CN108140529B - 等离子体产生装置及使用空间分辨等离子体处理制造图案化器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造具有图案化层的器件的等离子体产生装置，其包括放置在等离子体反应器室中的第一电极组件(1)和第二电极组件(2)、用于在第一电极组件(1)和第二电极组件(2)之间产生电压差的电源(6)。根据本发明，第一电极组件(1)包括多个突起(11)和多个凹部(12、13、14、15、16、17、18)，突起(11)和凹部(12、13、14、15、16、17、18)被形成尺寸并设置在距离所述基板(5)的表面(51)的相应距离(D1、D2)处，以产生选择性地位于所述第二电极组件(2)和所述多个凹部(12、13、14、15、16、17、18)之间或在所述第二电极组件(2)和所述多个突起(11)之间的多个空间上隔离的等离子体区(21、22)。

Description

等离子体产生装置及使用空间分辨等离子体处理制造图案化 器件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生和处理用于材料的沉积和/或蚀刻的等离子体的装置和方法。
更确切地，本发明涉及一种装置和一种用于制造器件的方法，所述器件包含与常规掩蔽、光刻或激光处理步骤相比以适中的成本通过等离子体沉积和/或等离子体蚀刻产生的图案化薄膜。
本发明还涉及以降低的制造成本制造高效太阳能电池。本发明特别地涉及指叉背接触(IBC)太阳能电池的制造。
背景技术
许多文献描述了器件和用于制造包含图案化薄膜的器件的方法，且特别是太阳能电池器件。
薄膜沉积和/或蚀刻的步骤可以通过不同的技术，且特别是通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)通常在低温(小于300℃)下来实现。
在微电子学中，图案化步骤通常基于光刻来产生具有亚微米临界尺寸(CD)并且具有非常高的长宽比的图案化薄膜。然而，光刻需要额外的材料、加工步骤和昂贵的工具，例如步进器，并且因此导致较大的制造成本。可以使用更低分辨率的技术，但这些技术也涉及多个掩蔽和蚀刻步骤。
激光烧蚀也可用于在薄膜叠层中形成孔而不涉及掩蔽。然而，激光处理也是昂贵的。
高效工业晶体硅(c-Si)太阳能电池使用局部接触来减小与金属接触的表面积或通过金属网格线减少遮蔽。
最高效工业c-Si电池使用指叉背接触(IBC)配置，但这是一种实现起来昂贵的设计，包括更多的工艺步骤：用于形成点接触用的介电开口的激光烧蚀或用于形成IBC接触的光刻。尽管如此，IBC设计和点接触目前在工业中使用，如R.Swanson等人(Proceeding ofthe 33rd IEEE PVSC,San Diego,CA,USA,2008)所述。
另一种工业高效设计(HIT技术)使用通过PECVD沉积的薄本征非晶氢化硅(a-Si:H)层作为钝化层。HIT钝化有利地在低温(小于约250℃)下实现，从而降低了该工艺的热预算，并且导致晶片表面的非常好的钝化性质。
松下公司(Masuko等人，IEEE Journal of Photovoltaics 4(2014)1433-1435)最近示范了使用大面积HIT钝化的IBC太阳能电池设计。然而，在IBC配置中使用薄本征a-Si:H钝化层包括随后的使用光刻的掺杂层的图案化步骤，因此降低了低温HIT钝化的成本效益。
在硅晶片的原始表面(去除氧化物)上实施掩蔽操作的挑战之一是该表面对损伤和污染的高灵敏度。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于以降低的制造成本并且优选地在低温下形成具有图案化结构(如图案化表面或图案化层)的器件的装置和方法，特别地用于高效太阳能电池应用或半导体器件或光电子器件。
本发明的另一目的是提供一种用于形成IBC太阳能电池中的指叉背接触和/或用于形成太阳能电池中的点接触的介电开口的替代装置和方法。
本发明的另一目的是提供一种完全集成的方法和装置，其能实现在单个加工流程步骤和/或单个加工工具室中的表面钝化和图案化两者，以防止表面损坏、污染和避免额外的工具相关的资金成本。
根据本发明，通过提供一种用于制造具有图案化层或表面的器件的等离子体产生装置来实现上述目的，等离子体产生装置包括：等离子体反应器室；用于在选择的压力下将输入气体引入等离子体反应器室中的气体供给组件；放置在等离子体反应室中的第一电极组件和第二电极组件，所述第一电极组件通过电极间体积与所述第二电极组件间隔开；和用于在第一电极组件和第二电极组件之间产生随时间变化的或恒定的电压差V(t)的电源。
根据本发明，第一电极组件包括多个突起和多个凹部，第二电极组件被配置为用于接收具有面对多个突起和多个凹部的表面的基板，突起和凹部被形成尺寸并设置在与基板表面相应的距离处，以在选择的输入气体压力下产生多个空间隔离的等离子体区，多个空间隔离的等离子体区选择性地位于基板的所述表面和所述多个凹部之间或者基板的所述表面和所述多个突起之间。
因此，等离子体产生装置能实现在限定由突起和凹部粗略地界定的图案的区域上在基板的表面上进行等离子体处理，以在基板的表面上形成图案。
本发明能实现使用等离子体增强化学气相沉积在空间上选择性地沉积图案化层，而不接触基板表面。取决于等离子体条件，且特别是输入气体的化学组成，本发明还能使用等离子体增强化学气相蚀刻实现在空间上选择性蚀刻基板的表面，从而形成具有开口的图案化表面，而不接触基板表面。换言之，本发明实现了掩蔽操作而不在基板的表面上施加掩模。
本公开基于使供电的第一电极组件成形，由此使用第一电极组件的几何尺寸以及遮蔽效应来横向地限制等离子体到明确限定的体积的点火。这允许实施粗略的掩蔽操作。此外，通过实时改变电极配置可以实现多种模式。此外，通过将电极从基板的表面撤回，可以在相同的等离子体反应器室中进行均匀的无掩模沉积或蚀刻工艺，使得等离子体点火不受突起和凹部横向限制，而是延伸超过电极间体积。
根据特定的操作方案，对于给定的最佳施加电压差V(t)，其可以是恒定的直流电位或理想地随着射频范围(500kHz至100MHz)中的频率分量随时间变化的电压差，凹部被形成尺寸以放置在与基板的表面相距第二距离处，使得对于所施加的电压差V(t)，所选择的压力和所述第二距离的乘积被包括在第一等离子体点火阈值和第二等离子体熄火阈值之间(因此确保凹部和基板表面之间的局部等离子体点火)，并且突起被形成尺寸以放置在与基板的表面相距第一距离处，使得对于所施加的电压差V(t)，所选择的压力和第一距离的另一乘积低于第一等离子体点火阈值(因此确保突起和基板表面之间没有等离子体点火)，使得等离子体产生装置在基板表面和凹部之间产生空间上隔离的等离子体区，而不会在基板表面和突起之间局部产生等离子体。
