CN101620989A

CN101620989A - 干蚀刻装置

Info

Publication number: CN101620989A
Application number: CN200910157258A
Authority: CN
Inventors: 崔钟龙
Original assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Current assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: TW201003778A; CN102290328A; CN101620989B; KR20100004857A; TWI405261B

Abstract

本发明公开了一种干蚀刻装置，其能够在基板表面上形成均匀的图案，用于通过利用等离子体蚀刻至少一个基板的干蚀刻装置，包括：放置于腔室内部的托盘上的至少一个基板；基座，设置在腔室内部同时对着至少一个基板，用于提供高频电能从而形成等离子体；接地部件，设置在基座的下面但不与基座接触；以及，绝缘部件，设置在基座和接地部件之间。

Description

干蚀刻装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年7月3日和2009年6月4日提交的，韩国专利申请第P2008-0064236号和第P2009-0049502号的优先权。所述申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种干蚀刻装置，尤其是，一种能够在基板表面上形成均匀图案的干蚀刻装置。

背景技术

具有半导体特性的太阳能电池可将光能转化为电能。

下面对根据现有技术的太阳能电池的构造和原理进行简要介绍。太阳能电池以P型半导体与N型半导体结合在一起的PN结的构造形成。当太阳光线照射在具有PN结构造的太阳能电池上的时候，由于太阳光线的能量而在该半导体上生成空穴(+)和电子(-)。由于在PN结的区域产生了电场，空穴(+)向P型半导体漂移，电子(-)向N型半导体漂移，因此随着电势的出现而形成电能。

太阳能电池主要分为晶片太阳能电池和薄膜型太阳能电池。

晶片太阳能电池使用诸如硅等半导体材料制成的晶片。同时，薄膜型太阳能电池是通过在玻璃基板上以薄膜的形式形成半导体而制成。

晶片太阳能电池的缺点是，与薄膜型太阳能电池相比，晶片太阳能电池较厚并且其通过利用昂贵的材料而制成。然而，在效率上，晶片太阳能电池优于薄膜型太阳能电池。

为了最大化晶片太阳能电池中太阳光线的吸收，在晶片太阳能电池的基板表面上形成不平整结构(或凹凸图案)。

如果使用单晶硅基板，将进行诸如碱蚀刻的湿蚀刻以便在单晶硅基板表面上形成不平整结构(或图案)。同时，如果使用多晶硅基板，晶体分子被布置为不同取向方向，因此难以通过碱蚀刻在多晶硅基板的表面上形成不平整结构(或图案)。

另外，如果通过湿蚀刻形成不平整结构(或图案)，基板的厚度减小。在这方面，当进行湿蚀刻时，必须使用厚基板。使用厚基板导致太阳能电池的生产成本增加。

因此，需要提出一种用于在基板表面均匀地形成不平整结构的新方法，而不需考虑晶体分子的取向。

当基板被通过用于制造半导体器件或平板显示器的工艺的湿蚀刻蚀刻时，使用厚基板导致生产成本增加。另外，难以在基板上实现均匀的图案。

最终，对于当制造太阳能电池、半导体器件或平板显示器时在基板上形成均匀图案的方法的需求正在增加。

发明内容

因此，本发明提出一种干蚀刻装置，基本避免了由于现有技术的限制和缺点而产生的一个或多个问题。

本发明的一个方面是提供一种干蚀刻装置，其能够在基板表面上形成均匀的图案。

本发明其它的特点和方面将在下面的说明中部分地阐明，并且部分地，对于本领域的技术人员，通过查阅下文而变得明显，或者可以从实践本发明而了解。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明书及其权利要求和附图中特别指出的结构而实现和获得。

为了达到这些和其它优点并与本发明的目的一致，如在此具体地和概括地描述的，一种用于通过利用等离子体蚀刻至少一个基板的干蚀刻装置，包括：放置于腔室内部的托盘上的至少一个基板；基座，设置在腔室内部同时对着至少一个基板，用于提供高频电能从而形成等离子体；接地部件，设置在基座的下面但是不与基座接触；以及，绝缘部件，设置在基座和接地部件之间。

