CN111586958A - 一种推拉式线性等离子源及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种推拉式线性等离子源，包括至少一对水平并列设置的电极，成对设置的电极均包括线性方向平行并分别连接第一射频电源及第二射频电源的第一电极及第二电极，第一射频电源与第二射频电源通过相位同步器控制相位变换形成推拉式；以及位于第一电极及第二电极的下方并连接低频电源或接地的第三电极，第三电极与第一电极及第二电极平行设置；第一电极与第二电极连接气源以将气体通过第一电极、第二电极通入工作区间，并通过第一射频电源与第二射频电源将气体激发以在三个电极空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过工作区间的基板，以用于基板的等离子强化的气相沉积‑真空镀膜、干法刻蚀或太阳能电池制造用干法制绒过程。

Description

一种推拉式线性等离子源及其应用
技术领域
本发明涉及一种推拉式线性等离子源，以用于基板的等离子强化的气相沉积-真空镀膜(PECVD)、干法刻蚀(RIE)或太阳能电池制造用干法制绒过程。
背景技术
等离子体用于许多工业生产过程，如半导体、显示器、太阳能技术和照明。将等离子体施加到基板上，该基板通过一种或多种方式处理过，包括但不限于等离子体增强化学气相沉积、等离子体刻蚀、等离子体表面处理和离子注入等处理方式。基板的长度、厚度和宽度可能会有所不同。该基板也可以用活化前体处理以为等离子体处理做准备。常规的等离子体处理过程采用静态模式，即：载板放在离子源下不动，直到处理完成后再取出来，然后再放另一个载板，这样载板传输过程浪费了工艺时间。所以，为了实现高的生产力(单位时间里处理基板的能力)，载板必须做得很大，放置大量基板，这种大型设备成本就很高,而且均匀性比较难控制。
基于常规静态等离子体处理过程的不足，美国发明专利US 8617350 B2公开了一种线性等离子系统，其包括电极、反应气体入口、前驱气体入口和电源，其中电极具有多个电极峰与电极谷交替形成锯齿状；反应气体入口设置在电极上并用于将反应气体连续通入到位于电极谷底部的孔阵列中；前驱气体入口设置在电极上并用于将前驱气体连续通入到位于电极峰顶部的孔阵列中；电源用于将射频功率施加到电极上，以与反应气体与前驱气体的混合气体相互作用而产生等离子体，等离子体用于形成沉积在基板上的薄膜产物。由该美国发明专利US 8617350 B2可以获知，所谓的线性等离子源是指电极的长度远远大于宽度，且电极的长度略大于基板的宽度，或电极的长度可以与基板的宽度相同或小于基板的宽度均可。
中国发明专利CN 102534622 B基于美国发明专利US 8617350 B2公开的线性等离子系统而提出了一种在晶硅太阳能电池片表面制绒的方法，该方法具体的工艺步骤如下：①自动传送装置带动硅片载板，通过硅片上料将需刻蚀硅片置于硅片载板上；②载有硅片的硅片载板在自动传输装置的带动下经过平行放置的线性等离子源(由中国发明专利CN102534622 B及美国发明专利US 8617350 B2均可获知，线性等离子源的电极长度远大于宽度)，载有硅片的硅片载板在自动传输装置的带动下在真空中按一定速度经过线性等离子源；③刻蚀后的气体通过真空泵及其导管抽走；④硅片载板经过硅片下料装置使硅片下料，得成品黑硅。该发明的优点是等离子密度高，对硅表面损伤低，使所得的黑硅电池片转换效率高；同时，动态过程的刻蚀速度快，增加了产量；另一方面，利用该发明载板是放在接地电极上的，这样使离子源更加稳定。
本发明是在上述美国发明专利US 8617350 B2基础上提出的一种效果更佳的推拉式线性等离子源，以更好地用于包括中国发明专利CN 102534622 B所涉及的在晶硅太阳能电池片等基板上进行等离子强化的气相沉积-真空镀膜(PECVD)、干法刻蚀(RIE)或太阳能电池制造用干法制绒等处理过程。
发明内容
本发明涉及一种推拉式线性等离子源。该推拉式线性等离子源包括至少一对水平并列设置的电极，成对设置的电极均包括第一电极及第二电极，第一电极与第二电极的线性方向平行；第一电极连接第一射频电源，第二电极连接第二射频电源，第一射频电源与第二射频电源同时连接至一相位同步器，通过相位同步器控制第一射频电源及第二射频电源的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极，第三电极位于第一电极及第二电极的下方，第三电极与第一电极及第二电极平行设置，且第三电极连接低频电源或接地；第一电极与第二电极连接气源以将气体通入第一电极、第二电极及第三电极之间的空间，并通过第一射频电源与第二射频电源将气体激发以在第一电极、第二电极及第三电极之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极、第二电极及第三电极之间的基板。