根据本发明的特殊方面，对于给定的最佳施加电压差V(t)，其可以是恒定的直流电位或理想地随着射频范围(500kHz至100Mhz)中的频率分量随时间变化的电压差，突起被形成尺寸以放置在与基板的表面相距第一距离处，使得对于所施加的电压差V(t)，压力和所述第一距离的乘积被包括在第一等离子体点火阈值和第二等离子体熄火阈值之间(因此确保突起和基板表面之间的局部等离子体点火)，并且凹部被形成尺寸以放置在与基板的表面相距第二距离处，使得对于所施加的电压差V(t)，所选择的压力和第二距离的另一乘积大于第二等离子体熄火阈值(确保凹部和基板表面之间没有局部等离子体点火)，使得等离子体产生装置在基板表面和突起之间产生空间上隔离的等离子体区，而不会在基板表面和凹部之间局部产生等离子体。
根据另一种操作方案，第一电极组件包括放置在距离基板的表面第一距离处的多个矩形轮廓的突起和具有距离基板的表面第二距离处的底部的多个矩形轮廓的凹部。
根据本发明的特殊实施方案，第一电极组件包括至少第一部分和第二部分，第一部分相对于第二部分在第一位置和第二位置之间可移动，使得在第一位置中，所述第一电极组件形成多个突起和多个凹部，并且在第二位置中，第一电极组件形成面对基板的表面的平坦表面。
根据本发明的另一实施方案，多个凹部包括多个空腔，每个空腔通过通道连接到电极间体积，空腔被形成尺寸使得所述装置在选择的压力下在所述空腔内产生等离子体，并且通道被形成尺寸使得在空腔中产生的等离子体朝着电极间体积扩散。
根据该实施方案的一个特殊方面，多个凹部或多个凹部的子集被连接到共同空腔，共同空腔被连接到至少一个气体入口和至少一个气体出口，以确保最佳气体流动条件。
根据该实施方案的特殊方面，所述空腔具有正方形、矩形、球形或圆锥形轮廓和/或通道具有选自矩形、梯形、圆锥形或圆柱形形状的截面形状，或具有被选成产生在基板的表面上具有确定的空间轮廓的图案的形状。任选地，通道被互相连接到共同空腔，互相连接的通道的通道具有设有确定形状的相应气体入口和/或气体出口，以形成具有确定轮廓形状的图案化特征。
根据一个特定的实施方案，第一电极组件包括凹部的至少第一和第二子集，凹部的第一子集与凹部的第二子集电隔离，并且第一电极组件包括第一和第二子电极，第一或第二子电极电连接凹部的第一或第二子集，并且电源被配置为在第一或第二子电极和第二电极组件之间产生第一或第二电压差。
根据一个特殊的方面，第一电极组件包括凹部的至少第一和第二子集，并且气体供给组件包括第一和第二输入气体管线，第一或第二气体管线与凹部的第一或第二子集流体连通以将第一或第二输入气体注入到凹部的第一或第二子集。
根据本发明的一个特殊和有利的方面，多个突起和多个凹部以一维或二维周期性阵列形式布置。
根据本发明的另一特定和有利的方面，第一电极组件和/或第二电极组件被安装在平移或旋转台上。
根据本发明的另一个实施方案，等离子体产生装置包括被配置用于产生将被施加在第一和第二电极之间的电压差的电源，其中电压差随时间恒定，或者包括在500kHz至100MHz的范围内的单一基频或者包括在500kHz至100Mhz的范围内的基频的多个谐波，并且其中选择多个谐波的相应振幅和相位以产生具有振幅不对称的波形(例如，类似于一系列峰或谷)或具有斜率不对称性(例如，类似于锯齿波电压波形)的电压差。
本发明还涉及使用空间分辨等离子体处理制造图案化器件的方法，其包括以下步骤：
-将基板放置在等离子体产生装置的等离子体反应器室中，所述基板与第二电极组件接触并且具有面向包括多个突起和多个凹部的第一电极组件的表面；
-在选择的压力下将输入气体或气体混合物注入等离子体反应器室中；
-将所述第一电极组件配置为使得所述突起处于距离所述基板的表面第一距离处并且所述凹部处于距离所述基板的表面第二最大距离处；
-在第一电极组件和第二电极组件之间施加直流或射频电压差，所述突起和凹部被形成尺寸并设置在距离所述基板的表面的相应距离处，以在选择的输入气体压力下产生选择性地位于基板的表面和多个凹部之间或位于基板的表面和多个突起之间的多个空间上隔离的等离子体区，以通过在基板的表面上沉积或蚀刻图案来形成。
根据一个特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法还包括将第一电极组件相对于第二电极组件移动以改变第一距离和/或相应的第二距离的步骤，使得所选择的压力和第一距离的乘积以及所选择的压力和第二距离的相应乘积都包括在第一等离子体点火阈值与第二等离子体熄火阈值之间，以产生在电极间体积上延伸的空间上均匀的等离子体区。
根据另一特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法还包括以下步骤：
-将第一电极组件的凹部的第一子集与凹部的第二子集电隔离；和
-在所述第二电极组件与凹部的第一子集或第二子集之间施加第一或第二电压差。
根据另一特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法还包括以下步骤：
-将第一或第二气体管线与第一电极组件的凹部的第一或第二子集流体连接；和
将第一或第二输入气体注入凹部的第一或第二子集中，和/或
-提供连接凹部的第一或第二子集的第一或第二气体流动出口，以防止气体组合物的混合并且在凹部的第一和第二子集下实现不同的沉积/蚀刻工艺。
根据另一特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法在步骤a)之前还包括：
在步骤a)，在预期面向第一电极组件的基板的表面上沉积均匀层的初始步骤，并且其中选择在步骤b)注入的输入气体或气体混合物，使得在步骤d)产生的空间上隔离的等离子区产生均匀层的空间选择性蚀刻，以通过蚀刻均匀层中的开口来形成图案化层。
根据另一特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法在步骤d)之后还包括：
i)在开口上和在图案化层上沉积另一均匀层的另一步骤；
j)应用另一系列步骤a)、b)、c)和d)，其中选择在所述另一步骤b)注入的输入气体或气体混合物，使得在所述另一步骤d)产生的空间上隔离的等离子体区产生在图案化层上的所述另一均匀层的空间选择性蚀刻，以在图案化层的开口中形成另一图案化层。
根据另一特殊和有利的方面，制造图案化器件的方法在步骤d)之后还包括：
k)应用另一系列步骤a)、b)、c)和d)，其中选择在所述另一步骤b)注入的输入气体或气体混合物，使得在所述另一步骤d)产生的空间上隔离的等离子体区产生另一图案化层在图案化层的开口中的空间选择性沉积。
本发明特别适用于在等离子体产生装置中和/或使用如本文所公开的制造图案化器件的方法制造光伏太阳能电池器件。
附图说明
提供该描述仅用于非限制性的说明目的，并且在参考附图时将被更好地理解，其中：
-图1示意性地示出在第一操作状态下的根据第一实施方案的等离子体处理装置的横截面；