接地部件形成为矩形或圆形的、具有中心孔的平板。

并且，接地部件包括网孔部分。

接地部件包括以网格布局排列的多个开口。

接地部件形成为矩形或圆形框架。

绝缘部件由陶瓷或特氟隆(Teflon)材料形成。

绝缘部件包括：对着基座中心部分的第一绝缘体；以及与第一绝缘体结合的多个第二绝缘体，其中第二绝缘体是弯曲的从而对着基座的侧面和基座除中心部分外的其余部分。

各个阶梯形表面形成在用于使第一绝缘体和第二绝缘体彼此结合的部分上，以及使相邻的第二绝缘体彼此结合的部分上，并且，其中第一和第二绝缘体通过阶梯形表面结合。

另外，干蚀刻装置还包括：设置在绝缘部件与基座之间的第一密封构件；以及设置在绝缘部件与接地部件之间的第二密封构件。

并且，干蚀刻装置包括：基座支承构件，用于通过升高接地部件使基座与基板的后表面电连接；以及用于向基座提供高频电能的电极棒，所述电极棒穿过基座支承构件。

基座支承构件包括：通过穿过腔室、接地部件和绝缘部件而与基座连接的第一支承件；通过穿过腔室与接地部件连接的第二支承件；以及与第一和第二支承件连接的板。

并且，通过升高基座使用于支承至少一个基板的托盘与基座电连接。

另外，干蚀刻装置包括设置在腔室和板之间的弹簧。

干蚀刻装置进一步包括设置在腔室底面和接地部件之间的弹簧。

接地部件通过弹簧接地。

应该理解，本发明的上述的概括描述和下述的详细描述都是举例和说明性的，并且意在提供所主张的本发明的进一步解释。

附图说明

包括的附图，用于提供本发明的进一步理解，并且包括在说明书中构成本申请的一部分，阐明本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1图示了根据本发明一个实施例的干蚀刻装置；

图2图示了用于说明根据本发明一个实施例的干蚀刻装置中的绝缘部件的透视图；

图3图示了用于说明根据本发明第一实施例的接地部件的透视图；

图4图示了用于说明根据本发明第一实施例的另一接地部件的透视图；

图5图示了根据本发明另一实施例的干蚀刻装置；

图6图示了用于说明根据本发明第二实施例的接地部件的透视图；

图7图示了用于说明根据本发明第三实施例的接地部件的透视图；

图8图示了用于说明根据本发明第四实施例的接地部件的透视图；以及

图9A和图9B图示了根据本发明的干蚀刻装置的操作。

具体实施方式

现在将详细讲述本发明的优选实施例，其例子在附图中说明。在所有可能的情况下，在全部附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的干蚀刻装置及其操作方法。

图1图示了根据本发明一个实施例的干蚀刻装置。

参照图1，根据本发明一个实施例的干蚀刻装置100包括：腔室110；置于腔室110内部的至少一个基板130；用于形成等离子体以便蚀刻基板130表面的基座160；用于防止基座160下面发生反常放电的接地部件162，所述接地部件162设置在基座160的下面；用于使基座160和接地部件162彼此绝缘的绝缘部件164，所述绝缘部件164设置在基座160和接地部件162之间；以及，用于向基座160提供用于产生等离子体的高频电能的电极棒180，所述电极棒180通过穿过接地部件162和绝缘部件164与基座160电连接。

腔室110为干蚀刻工艺(例如，反应离子蚀刻工艺)提供反应室。在腔室110的前面，安装有喷淋头120，以便向反应室提供用于形成等离子体的处理气体。为了向腔室110内部均匀的提供处理气体，喷淋头120可设置有多个扩散构件。例如，喷淋头120可包括：用于使从反应室外部提供的处理气体第一次扩散的第一扩散构件(未示出)；以及，第二扩散构件(未示出)，包括多个喷孔用以将由第一扩散构件第一次扩散后的处理气体第二次扩散到反应室内部。这时，第一扩散构件和第二扩散构件中至少有一个可被旋转。处理气体可以是Cl₂(氯气)、SF₆(六氟化硫)、NF₃(三氟化氮)、HBr(溴化氢)或其混合物。如有需要，可以将Ar(氩气)、O₂(氧气)、N₂(氮气)、He(氦气)或它们的混合物添加到处理气体中。

至少一个基板130可以以其对着基座160的方式放置于喷淋头120和基座160之间的反应室中。在这种情况下，至少一个基板130可以是用于制造太阳能电池的基板或晶片，用于制造半导体器件的基板或晶片，或者用于制造平板显示器的基板或玻璃基板中的任何一个。