其中，当具有多对并列设置的电极时，在电极两侧设置永磁体以在第一电极、第二电极与第三电极之间形成磁场强化等离子体；其中，永磁体仅设置在多对并列设置的电极最外侧两边缘，以在多对电极与第三电极之间形成一体的磁场；或永磁体同时设置在多对并列设置的电极最外侧两边缘及多对电极之间，以在每对电极与第三电极之间形成一体的磁场；或永磁体同时设置在多对并列设置的电极最外侧两边缘、多对电极之间以及每对电极的第一电极与第二电极之间，以在每对电极的第一电极与第三电极及第二电极与第三电极之间形成单独的磁场。
其中，磁场作用于第一电极、第二电极及第三电极之间的等离子体，通过对等离子体的强化而提高等离子体对基板的处理效果。
其中，永磁体通常为永磁体，也可以是电永磁体等非永久永磁体，对此不做限定。
其中，所谓的线性等离子源是指电极的长度远远大于宽度，即第一电极及第二电极的长度均远远大于宽度以形成线性等离子源，且多对第一电极及第二电极的规格尺寸一致或基本一致，且电极的长度略大于基板的宽度，或电极的长度可以与基板的宽度相同或小于基板的宽度。
本发明还涉及基于上述一种推拉式线性等离子源的应用：
①应用于等离子强化的化学气相镀膜(PECVD)工艺中，使含有薄膜组成原子的气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，与基板表面发生反应并在基板上沉积出薄膜；
②应用于反应等离子刻蚀(RIE)工艺，使腐蚀性气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，与基板表面的原子起化学反应形成挥发性物质，从而在基板表面形成蚀刻；
③应用于反应等离子刻蚀(RIE)干法制绒工艺，使反应气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，产生的等离子体作用于太阳能电池硅片表面，从而对原本光滑的硅片表面进行纳米级粗糙化，使入射光在硅片表面的反射率从30％降低到10％以下，相比于传统的湿法(在溶液中)制绒，反射率只能到达20％左右，而且避免了使用强酸或强碱制绒，不仅减少污染环境，而且降低了成本，且由于反射率降低，表面颜色发黑，所以制绒后的硅片俗称“黑硅”。
通过本发明的一种推拉式线性等离子源，其通过相位同步器控制第一射频电源及第二射频电源的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制，该种射频电源的相位交替变换使产生的等离子体也被反复推拉，其用于PECVD、RIE、或RIE干法制绒工艺中，可以使得等离子体在反复推拉过程中被最大化利用，并通过等离子体反复轰击基板表面而实现对基板更有效的处理，具有节能、处理效果更佳的优点。
附图说明
图1A-1C为本发明一个或多个实施例所公开的具有一对电极的推拉式线性等离子源结构示意图；
图2A-2C为本发明一个或多个实施例所公开的具有两对电极的推拉式线性等离子源结构示意图；
图3A-3C为本发明一个或多个实施例所公开的具有三对电极的推拉式线性等离子源结构示意图；
图4为本发明一个或多个实施例所公开的三对电极分别连接三组射频电源及相位同步器的结构示意图；
图5为本发明一个或多个实施例所公开的三对电极分别连接不同的气源结构示意图；
图6为本发明一个或多个实施例所公开的三对电极分别连接三组射频电源及相位同步器且分别连接不同气源的结构示意图；
图7为本发明一个或多个实施例所公开的三对电极的第一电极与第二电极分别连接不同气源的结构示意图。
图中数字表示：
101.第一电极 102.第二电极 103.第一射频电源
104.第二射频电源 105.相位同步器 106.第三电极
107.气源 108.气体 109.基板
110.真空室 111.真空泵 112.第一取向的永磁体
113.第二取向的永磁体 114.磁场 115.第一磁场
116.第二磁场 201.第一电极 202.第二电极
212.第一取的向永磁体 213.第二取的向永磁体 214.磁场
215.第一磁场 216.第二磁场 217.第三磁场
218.第四磁场 301.第一电极 302.第一电极
312.第一取向的永磁体 313.第二取向的永磁体 314.磁场
315.第一磁场 316.第二磁场 317.第三磁场
318.第四磁场 319.第五磁场 320.第六磁场
203.第一射频电源 204.第二射频电源 205.相位同步器
303.第一射频电源 304.第二射频电源 305.相位同步器
207.气源 307.气源
具体实施方式
本发明的具体实施例将通过参考附图详细描述。各图中相同部位采用相同的数字标注以保持一致性。
对所公开的实施例的如下说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