-图2示意性地示出在另一操作状态下的等离子体处理装置的第一实施方案的横截面；
-图3示意性地示出作为输入气体压力与电极间距的乘积的函数的等离子体处理装置的击穿电压曲线，通常被称为帕邢曲线；
-图4A-4B示意性地示出具有两部分电极的等离子体处理装置的第一实施方案的变型的横截面；
-图5A-5C示意性地示出根据本发明的一实施方案的使用空间分辨等离子体制造图案化器件的不同步骤的实例；
-图6示意性地示出从图5A至图5C的示例性方法获得的指叉电极；
-图7A-7B示出根据本发明的各种实施方案的使用空间分辨等离子体处理形成点接触的实例；
-图8示意性地示出等离子体处理装置的第二实施方案的横截面；
-图9示意性地示出根据等离子体处理装置的第二实施方案的电极设计的变型的横截面；
-图10示意性地示出根据等离子体处理装置的第二实施方案的各种空腔的横截面；
-图11示意性地示出气体注入的配置的又一变型的横截面，其中通道被连接到共同空腔；
-图12示意性地示出根据本发明的一个实施方案的电极配置的另一变型的横截面；
-图13示意性地示出根据本发明的另一实施方案的气体注入的配置的又一变型的横截面；
-图14示意性地示出配置用于调节等离子体区相对于样品表面的接近度的各种波形的施加电压差的又一变型的横截面；
-图15示出了用于在基板上沉积均匀层的处理工具和方法的实例；
-图16示出了实现图15中沉积的均匀层的选择性等离子体蚀刻的处理工具和方法的实例；
-图17A-17D示出了为IBC太阳能电池沉积n型和p型指状物的示例性工艺流程；
-图18A-18C示出了为IBC太阳能电池沉积n型和p型指状物的替代示例性工艺流程。
具体实施方式
本公开涉及通过空间上且更精确地横向限制等离子体点火的区域来进行等离子体处理(例如，PECVD沉积或蚀刻)的无接触掩蔽的技术。
在一个实施方案中，这通过用于射频-PECVD系统的供电电极设计来实现，其通常在低压(<10托)的第一状态下操作，其中通过使第一电极组件-基板距离小于用于沉积的等离子体的外壳宽度来抑制靠近第一电极组件的突起的等离子体的点火。
在各个实施方案中，电极中的通道或孔确定等离子体在第一操作状态下点火的位置，其中小距离防止在低压下的等离子体点火。
在另一操作状态下，通常在高压(>10托)下，在选择的用于等离子体的压力和电压条件下，第一电极组件的等离子体靠近突起能够点火，并且通过将第一电极组件-基板距离设置得太大而不能保持凹部中的等离子体来抑制第一电极组件的等离子体靠近凹部点火。
等离子体的空间选择性点火允许在预定区域沉积或蚀刻薄膜而不接触表面，从而实现无接触掩蔽。通过该技术获得的图案化层的临界尺寸和特征大小在亚毫米范围内(从一微米到几百微米)并且与用于制造指叉背接触(IBC)太阳能电池或太阳能电池的点接触开口所需的那些一致。
器件
图1示意性地示出根据本发明的第一实施方案和在第一状态下操作的等离子体处理装置的横截面。通常，等离子体处理装置包括与用于注入输入气体的加压气体管线流体连接的真空室和用于排空输出气体的真空泵送系统。真空室包围基板支架和用于为反应室内的等离子体供电的电极系统。
更具体地，我们考虑包括第一电极组件1和第二电极组件2的射频(RF)电容耦合等离子体反应器的代表性情况。RF电源6被电连接到第一和第二电极组件1、2，以在第一和第二电极组件之间施加RF电压差。在该实例中，第二电极组件2被电连接到地，使得第一电极组件1是供电电极。
将基板5放置在第二电极组件2上，使得基板5的表面51面向第一电极组件1。基板例如是诸如单晶硅或多晶硅的半导体或玻璃基板。可备选地，基板5可以包括形成表面51的薄膜叠层。基板5的表面51可以是平坦的或者可以是图案化表面。
在图1的实例中，第二电极组件2是平坦的，如在常规电容耦合等离子体反应器中。相反，在该第一实施方案中，第一电极组件1包括彼此分离或被突起11围绕的多个凹部12。在图1的实例中，突起11和凹部12具有矩形形状，沿着平行于基板表面的轴X分别具有宽度W1、W2。突起11处于距基板的表面51的第一距离D1处，并且凹部12处于距基板的表面51的第二距离D2处。气体注射系统(图1中未示出)被配置为使得输入气体填充第一和第二电极组件之间的电极间体积并且因此填充凹部12。
更确切地，在图1所示的第一状态中，调节第一距离D1，使得在施加的电压下和在等离子体反应器室中的输入气体的选择的压力P下，第一距离D1小于对应于等离子体点火阈值的第一阈值。这个第一状态通常在低压(<10托)下运行。作为第一状态操作条件的实例，输入气体是在0.1托至10托的压力下，最小的沉积前体气体(例如SiH4)或蚀刻气体(例如SF6)以及可能的第二缓冲气体(例如H2)的混合物，宽度W1为0.75mm至2mm，第一距离D1设置为0.1mm至1.0mm，使得对于所选的所施加的RF电压，其中振幅为200V至800V，该第一距离D1对于突起11和样品的表面51之间的等离子体点火来说太小。
然而，在该第一状态下，凹部12的尺寸被设置成使得第二距离D2高于对应于等离子体点火阈值的第一阈值。因此，几个局部等离子体22在凹部12内点火并且在凹部12的前方延伸直至基板5的表面51。然而，突起11提供防止局部等离子体区域22合并成延伸的等离子体的淬灭作用。因此，局部等离子体区域22保持限制在凹部12与基板5的表面51之间的空间隔离的空间中。作为第一状态的实例，凹部12的宽度W2为0.1mm至5mm，第二距离D2被设定为至少2mm，突起11的宽度W1为至少0.1mm。
该第一状态能实现例如通过PECVD局部沉积图案化层32，图案化薄层32沿着轴X的横向尺寸主要由突起11的宽度W1和凹部12的宽度W2决定。
凹部12可以具有一维几何形状，并且沿着Y轴以类似的轮廓延伸，用于产生沿着Y轴在样品的表面上纵向延伸的图案。
可备选地，凹部12可以具有二维几何形状，并且例如沿着Y轴具有与图1中所示类似的轮廓，用于在样品5的表面51上产生在X方向和Y方向上都受到限制的图案。
当然，在不脱离本公开的框架的情况下，还可以设想突起11和凹部12的更复杂的几何形状。
在图1的实例中，图案化层32与非沉积区域的沉积区域的相对比例将与在图案化层32之间留下一个区域以沉积另一层的应用一致，例如用于创建指叉接触。
通过增加凹部12的宽度W2并且相对减小突起11的宽度W1，以及以二维建立这些凹部，使得能够沉积具有小孔的连续膜。如果这种膜由介电材料形成，则这样的配置可以用来实现例如点接触。
图2示意性地示出在第二状态下操作的等离子体处理装置的第一实施方案的横截面。相同的附图标记是指与图1中所示的相同的元件。在该第二状态中，调节第一距离D1，使得对于给定的施加电压差和在等离子体反应器室中的输入气体的选择的压力P下，通常在相对高的压力(>10托)下，第一距离D1高于对应于等离子体点火阈值的第一阈值。因此，在第二状态中，局部等离子体21在突起11和基板5的表面51之间点火。同时，凹部12位于第二距离D2处，该第二距离D2高于对应于等离子体熄火阈值的第二阈值。凹部12的尺寸设置成使得淬灭效果防止局部等离子体区21延伸到凹部中。因此，局部等离子体区域21保持限制在突起11与基板5的表面51之间的空间隔离的空间中。