至少一个基板130在被放置于托盘140上时可以放置于腔室110的内部。托盘140可以形成为矩形或圆形，并且托盘140由金属材料形成，例如铝。就是说，如果置于托盘140上的至少一个基板130相当于用于制造太阳能电池的基板或晶片，或者用于制造平板显示器的基板或晶片，那么托盘140可形成为矩形。如果置于托盘140上的至少一个基板130相当于用于制造半导体器件的基板或晶片，那么托盘140可形成为圆形。

同时，如果将多个基板130置于托盘140上，那么多个基板130可以在矩阵布局中以固定间隔排列，但不限于此布局。

根据本发明一个实施例的干蚀刻装置100可进一步包括用于支承托盘140的托盘支承构件150。

两个分别设置在腔室110的两个侧壁，其中托盘支承构件150被平行排列。托盘支承构件150支承通过托盘传送装置穿过腔室门(未示出)传送到反应室的托盘140。这时，托盘支承构件150可能是辊构件，并且托盘传送装置可以是传送自动机或输送机。

基座160以对着托盘140后表面的方式放置于腔室110内部。基座160通过利用从电极棒180提供的高频电能而产生等离子体，由此蚀刻置于托盘140上的基板130的表面。基座160与托盘140形状相同。

绝缘部件164放置于基座160和接地部件162之间，以便使基座160的后表面和侧面与接地部件162绝缘。因此，如图2所示，绝缘部件164可包括：具有通孔210的第一绝缘体220；以及与第一绝缘体220结合的多个第二绝缘体230。

第一绝缘体220以其对着基座160中心部分的方式放置。

多个第二绝缘体230中的每一个都设置有对着基座160除中心部分的其余部分的水平部分；以及对着基座160侧面的竖直部分。

各个第二绝缘体230中的平行部分与相邻的第二绝缘体230及第一绝缘体220结合。在这种情况下，至少一个阶梯形表面240形成在用于使第一绝缘体220和第二绝缘体230彼此结合的部分上，以及使相邻的第二绝缘体230彼此结合的部分上。

阶梯形表面240能够增加基座160和接地部件162之间的接地路径，并且还能够使结合容易。

绝缘部件164可以由陶瓷材料或特氟隆材料制成，其中特氟隆材料能够增加在反应室产生的等离子体的密度，并且还能够防止反常放电。优选地，绝缘部件164由特氟隆材料形成，但不是必需地。特氟隆材料的介电常数比陶瓷的介电常数高。由于特氟隆材料的高介电常数，即使绝缘部件164形成的厚度小(例如，40mm或更小)，也可以实现高绝缘效率。并且，因为特氟隆材料不与蚀刻气体反应，所以可以最小化基座160上的凹陷。

形成为与基座160形状相同的接地部件162通过地面(未示出)电气接地。就普通干蚀刻装置来说，不可能使基座160直接接地，由此在基座160下面产生反常放电。同时，就根据本发明的干蚀刻装置来说，接地部件162在放置于基座160的下面时接地，以便可以阻止在基座160的下面发生反常放电。

如图3所示，根据本发明第一实施例的接地部件162可以是具有中心孔312的矩形平板310，但不限于此结构。接地部件162可以是基于基座160的形状的圆形平板。

如图4所示，根据本发明第一实施例的接地部件162可进一步包括以网格布局排列的多个开口314。在这种情况下，各个开口314可形成为矩形或圆形。

第一密封构件169a设置在基座160和绝缘部件164之间，第二密封构件169b设置在接地部件162和绝缘部件164之间。在这种情况下，第一密封构件169a和第二密封构件169b可以分别是O-形环，并且第一密封构件169a可放置于第一绝缘体220之上。第一密封构件169a和第二密封构件169b使在腔室内部的反应室和外界大气空间分开。

基座160、接地部件162和绝缘部件164可与通过连接构件(未示出)放置于其间的第一密封构件169a和第二密封构件169b集成到一个主体中。

同时，根据本发明一个实施例的干蚀刻装置100可进一步包括基座支承构件170和高频电能供给设备182。

基座支承构件170包括第一支承件172、第二支承件174和板176。第一支承件172的一端通过顺序地穿过腔室110的底面、接地部件162的中心孔312和绝缘部件164的通孔210而与基座160的中心部分连接；第一支承件172的另一端支承基座160的后表面，同时与板176连接。

