缓冲腔3进入卸载腔6，关闭工艺缓冲腔3和卸载腔6之间的密封门阀22；打开卸载腔6的进气设备21，通入氮气至大气压；打开卸载腔6和卸载台7之间的密封门阀22，第一批次硅片9至卸载台7被取走，载板8随着返回装置回到装载台1。
实施例1
1、将预制绒的硅片进行清洗和预处理，得到去除损伤后的硅片。
2、将去除损伤后的硅片放至装载台的载板上，载板在传输滚轮的带动下依次通过装载腔和工艺缓冲腔进入工艺腔；
3、打开抽真空设备，气压直至预定真空值1Pa，从工艺进气设备通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，气体流量分别为1900sccm、3000sccm和1500sccm，打开磁场装置，刻蚀气体从线性离子源布气孔均匀的进入工艺腔，将工艺腔气压维持在24Pa。
4、打开射频电源，打开磁场装置，高频电源功率为1950W，低频电源功率为750W，硅片随着载板以10cm/min速率通过工艺腔，刻蚀时间为10分钟。
5、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。
6、载板随着载板返回装置重新回到装载台，并重复以上步骤，实现连续刻蚀。
通过测试本批次硅片反应离子刻蚀加工后，纳米绒面结构在200nm左右，在波长600nm~900nm区间的反射率低于4%，反射率均匀性小于1.5%。
实施例2
1、将预制绒的硅片进行清洗和预处理，得到去除损伤后的硅片；
2、将去除损伤后的硅片放入反应离子刻蚀设备装载台的载板上，反应离子刻蚀设备如图1所示，包括装载台、装载腔、工艺缓冲腔、工艺腔、卸载缓冲腔、卸载腔、卸载台、基座、和输送系统。载板在传输滚轮的带动下依次通过反应离子设备的装载腔和工艺缓冲腔，进入工艺腔；
3、打开抽真空设备，直至预定真空值0.5Pa，从工艺进气设备通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，气体流量分别为1850sccm、2900sccm和1650sccm，打开磁场装置，刻蚀气体从线性离子源布气孔均匀的进入工艺腔，将工艺腔气压维持在28Pa。
4、打开射频电源，打开磁场装置，高频电源功率为1500W，低频电源功率为650W，硅片随着载板以15cm/min速率通过工艺腔，刻蚀时间为15分钟。
5、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。
6、载板随着载板返回装置重新回到装载台，并重复以上步骤，实现连续刻蚀。
通过测试本批次硅片反应离子刻蚀加工后，纳米绒面结构在170nm左右，在波长600nm~900nm区间的反射率低于4%，反射率均匀性小于1.5%。
进行扫描电镜（SEM）测试，获得结果如图5、图6和图8所示。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：包括顺次连接的装载台(1)、装载腔(2)、工艺腔(4)、卸载腔(6)和卸载台(7)； 所述工艺腔(4)用于对硅片(9)进行反应离子加工，形成纳米绒面，所述装载腔(2)用于将硅片(9)连续向工艺腔(4)进行输送，所述卸载腔(6)用于将硅片(9)连续从工艺腔(4)进行输出，所述工艺腔(4)与所述装载腔(2)、所述卸载腔(6)均联通，所述工艺腔(4)的进口和出口均设置有密封门阀(22)，所述装载腔(2)、所述卸载腔(6)和所述工艺腔(4)底部均设置有抽真空设备(39)，所述装载腔(2)和所述卸载腔(6)顶部设置有进气设备(21)，所述工艺腔(4)顶部设置有送气装置(38)， 还包括输送机构(10)，所述输送机构(10)包括若干传输滚轮、基板和载板(8)，所述基板对所述载板(8)提供支撑，所述传输滚轮用于带动所述载板(8)沿各腔室输送流程进行传输，所述载板(8)用于固定硅片(9)。
2.根据权利要求1所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述工艺腔(4)内具有用于将低频射频电源(35)的低频能量传递至载板(8)的基板，所述基板含有铝弹片，所述基板接入低频电源； 所述工艺腔(4)的顶部安装有线性离子源(33)，所述线性离子源(33)的上端与工艺进气设备(21)连接，所述线性离子源(33)与高频射频电源(37)连接，用于分配刻蚀气体同时起辉产生等离子体。
3.根据权利要求2所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述线性离子源(33)设置为若干个，多个所述线性离子源(33)平行设置组合在一起，所述线性离子源(33)上安装有同步器。
4.根据权利要求3所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述线性离子源(33)上均匀开设有布气孔(331)，所述布气孔(331)沿所述线性离子源(33)的长度方向设置。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述基板沿传输方向上间隔开设贯穿槽，所述贯穿槽设置在所述基板的边缘，所述传输滚轮设置在所述贯穿槽内，所述传输滚轮的转动带动载板(8)的输送。
6.根据权利要求5所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述工艺腔(4)与所述装载腔(2)之间设置有工艺缓冲腔(3)，用于调整载板(8)进入工艺腔(4)的运输速度，所述卸载腔(6)与所述工艺腔(4)之间设置有卸载缓冲腔(5)，用于调整载板(8)输出工艺腔(4)的运输速度；所述装载腔(2)、所述工艺腔(4)、所述卸载腔(6)联通，所述装载腔(2)与所述工艺腔(4)之间设置有第一挡板(31)，所述工艺腔(4)与所述卸载腔(6)之间设置有第二挡板(32)。
7.根据权利要求6所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀装置，其特征在于：所述载板(8)放置在所述装载台(1)上，所述装载台(1)上设置有能够拿取硅片(9)的机械手，将硅片(9)批量放入载板(8)上。
8.一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法，其特征在于，具体步骤包括：S1：将预制绒的硅片(9)进行清洗和预处理，得到去除损伤后的硅片(9)； S2：将去除损伤后的硅片(9)放至装载台(1)的载板(8)上，载板(8)在传输滚轮的带动下依次通过装载腔(2)和工艺缓冲腔(3)进入工艺腔(4)；S3：打开抽真空设备，直至预定真空值，通入SF6、O2和SiCl4刻蚀气体，刻蚀气体从线性离子源(33)布气孔(331)均匀的进入工艺腔(4)，将工艺腔(4)气压维持在预设气压值; S4：打开射频电源和磁场装置(36)，在强电场作用下，刻蚀气体产生由离子、电子及游离基组合成的等离子体； F游离基与硅原子起化学反应, 形成挥发性物质SF4, 对匀速经过工艺腔(4)的硅片(9)表层进行腐蚀，随后刻蚀过的硅在氧气的作用下形成SixOyFz钝化物堆积在表面形成自掩膜，高能离子在电场环境下, 垂直地射向样品表面, 进行物理轰击，完成硅片(9)在工艺腔(4)内的刻蚀； S5：硅片(9)随着载板(8)从工艺腔(4)依次经过卸载缓冲腔(5)和卸载装置，最后至卸载台(7)被取出； S6：载板(8)随着载板(8)返回装置重新回到装载台(1)，并重复以上步骤，实现连续刻蚀。
9.根据权利要求8所述的一种连续制备大面积纳米绒面的反应离子刻蚀方法，其特征在于，所述S3中SF6与O2的体积比为1：2~3，SF6与SiCl4的体积比为1：0.6~0.9。
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| GR01 | Patent grant | ||
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