作为第二状态的实例，输入气体混合物在10至100托的压力下处于最低值，其由沉积前体气体(例如SiH4)或蚀刻气体(例如SF6)以及可能的缓冲气体(例如He)组成，所施加的电压在100V至1KV，第一距离D1被设定在0.1至1mm，使得该第一距离D1对于突起11和样品5的表面51之间的等离子体点火足够高，并且第二距离D2被设定为2至10mm，使得第二距离D2对于凹部12中的等离子体点火太高。
在第二状态中，其中，与大距离相结合的压力限制点火(通常是高压)，从电极表面的突起11确定沉积的图案31，通过相同的第一电极组件，产生在第一状态中沉积的正图案层32的互补或负像。
图3有助于解释本发明中提出的不同操作状态。图3示意性地示出作为用于电容耦合的RF等离子体反应器或直接耦合的直流等离子体反应器的输入气体压力P和电极间距D的乘积的函数的等离子体处理装置的击穿电压曲线Vb，通常称为帕邢曲线。击穿电压Vb被定义为对于给定的电极间距离D，作为压力P的函数或对于给定压力P，作为电极间距离D的函数施加在用于等离子体点火的电极之间的最小电压。
为了处理等离子体，压力P的范围通常包括在几毫托和几十托之间，或者小于100托。
我们考虑施加到第一电极组件1的RF电压振幅Va，该RF电压振幅Va高于击穿电压曲线的最小值。该施加电压Va与击穿电压曲线的交叉点定义第一阈值T1和第二阈值T2。
首先，我们考虑其中压力P乘以电极间距离D的乘积P×D低于第一阈值T1的曲线图的面积：在这些条件下，不存在等离子体点火。或者，换言之，对于选择的压力P和选择的RF电压振幅Va，如果电极间距D低于第一阈值距离，则由于施加电压Va低于击穿电压Vb曲线，因此不存在等离子体点火。接下来，我们考虑其中乘积P×D高于第一阈值T1且低于第二阈值T2的曲线图的面积：在这些条件下，存在等离子体点火，因为施加给电极的电压Va高于击穿电压Vb曲线。或者，换言之，对于选择的压力P和选择的施加电压Va，如果电极间距D高于第一阈值距离并且低于第二阈值距离，则发生等离子体点火。最后，我们考虑其中乘积P×D高于第二阈值T2的曲线图的面积：在这些条件下，不存在等离子体，因为施加的电压Va低于击穿电压Vb曲线。或者，换言之，对于选择的压力P和选择的施加电压Va，如果电极间距D高于第二阈值距离，则没有等离子体点火。
如图1所示，根据本发明的第一实施方案的等离子体产生装置的第一操作状态对应于其中第一距离D1小于如图3中所确定的针对给定的压力P和施加的电压Va的第一阈值距离T1/P和其中针对相同的压力P和施加的电压Va，第二距离D2在第一和第二阈值距离[T1/P；T2/P]之间的条件。
相反，如图2所示，根据本发明的第一实施方案的等离子体产生装置的第二操作状态对应于其中第一距离D1在第一阈值距离和第二阈值距离之间和其中第二距离D2大于如图3中所确定的第二阈值距离的条件。或者，对于给定距离D1和D2，压力P增加，使得乘积P×D1包含在T1和T2之间，并且乘积P×D2大于T2。
此外，在第三状态中，当第一和第二距离D1和D2都增加和/或当压力P增加时，使得乘积P×D1和P×D2位于第一阈值T1和第二阈值T2之间，等离子体在整个第一电极组件上点火，使得凹部12内的等离子体区域22与面对突起的等离子体区域21合并，从而形成单个延伸的等离子体区域。
作为对第一电极组件1与基板表面之间的距离的变化的替代或补充，本领域技术人员将认识到，上述三种不同的状态可以通过控制输入压力P和/或施加的电压Va获得。然而，该技术受限于实现期望步骤所需的工艺条件限制，特别是钝化表面或高质量的掺杂层的沉积。
然而，为了本公开的清楚起见，我们假设施加的电压Va和输入气体压力P保持恒定，并且控制第一电极组件1和基板表面之间的距离以在适当的状态下操作。
迄今观察到，等离子体处理装置通常在其中单个等离子体区域形成在第一电极组件和基板表面之间的条件下操作，因为处理均匀性通常是强烈的要求，无论是对于沉积还是对于蚀刻。即使在先前的空心阴极型等离子体产生系统中，在阴极内的多个空心下方形成单个等离子体区域，确保大面积基板的均匀加工。相反，本公开利用多个横向局部且隔离的等离子体区域21或22以在基板5的表面51上进行局部等离子体处理，以能实现空间分辨的薄膜沉积或蚀刻，从而实现图案沉积。通过与光刻法类比，这种等离子体处理技术可以被称为等离子体光刻法，因为其使得能够沉积具有确定的临界尺寸(CD)和长宽比(AR)的图案化薄膜。
等离子体光刻法的主要优点是能够在不使用掩模的情况下直接沉积图案化薄膜，从而避免了包括光蚀刻法的与光刻相关的多个处理步骤，并且避免了掩模与基板表面的接触的任何有害影响。
因此，如本文所公开的等离子体光刻能够显着降低用于图案化层或器件的制造的处理成本。
就性能而言，等离子体光刻使得能够形成具有亚毫米临界尺寸的图案，沿着X轴和/或Y轴下降到大约100微米。这样的临界尺寸非常适合工业太阳能电池制造中的当前需求。
第一电极组件可以由单个导电部件形成。例如，凹部12被加工成大块金属板中的孔或狭缝。
可备选地，第一电极组件1包括彼此附接的部件的组件。在变型替代方案中，第一电极组件1包括多个部件，至少一个部件相对于其它部件是可移动的。
作为实例，图4A至图4B示意性地示出等离子体处理装置的第一实施方案的变型的横截面，其中第一电极组件1分为两部分。更确切地说，第一电极组件1包括第一部分111和第二部分121。优选地，第一部分111和第二部分121具有互补的形状，例如像梳状。在图4A上，第一部分111和第二部分121被装配成使得第一电极组件1形成在距离基板5的表面51距离D处的平坦表面。调节压力P、距离D和施加的电压以在第一电极组件1和基板5的表面51之间产生等离子体20。该第一配置例如使得能够在基板5的表面51上沉积具有均匀厚度(或未图案化)的层30。例如，该配置可以用于沉积本征非晶氢化硅(i)a-Si:H的钝化层。作为选择，通过改变输入气体，在沉积i-层30之前，图4A的该第一配置还可以用于清洁或去除基板5的表面51中的氧化物层。
在图4B所示的第二位置中，第二部分121在样品表面51的方向上沿Z轴平移，同时第一部分111保持固定，从而形成凹部12和突起11。在图4B所示的实例中，第二部分被拉近基板表面51，使得突起11处于距离基板表面51的距离D1处，并且使得凹部12的底部处于距离基板表面51的距离D2处。在第二位置，等离子体产生装置在压力和电压条件下操作，使得局部等离子体区域22在基板5的表面51和凹部12之间点火，并且突起11提供防止突起11和基板5的表面51之间的等离子体点火的遮蔽效应，类似于关于图1所描述的。可备选地，具有两部分第一电极组件的等离子体产生装置可以在与关于图2所述的类似的压力和电压条件下操作。