第二支承件174通过穿过腔室110的底面支承接地部件162的后表面。因此，第二支承件174可包括：上支承件174a，连接到接地部件162上，其间插置有第三密封构件178；侧支承件174b，由上支承件174a向下成直角地弯曲而得到，与第一支承件172邻近；以及，下支承件174c，由侧支承件174b弯曲而得到，同时与上支承件174a平行，并且连接到板176上，所述下支承件174c和板176之间插置有第四密封构件179。此时，侧支承件174b可设置有通孔，第一支承件172穿过该通孔。第三密封构件178和第四密封构件179可以分别是O形环。

板176支承第一支承件172的另一端和第二支承件174的下支承件174c。

上述的基座支承构件170可以支承基座160，并且还可以通过升降装置(未示出)升高或降低基座160。此时，当托盘140装载到托盘支承构件150或从中卸载时，升降装置将基座支承构件170升高到适于装载和卸载的预定高度。在完成托盘140的装载和卸载后，升降装置升高基座支承构件170以便基座160与托盘140电连接，由此进行蚀刻工艺。

高频电能供给设备182向电极棒180提供高频电能，电极棒180通过穿过基座支承构件170与基座160电连接。当基座160通过基座支承构件170与托盘140电连接时，高频电能供给设备182向电极棒180提供高频电能，以便将高频电能施加到托盘140上。

通过穿过在基座支承构件170上的板176和第一支承件172，电极棒180与基座160的中心部分电连接。

根据本发明一个实施例的干蚀刻装置100可进一步包括弹簧190，弹簧190用于保护暴露在腔室110外部的高频电能供给设备182和基座支承构件170。

弹簧190设置在腔室110的下表面和基座支承构件170的板176之间。该弹簧190由弹性材料形成，通过所述弹性材料的压缩和伸长，所述弹性材料能够保护暴露于腔室110外部的高频电能供给设备182和基座支承构件170。如图5所示，弹簧190可设置在腔室110的内底面和基座160的接地部件162之间。在这种情况下，可省略图1中所示的第三密封构件178和第四密封构件179。因此，设置在腔室110内部的弹簧190能够减小干蚀刻装置的大小。

在图5中，接地部件162可以通过弹簧190接地到外部地面。

图6图示了用于说明根据本发明第二实施例的接地部件的透视图。

参照图6，根据本发明第二实施例的接地部件162可设置有外框架410、中心框架420和网孔部分430。

与基座160的边缘相对应，外框架410形成为矩形形状。图6图示了矩形的外框架410，但是外框架410的形状不限于矩形。如果基座160形成为圆形形状，外框架410就会形成为圆形形状。

中心框架420形成在外框架410中，以便第一支承件172穿过中心框架420。然后，第二密封构件169b和第三密封构件178可分别设置在中心框架420的上、下表面上，以便使在腔室110内部的反应室和外界大气空间分开。

网孔部分430形成为网孔样式用以使外框架410和中心框架420彼此连接。

图7图示了用于说明根据本发明第三实施例的接地部件的透视图。

参照图7，根据本发明第三实施例的接地部件162可形成为矩形框架从而与基座160的边缘重叠。然后，第二密封构件169b和第三密封构件178可分别设置在形成为矩形框架的接地部件162的上、下表面上，以便使在腔室110内部的反应室和外界大气空间分开。

图8图示了用于说明根据本发明第四实施例的接地部件的透视图。

参照图8，根据本发明第四实施例的接地部件可形成为圆形框架从而与基座160的边缘重叠。然后，第二密封构件169b和第三密封构件178可分别设置在形成为圆形框架的接地部件162的上、下表面上，以便使在腔室110内部的反应室和外界大气空间分开。

下面将参照图9A和图9B说明根据本发明的干蚀刻装置的操作。

如图9A所示，外部的托盘140被装载到托盘支承构件150上。如果驱动升降装置，那么会降低基座支承构件170使得基座160保持在预定高度。

当托盘支承构件150支承托盘140时，如图9B所示，根据升降装置的操作，通过升高基座支承装置170来升高基座160，由此基座160与托盘140的后表面电连接。

当从高频电能供给设备182提供到电极棒180的高频电能通过基座160施加到托盘140上时，并同时从喷淋头120向反应室提供处理气体时，等离子体(P)产生在腔室110的反应室中，即，产生在喷淋头120和托盘140之间。然后，通过处理气体与被等离子体(P)加速的电子之间的碰撞而产生离子和原子团，并且产生的离子和原子团进入置于托盘140上的基板130中，由此进行蚀刻工艺。