图案化的沉积层可以具有5纳米到几百纳米的厚度，具有亚毫米临界尺寸。
方法
现在我们将描述图5A-5C的使用根据本发明的第一实施方案的等离子体产生装置的集成工艺的实例。
在图5A中，等离子体产生装置工作以第三状态操作，第一电极组件1被放置在一距离处并且调节压力P，使得乘积P×D1和P×D2位于第一阈值T1和第二阈值T2之间并且等离子体20在第一电极组件和基板表面51之间的整个体积上点火。该步骤例如用于沉积本征非晶氢化硅(i-层)的钝化层或用于去除自然氧化物层。
在图5B中，等离子体产生装置以第一状态操作，第一电极组件1被放置在距离D1和/或调节压力P，使得乘积P×D1低于第一阈值T1，并且乘积P×D2在第一阈值T1和第二阈值T2之间。例如，第一电极组件1被拉近基板表面51，使得局部等离子体区域22在凹部12和基板5的表面51之间点火，而突起11防止突起11和基板5的表面51之间的局部等离子体点火。该第二步骤可用于使用适当的输入气体混合物如H2、SiH4和PH3的混合物沉积n掺杂的图案化层32。
在图5C中，将第一电极组件1相对于样品表面51旋转和/或平移距离X1，以将凹部12对准在前一步骤中沉积的图案化层32之间。切换输入气体以从由H2、SiH4和B2H6组成的气体混合物沉积另一图案化层，理想地在该实例中为p掺杂层。例如，第一电极组件1的移动为约0.5-2mm，具有亚毫米级精度。等离子体产生装置再次以第一状态操作，第一电极组件1被放置在一距离处并调节压力P，使得乘积P×D1低于第一阈值T1，并且乘积P×D2在第一阈值T1和第二阈值T2之间，使得局部等离子体区域23在凹部12和基板5的表面51之间点火，而突起11防止突起11和基板5的表面51之间的局部等离子体点火。该第二步骤可以用于沉积p-掺杂的图案化层33。等同地，旋转或平移可以由第二电极组件或者仅仅基板实现，无论哪一个都最适合于相对运动的实际实施。
图5A-5C所示的步骤可以根据需要用尽可能多的可移动部件和步骤来重复。n-层图案和p-层图案可能是相同的也可能不相同。图5A至图5C的工艺流程能实现沉积图案化层和沉积具有两种不同掺杂水平的钝化层。该工艺可应用于例如制造IBC太阳能电池，在单个工艺流程中和在单个反应器室中，以第一电极组件1和基板表面51之间的相对运动为代价。
第一电极组件和处理条件能实现在顺序处理步骤中沉积多个图案化和/或未图案化层。
图6显示通过如上所述的方法和等离子体产生装置获得的示例性图案化器件的顶视图。图案化器件包括均匀钝化i-层30、n-掺杂图案化层32和p-掺杂图案化层33。钝化层30覆盖基板5的整个表面。
图7A显示通过应用空间分辨等离子体蚀刻在样品5的表面51上的介电层32中形成开口320而获得的另一个示例性图案化器件。该图案化结构可在两个步骤中实现：步骤1-均匀沉积介电层，和步骤2-空间分辨等离子体蚀刻。任选地，这两个步骤在相同的工艺流程中和/或在单个反应器室中进行。
图7B显示示例性的供电电极设计，其包括实现样品5的表面51上的开口320的图案(显示在图7A中)所需的突起310。图7A所示的该图案化结构可以使用图7B所示的电极设计在单个步骤中实现。
图15和图16示意性地显示根据特定实施方案的处理装置和方法。该方法至少包括在基板上均匀沉积至少一个层的第一步骤和空间分辨等离子体蚀刻以在均匀沉积的层中产生蚀刻图案的第二步骤。
图15示出实现均匀沉积的第一步骤的处理工具和方法的实例。图15示出常规的PECVD处理工具，例如用于射频PECVD系统。该系统包括放置在等离子体反应器室中的第一电极10和第二电极2，第一电极10通过电极间体积与第二电极2间隔开。RF电源6被电连接到第一电极10和第二电极2之间，以在第一和第二电极组件之间施加RF电压差。在该实例中，第二电极2被电连接到地，使得第一电极10是供电电极。将基板5放置在第二电极2上，使得基板5的表面面向第一电极10。输入气体在选择的压力P下被引入到等离子体反应器室中，同时在第一电极10和第二电极2之间施加RF电压。调节压力P、距离D和施加的电压以在第一电极组件1和基板5的表面51之间产生等离子体20。该第一步骤能实现例如在基板5的顶面上沉积具有均匀厚度(或未图案化)的层30。例如，该第一步骤可以用于沉积p-掺杂或n-掺杂的半导体层、介电层和/或钝化层，例如本征非晶氢化硅(i)a-Si:H。作为选择，通过改变输入气体，在沉积均匀层30之前，图15的该第一步骤还可以用于清洁或去除基板5的表面中的氧化物层。
我们概述了均匀沉积的第一步骤可以在与第二步骤相同的反应室中使用例如关于图4A或图5A描述的配置来实现。
其它已知的沉积技术如物理气相沉积(PVD)可用于实现第一步骤，并在另一个反应室中将薄膜均匀地沉积在基板5上。
图16示出实现第二步骤的处理工具和方法的实例。第二步骤包括将蚀刻等离子体施加到在第一步骤期间均匀沉积的薄膜以产生图案化薄膜。如上所述，将具有均匀层30的基板5放置在包括具有突起11和凹部12的第一电极组件1和第二电极组件2的射频电容耦合等离子体系统(RF-CCP)中。在第二步骤中，等离子体化学使用例如氢气(H2)或SF6和氧气(O2)的混合物或者SiF4和氩气的混合物。第一电极组件1的突起11被放置在距第二电极组件小于阈值距离的距离处，以便抑制第二电极组件和第一电极组件1的突起11之间的等离子体的点火。局部等离子体区26在具有大于阈值距离的特征尺寸的通道或孔12内点火。等离子体的空间选择性点火允许在预定区域中蚀刻先前沉积的膜30而不接触表面，从而实现无接触掩蔽。第二步骤形成均匀层30中的开口36，并由此产生由在第一步骤期间均匀沉积的材料制成的图案化部件130。可用于来自该技术的图案化部件130的尺寸和特征大小具有几百微米的量级。这样的尺寸和特征大小与用于制造太阳能电池的指叉背接触(IBC)或点接触开口所需的那些相容。
可备选地，可以使用如关于图2所公开的第一电极配置来实现第二步骤，其中在突起11与样品表面之间产生等离子体区域，同时防止在凹部12中产生等离子体。
使用均匀沉积和选择性蚀刻工艺，可以为IBC太阳能电池沉积隔离的n-型和p-型指状物。
图17A-17D显示在不使用与样品接触的掩模的情况下沉积用于IBC太阳能电池的n-型和p-型指状物的示例性工艺流程。图17A类似于图15，并且相应地图17B类似于图16。
在第一步骤(图17A)中，通过在包含n-型掺杂剂气体的气体混合物中施加等离子体20，将n-型材料以薄层30形式均匀地沉积在基板5上。在第二步骤(图17B)中，通过位于通道或孔12内的等离子体区域26的点火，以图案化的方式蚀刻n-型层30。在第二步骤结束时，获得n-型图案130。在第三步骤(图17C)中，生成另一等离子体200，以在基板5上和n-型图案130上均匀地沉积p-型层38。在第四步骤(图17D)中，以图案化的方式蚀刻p-型层38，以选择性地去除沉积在n-型图案130上的p-型层而不蚀刻n-型图案130并且以将由此形成的p-型图案138与n-型图案130隔离。沉积均匀层30、38，随后图案化蚀刻的优点在于，使用已知的PECVD技术，沉积层30、38的质量可能非常高。此外，可以根据规格(例如，长宽比，指状物间隔距离)来调整图案化层130、138的轮廓。
图18A-18C显示用于IBC太阳能电池的沉积n-型和p-型指状物而不使用与样品接触的掩模的替代示例性工艺流程。图18A类似于图17A，并且相应地图18B类似于图17B。第三步骤(图18C)包括使用与第二步骤中相同的电极配置的第二图案化p-层沉积步骤，优选地具有修改的工艺条件，以实现，与用于图案化n-层130相比，用于图案化p-层139的沉积分布更窄。更确切地，在第三步骤中，通过位于通道或孔12内的另一等离子体区29的点火来沉积图案化p-层139，以沉积p-型材料，而不在第二步骤和第三步骤之间移动第一电极组件。在第三步骤结束时(图18C)，在第二步骤期间，在形成于n-型层中的开口36内部形成p-型图案139。这个过程还能实现为IBC太阳能电池沉积隔离的n-型和p-型指状物。该替代工艺流程具有减少处理步骤数量，从而降低制造成本的优点。然而，该替代工艺在第三步骤(图18C)中实现高质量图案化掺杂层并且避免被来自第二步骤的产物的蚀刻污染方面提出了挑战。然而，使用该替代工艺，如果可以使用图案化沉积以高质量沉积至少一个层，则在使用相同处理设置的蚀刻步骤之后使用图案化沉积步骤允许减少工艺步骤。
图8示意性地示出根据本发明的第二实施方案的等离子体处理装置的横截面。第一电极组件1包括多个突起11和多个空腔15，每个空腔15通过通道16连接到电极间体积。突起11被放置在距离D1处，以防止基板5的表面51与突起11之间的局部等离子体点火。空腔的尺寸设置成使得它们的体积能实现每个空腔15内的局部等离子体区域25的点火。通道16通常具有比空腔15更小的横向尺寸。通道的长度和宽度尺寸设置成允许等离子体25在空腔15和样品5的表面51之间的扩散。因此，该第二实施方案能实现沉积具有近似通道16的横向尺寸的图案化层35。
当然，第二实施方案也可以用于局部等离子体蚀刻，例如产生介电层中的开口。
空腔15可以具有一维或二维配置。
例如，空腔15和通道16具有沿着Y轴纵向延伸的一维几何形状，用于产生沿着Y轴在样品表面上纵向延伸的图案。在另一实例中，空腔15和通道16可以具有二维几何形状，并且例如沿着Y轴具有与图8中所示类似的轮廓，用于在样品5的表面51上产生在X方向和Y方向上都受到限制的图案。取决于应用，第一电极组件可以包括一维和二维空腔和通道的组合。
图8所示的空腔15和通道16具有正方形或矩形轮廓。
与第一实施方案相比，第二实施方案能实现形成具有较小特征尺寸的图案，例如具有小于等离子体外壳宽度两倍的临界尺寸的图案。
图9示出具有球形(2D几何形状)或圆柱形(1D几何形状)形状的不同空腔15和具有圆柱形(2D几何形状)或狭缝形状(1D几何形状)的通道的横截面。
如图9所示的第一电极组件用于在1060毫托的压力P下在氢气和硅烷气体(H2/SiH4＝100:2.5)的混合物中沉积a-Si:H图案化层，功率为50瓦特。获得的图案化层的宽度为约300微米。
空腔15可以另外被成型以优化沉积膜的轮廓或者被处理区域的通量的均匀性。
图10示出了被考虑控制所形成的图案的临界尺寸的形状或边缘的不同的空腔轮廓。空腔151具有正方形或矩形轮廓并且通过通道161连接到电极间体积。空腔152具有球形或圆柱形轮廓并且通过通道162连接。空腔153具有圆锥形轮廓并且通过通道163连接。圆锥形空腔153可以具有用于控制图案的临界尺寸的平坦、凹形或凸形底部。
图11示出第一电极设计的变型，其中每个通道12的端部处的空心被流体连接到共同空腔19。空腔19被流体连接到气体入口40和一个或几个气体出口43。该共同空腔19能实现输入气体在通道12中更好地分布。这种配置还能实现连接第二气体出口通道43以避免由于气体阻力所致的图案化部件的扩展。选择共同空腔19和通道12的尺寸，使得等离子体22仅在通道12附近或内部点火。任选地，通道12可被成型以优化样品的表面51上的经处理的图案化区域32的轮廓。
图12和13以横截面示意性地示出电极配置的变型。
在图12中，第一电极组件包括空腔的第一子集17和空腔的第二子集18。每个空腔通过通道16流体连接至电极间体积。空腔的第一子集17中的每个空腔包括第一子电极47。相应地，空腔的第二子集18中的每个空腔包括第二子电极48。例如，在图11所示的特定操作状态中，第一子电极47电连接到地线61，而第二子电极48通过线62电连接到RF发生器6。RF发生器6也电连接到第二电极组件2。第一子电极47与第二子电极48电隔离。第一电极组件1的第二子电极48处于与第二电极组件2相同的电位，在空腔的第二子集18不产生等离子体。相反，由于第一电极组件1的第一子电极47与第二电极组件2之间的电位差，等离子体27在空腔的第一子集17中点火。因此，RF发生器6选择性地给空腔的第一子集17供电而不给空腔的第二子集18供电。作为实例，该配置能实现在i-层30的顶部上沉积图案化层37，图案化层37被选择性地形成在连接到空腔的第一子集17的通道16的前方。该配置要求系统在其中等离子体在空腔的第二子集18中的空腔内不点火的状态下操作。
电连接可以根据需要有利地进行修改，使得RF发生器6选择性地给空腔的第二子集18供电而不给空腔的第一子集17供电。可备选地，图12的等离子体产生装置可被配置为使得RF发生器6同时为空腔的第一子集17和空腔的第二子集18供电。更通常，图11的等离子体产生装置可被配置为使得RF发生器6向第一子电极47施加第一电压差并且向第二子电极48施加第二电压差，以控制形成的图案。
可以在工艺流程期间实时修改如图11所示的第一电极组件的电配置。
图13显示另一第一电极组件配置，其包括空腔的第一子集13和空腔的第二子集14。气体供给组件包括两个独立的输入气体管线。第一输入气体管线41在空腔的第一子集13中注入第一输入气体。相应地，第二输入气体管线42在空腔的第二子集14中注入第二输入气体。RF发生器6被电连接到第一电极组件1并由空腔的第一子集13和空腔的第二子集14同时供电。
图13的配置能使得RF发生器6基于空腔的第一子集13中的第一输入气体点火等离子体区域23，并且同时基于空腔的第二子集14中的第二输入气体点火第二等离子体区域24两者。该配置能使得同时沉积空腔的第一子集13前方的第一图案33和空腔的第二子集14前方的第二图案34。例如，不同的掺杂气体被注入到交替的等离子体区23、24中，能实现同时沉积p-掺杂的33和n-掺杂的34图案化层。有利的是，气体注入通过第一电极组件进行并进入其中发生等离子体点火的体积中，并且从空腔的每个子集中排出的气体通过电极边缘处的另外的孔，从而最小化通过通道的气体流量。可备选地，可以将淬灭气体注入空腔的第二子集14的空腔中以防止这些空腔中的点火，同时允许在其它空腔中点火和沉积。