在完成蚀刻工艺后，降低基座160，并且卸出由托盘支承构件150支承的托盘140。

在根据本发明的干蚀刻装置100中，接地部件162设置在基座160的下面以便防止从基座160下面发生放电，因此，通过增加等离子体的密度，可以实现宽的处理范围和均匀蚀刻。

同时，当制造晶片太阳能电池时，根据本发明的干蚀刻装置100可以用于在基板的表面上形成不平整结构(或凹凸图案)从而最大化太阳光线的吸收。通过由根据本发明的干蚀刻装置100进行的干蚀刻工艺，可以在用于晶片太阳能电池的基板表面上均匀的形成不平整结构，而不需考虑晶体分子的取向方向。因此，根据本发明的干蚀刻装置100能够在制造晶片太阳能电池的工艺中使用较薄的基板。

另外，在制造半导体器件或平板显示器时，根据本发明的干蚀刻装置100可以用于干蚀刻工艺。

如上所述，根据本发明的干蚀刻装置100包括设置在基座160下面的接地部件162，由此可以防止在基座160下面发生反常放电，因此，通过增加等离子体的密度，可以实现宽的处理范围和均匀蚀刻。

并且，通过由根据本发明的干蚀刻装置100进行的干蚀刻工艺，可以在用于晶片太阳能电池的基板表面上均匀的形成不平整结构，而不需考虑晶体分子的取向方向。

对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不违背本发明的宗旨和范围的情况下，可以对本发明做各种改进和变型。因此，本发明意在涵盖落在后附的权利要求及其等同物范围内的本发明的改进和变型。

Claims

1.一种用于通过利用等离子体蚀刻至少一个基板的干蚀刻装置，包括：

放置于腔室内部的托盘上的至少一个基板；

基座，设置在所述腔室内部同时对着至少一个基板，用于提供高频电能从而形成所述等离子体；

接地部件，设置在所述基座的下面但不与所述基座接触；以及

绝缘部件，设置在所述基座和所述接地部件之间。

2.如权利要求1所述的干蚀刻装置，其中，所述接地部件形成为矩形或圆形的、具有中心孔的平板；

3.如权利要求1或2所述的干蚀刻装置，其中所述接地部件包括网孔部分。

4.如权利要求1或2所述的干蚀刻装置，其中所述接地部件包括以网格布局排列的多个开口。

5.如权利要求1所述的干蚀刻装置，其中，所述接地部件形成为矩形或圆形框架。

6.如权利要求1所述的干蚀刻装置，其中，所述绝缘部件由陶瓷或特氟隆形成。

7.如权利要求1或6所述的干蚀刻装置，其中，所述绝缘部件包括：

对着所述基座中心部分的第一绝缘体；以及

与所述第一绝缘体结合的多个第二绝缘体，其中，所述第二绝缘体是弯曲的从而对着所述基座的侧面和所述基座除所述中心部分外的其余部分。

8.如权利要求7所述的干蚀刻装置，其中，各个阶梯形表面形成在用于使所述第一绝缘体和所述第二绝缘体彼此结合的部分上，以及使相邻的所述第二绝缘体彼此结合的部分上，并且

其中，所述第一和第二绝缘体通过所述阶梯形表面结合。

9.如权利要求7所述的干蚀刻装置，进一步包括：

设置在所述绝缘部件与所述基座之间的第一密封构件；以及

设置在所述绝缘部件与所述接地部件之间的第二密封构件。

10.如权利要求1所述的干蚀刻装置，进一步包括：

基座支承构件，用于通过升高所述接地部件使所述基座与所述基板的后表面电连接；以及

用于向所述基座提供高频电能的电极棒，所述电极棒穿过所述基座支承构件。

11.如权利要求10所述的干蚀刻装置，其中，所述基座支承构件包括：

通过穿过所述腔室、所述接地部件和所述绝缘部件而与所述基座连接的第一支承件；

通过穿过所述腔室与所述接地部件连接的第二支承件；以及

与所述第一和第二支承件连接的板。

12.如权利要求10所述的干蚀刻装置，其中，通过升高所述基座使用于支承至少一个所述基板的所述托盘与所述基座电连接。

13.如权利要求11所述的干蚀刻装置，进一步包括设置在所述腔室和所述板之间的弹簧。

14.如权利要求1所述的干蚀刻装置，进一步包括设置在所述腔室底面和所述接地部件之间的弹簧。

15.如权利要求14所述的干蚀刻装置，其中，所述接地部件通过所述弹簧接地。