关于图12和13所描述的第一电极配置的变型能实现与关于图5A-5C所描述的类似工艺流程，但不需要等离子体反应器室内的任何机械移动。
本领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的框架的情况下，还可以设想将选择性电控制和选择性气体注入组合成/用于空腔或凹部的子集的配置。
使用等离子体产生装置的另一变型涉及要施加的电压差波形的选择。可以使用由500kHz至100MHz之间的单频组成的正弦变化电压的使用。可备选地，考虑同时使用多频。在特别有利的变型中，考虑了基频(在500kHz到100MHz范围内)的多个谐波的应用。依赖谐波及其相应振幅之间的相应相位，这些波形可以表现为一系列峰、谷或锯齿波形。例如，图14显示包括多个凹部12的第一电极组件1。凹部12具有相同的形状、尺寸并且被放置在距离基板5的表面51相同的距离处。图14示意性地示出对应于不同电压波形的等离子体区域220、221、222的位置，其它等离子体参数是相同的(输入气体、压力)。如图14所示，对于本公开中所描述的电极设计来说，相当大的关注锯齿波形的使用，因为这样的波形允许人们控制等离子体的最强烈区域的空间分布。更确切地，我们观察到使用第一锯齿波形电压产生的第一等离子体区域220位于远离样品表面的凹部12的底部，而使用第二锯齿波形电压产生的等离子体区域221位于凹部12中心并且使用第三锯齿波形电压产生的第三等离子体区域222位于靠近样品表面的凹部12的开口处。当前体离开等离子体时，通道壁的遮蔽效应根据等离子体区域220、或221、222与基板表面的接近度对处理区域的扩展具有各不相同的影响。因此，可以使用与所有电极几何形状的所有变型结合的这种锯齿波形来进一步控制表面处的沉积/蚀刻的轮廓。
本文公开的等离子体产生装置和工艺的主要应用是形成用于制造高效晶体硅太阳能电池的指叉背接触或介电开口。
本发明允许实施已经在工业中使用的高性能元件，其具有更简单且更便宜的工艺。应预期到使用等离子体光刻工艺和装置不会损失性能。仅仅以改变等离子体处理装置的电极之一为代价，就能在现有工具上容易地实施本发明。
本公开能实现在低温下在单个工艺步骤中形成IBC触点，并且能够在相同等离子体反应室中使用薄的本征a-Si:H钝化层。该方法和装置能实现使用与HIT钝化步骤组合的IBC配置，而不在电池制造工艺流程中增加任何额外的处理步骤。该方法提供了无接触的优点，其解决了重要的问题，因为清洁的晶片(clean wafer)的表面(除去氧化物)对损坏和污染非常敏感。
需要通过等离子体激活物种的任何等离子体处理步骤都可与该方法一起使用。因此，该技术对于诸如但不限于沉积、蚀刻、清洁、致密化和功能化的工艺同样有用。
本发明在指叉背接触(IBC)中的指叉接触件的沉积和用于点接触的太阳能电池中的介电开口中找到最合适的应用。
本文公开的等离子体光刻也适用于其它光伏器件、光探测器和传感器的制造。

Claims (20)

1.用于制造图案化器件的等离子体产生装置，其包括：
a)等离子体反应器室；
b)用于在选择的压力P下将输入气体引入所述等离子体反应器室的气体供给组件；
c)放置在所述等离子体反应器室中的第一电极组件(1)和第二电极组件(2)，所述第一电极组件(1)通过电极间体积与所述第二电极组件(2)间隔开，以及
d)用于产生所述第一电极组件(1)和所述第二电极组件(2)之间的电压差的电源(6)；
特征在于：
e)所述第一电极组件(1)包括多个突起(11)和多个凹部，
f)所述第二电极组件(2)被配置为用于接收具有面向所述多个突起(11)和所述多个凹部的表面(51)的基板(5)；
g)所述突起(11)和所述凹部被形成尺寸并设置在距离所述基板(5)的所述表面(51)的相应距离(D1、D2)处以在选择的输入气体压力P下产生多个空间隔离的等离子体区(21、22)，所述多个空间隔离的等离子体区选择性地位于所述基板(5)的所述表面和所述多个凹部之间或者所述基板(5)的所述表面和所述多个突起(11)之间。
2.根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其中所述凹部(12)被形成尺寸并放置在与所述基板(5)的所述表面(51)相距第二距离(D2)处，使得对于所施加的电压差V(t)，所选择的压力和所述第二距离的乘积包括在第一等离子体点火阈值T1和第二等离子体熄火阈值T2之间，并且其中所述突起(11)被形成尺寸并放置在与所述基板(5)的所述表面(51)相距第一距离(D1)处，使得对于所述所施加的电压差V(t)，所选择的压力P和所述第一距离(D1)的另一乘积低于所述第一等离子体点火阈值T1，使得所述等离子体产生装置在所述基板(5)的所述表面和所述凹部(12)之间产生空间上隔离的等离子体区(22)，而不会在所述基板(5)的所述表面和所述突起(11)之间局部产生等离子体。
3.根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其中所述突起(11)被形成尺寸并放置在与所述基板(5)的所述表面(51)相距第一距离(D1)处，使得对于所施加的电压差V(t)，所述压力P和所述第一距离(D1)的乘积包括在第一等离子体点火阈值T1和第二等离子体熄火阈值T2之间，并且其中所述凹部(12)被形成尺寸并放置在与所述基板(5)的所述表面(51)相距第二距离(D2)处，使得对于所施加的电压差V(t)，所选择的压力P和所述第二距离(D2)的乘积大于所述第二等离子体熄火阈值T2，使得所述等离子体产生装置在所述基板(5)的所述表面和所述突起(11)之间产生空间上隔离的等离子体区(21)，而不会在所述基板(5)的所述表面和所述凹部(12)之间局部产生等离子体。
4.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述第一电极组件(1)包括至少第一部分和第二部分(111、121)，所述第一部分(111)相对于所述第二部分(121)在第一位置和第二位置之间可移动，使得在所述第一位置中，所述第一电极组件(1)形成多个突起(11)和多个凹部(12)，并且在第二位置中，所述第一电极组件(1)形成面对所述基板(5)的所述表面的平坦表面。
5.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述多个凹部包括多个空腔(15、151、152、153)，每个空腔(15、151、152、153)通过通道(16、161、162、163)连接到所述电极间体积，所述空腔(15、151、152、153)的尺寸形成为使得所述装置在所述选择的压力P下在所述空腔(15、151、152、153)内产生等离子体(25)，并且所述通道(16、161、162、163)的尺寸形成为使得在所述空腔(15、151、152、153)中产生的所述等离子体(25)朝向所述电极间体积扩散。
6.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述多个凹部包括被连接到共同空腔(19)的多个通道，所述共同空腔(19)被连接到至少一个气体入口(40)和至少一个气体出口(43)。
7.根据权利要求5所述的等离子体产生装置，其中所述空腔(15、151、152、153)具有正方形、矩形、球形或圆锥形轮廓和/或其中所述通道(16)具有选自矩形、梯形、圆锥形或圆柱形形状的截面形状。
8.根据权利要求6所述的等离子体产生装置，其中所述空腔(19)具有正方形、矩形、球形或圆锥形轮廓和/或其中所述通道具有选自矩形、梯形、圆锥形或圆柱形形状的截面形状。
9.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述第一电极组件(1)包括至少空腔的第一子集(17)和空腔的第二子集(18)，所述空腔的第一子集(17)与所述空腔的第二子集(18)电隔离，并且所述第一电极组件(1)包括第一子电极(47)和第二子电极(48)，所述第一子电极(47)或第二子电极(48)电连接所述空腔的第一子集(17)或所述空腔的第二子集(18)，并且其中所述电源(6)被配置为在所述第一子电极(47)或第二子电极(48)和所述第二电极组件(2)之间产生第一电压差或第二电压差。
10.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述第一电极组件(1)包括至少空腔的第一子集(13)和空腔的第二子集(14)，并且其中所述气体供给组件包括第一输入气体管线(41)和第二输入气体管线(42)，所述第一输入气体管线(41)或所述第二输入气体管线(42)与所述空腔的第一子集(13)或所述空腔的第二子集(14)流体连通以将第一输入气体或第二输入气体注入到所述空腔的第一子集(13)或所述空腔的第二子集(14)。
11.根据权利要求9所述的等离子体产生装置，其中所述第一电极组件(1)包括至少空腔的第一子集(13)和空腔的第二子集(14)，并且其中所述气体供给组件包括第一输入气体管线(41)和第二输入气体管线(42)，所述第一输入气体管线(41)或所述第二输入气体管线(42)与所述空腔的第一子集(13)或所述空腔的第二子集(14)流体连通以将第一输入气体或第二输入气体注入到所述空腔的第一子集(13)或所述空腔的第二子集(14)。
12.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述多个突起(11)和所述多个凹部以一维或二维周期阵列形式布置。
13.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述第一电极组件(1)和/或所述第二电极组件(2)安装在平移或旋转台上。
14.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中所述电源(6)被配置为用于产生将被施加在第一电极和第二电极之间的电压差，其中所述电压差随时间恒定，或者其中所述电压差随时间变化并且包括在500kHz至100MHz的范围内的单一基频或者包括在500kHz至100MHz的范围内的基频的多个谐波，并且其中选择所述多个谐波的相应振幅和相位以产生具有振幅不对称和/或具有斜率不对称性的波形的电压差。
15.使用空间分辨等离子体处理制造图案化器件的方法，其包括以下步骤：
a)将基板(5)放置在等离子体产生装置的等离子体反应器室中，所述基板(5)与第二电极组件(2)接触并且具有面向包括多个突起(11)和多个凹部的第一电极组件(1)的表面(51)；
b)在选择的压力P下将输入气体或气体混合物注入所述等离子体反应器室中；
c)将所述第一电极组件(1)配置为使得所述突起(11)处于距离所述基板(5)的所述表面(51)的第一距离(D1)处并且所述凹部(12)处于距离所述基板(5)的所述表面(51)的第二距离(D2)处，
d)在所述第一电极组件(1)和所述第二电极组件(2)之间施加电压差，所述突起(11)和凹部被形成尺寸并设置在距离所述基板(5)的所述表面(51)的相应距离处，以产生选择性地位于所述基板(5)的所述表面(51)和所述多个凹部(12)之间或在所述基板(5)的所述表面(51)和所述多个突起(11)之间的多个空间上隔离的等离子体区(21、22)，以在所述基板(5)的所述表面上形成图案。
16.根据权利要求15所述的制造图案化器件的方法，其还包括以下步骤：
e)将所述第一电极组件(1)的空腔的第一子集(17)与空腔的第二子集(18)电隔离；和
f)在所述第二电极组件(2)与所述空腔的第一子集(17)或所述空腔的第二子集(18)之间施加第一或第二电压差。
17.根据权利要求15或16所述的制造图案化器件的方法，其还包括以下步骤：
g)将第一或第二气体管线(41、42)与所述第一电极组件(1)的空腔的第一子集(13)或空腔的第二子集(14)流体连接；和
h)将第一或第二输入气体注入空腔的第一子集(13)或空腔的第二子集(14)中。
18.根据权利要求15所述的制造图案化器件的方法，其在步骤a)之前还包括：
在步骤a)，在预期面向所述第一电极组件(1)的所述基板的表面(51)上沉积均匀层(30)的初始步骤，并且其中选择在步骤b)注入的所述输入气体或气体混合物使得在步骤d)产生的空间上隔离的等离子区(26)产生所述均匀层(30)的空间选择性蚀刻，以通过蚀刻所述均匀层(30)中的开口(36)来形成图案化层(130)。
19.根据权利要求18所述的制造图案化器件的方法，其在步骤d)之后还包括：
i)在所述开口(36)上和在所述图案化层(130)上沉积另一均匀层(38)的另一步骤；
j)应用另一系列步骤a)、b)、c)和d)，其中选择在另一步骤b)注入的输入气体或气体混合物，使得在另一步骤d)产生的空间上隔离的等离子体区(28)产生在图案化层(130)上的所述另一均匀层(38)的空间选择性蚀刻，以在所述图案化层(130)的所述开口(36)中形成另一图案化层(138)。
20.根据权利要求18所述的制造图案化器件的方法，其在步骤d)之后还包括：
n)应用另一系列步骤a)、b)、c)和d)，其中选择在另一步骤b)注入的输入气体或气体混合物，使得在另一步骤d)产生的空间上隔离的等离子体区(29)产生另一图案化层(139)在所述图案化层(130)的所述开口(36)中的空间选择性沉积。
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