一般来说，本发明的实施例首先描述了一种用于产生和施加等离子体到基板的推拉式线性等离子源。具体而言，参考图1-7，本发明的一个或多个实施例包括至少一对水平并列设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极，第一电极与第二电极的线性方向平行；第一电极连接第一射频电源，第二电极连接第二射频电源，第一射频电源与第二射频电源同时连接至一相位同步器，通过相位同步器控制第一射频电源及第二射频电源的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极，第三电极位于第一电极及第二电极的下方，第三电极与第一电极及第二电极平行设置，且第三电极连接低频电源或接地，以在第一电极、第二电极与第三电极之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板的效果；第一电极与第二电极连接气源以将气体通入第一电极、第二电极及第三电极之间的空间，并通过第一射频电源与第二射频电源将气体激发以在第一电极、第二电极及第三电极之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极、第二电极及第三电极之间的基板上使得基板得以处理。
在本发明的一个或多个实施例中，多对电极共用同一对射频电源及同一个相位同步器，如图1-3及5；或每对电极具有单独对应的一对射频电源及相位同步器，如图4、6及7；对此不做具体限定。
在本发明的一个或多个实施例中，本发明的一种推拉式线性等离子源产生等离子体的过程发生在真空系统中。真空条件的应用具有一个或多个原因，包括但不限于确保等离子体和/或活化气体的应用适量并隔离由电源施加到电极的能量。真空系统也可用于在推拉式线性等离子源工作期间除去过量的气体。真空系统设定为介于10毫托和10000毫托之间，优选的真空度为100毫托。
在本发明的一个或多个实施例中，公知的，一个或多个冷却系统(例如，水冷却)可用于在使用本发明的一个或多个实施例时冷却电极并防止过热和/或保持温度在一定温度范围内。此外，电极可以覆盖导电或绝缘材料，以便于维护并减少等离子体和/或活化气体沉积在电极上。
在本发明的一个或多个实施例中，电极可以由一种或多种材料制成，包括但不限于铝和不锈钢。电极的长度可能会有所不同。在本发明的一个或多个实施例中，电极的长度为一米或更长。电极可以具有均匀或变化的厚度。
在本发明的一个或多个实施例中，基板是两个或多个被连续处理的独立的基板。换言之，基板相对于电极在一个方向上连续移动以实现连续处理。基板可以是位于载体或平台上的一个或多个小晶片。该载体或平台可以是一系列辊、传送带或一些其它适合于在加工过程中移动基板的装置。载体或平台可以由一种或多种材料制成，包括但不限于石墨、陶瓷和玻璃。在本发明的一个或多个实施例中，电极和基板之间的距离可能会有所不同，这取决于多个因素，包括但不限于处理所需要的类型、用于电源的功率、是否使用真空系统、气体种类、气体的压力等因素。
电源可以是任何能够在存在气体的情况下向电极提供产生等离子体所需的能量的电源。在本发明的一个或多个实施例中，射频电源将射频能量施加到电极上，例如，射频能量的频率可以在40千赫和60兆赫之间。射频电源可以根据需要处理的基板的要求和/或基板处理的方式发射特定频率或频率范围的射频能量。此外，由射频电源提供的射频能量可取决于其他因素，包括但不限于电极的尺寸(如长度、宽度)、所需的被沉积在基板上的膜产品及在基板上沉积的速率。当电极为一米长时，由射频电源施加的能量可以在1千瓦和10千瓦之间。射频电源可以向推拉式线性等离子源中的一个或多个电极提供能量。
在本发明的一个或多个实施例中，加热器用于将热能传递到基板。基板也可能在进入包括电极的真空室之前被预热。预热基板可以促进活化气体附着到基板上。预热基板还可以提供能量以提高膜产物(例如薄膜)在基板上的沉积质量。另外，加热器可以电接地或连接低频电源以进一步增强等离子体的密度并增强膜产品在基板上的沉积。
在本发明的一个或多个实施例中，射频电源提供射频(RF)能量。射频能量可以包括与气体中的电子耦合以产生等离子体的电磁能。电磁能与电极耦合产生的能量与气体及等离子体的混合物相互作用而使得膜产物以特定的方式沉积到基板。
在本发明的一个或多个实施例中，基板沿一系列辊子移动以进行处理。另外，电接地的加热器位于辊的下方，以向基板提供热能，当处理基板时，将膜产物沉积到基板上。
在本发明的一个或多个实施例中，不同的电极可以连接相同的气源以通入相同的气体，如图1-4；或不同的电极连接不同的气源以通入不同的气体；或多对电极分别连接不同的气源，如图5及6；或多对电极的第一电极连接相同的气源，多对电极的第二电极连接另一个相同的气源，如图7；当连接不同气源时，在基板线性通过等离子源时可以获得不同的薄膜沉积物或不同的等离子体处理效果，因此，需要根据具体需要设置不同的气源以供应所需气体，对此不做具体限定。
在本发明的一个或多个实施例中，永磁体垂直设置以使永磁体的一个磁极朝向基板，并且永磁体的另一极远离基板。永磁体的极性可以称为南极(S)及北极(N)。在本例中，永磁体的北极远离基板被定义为第一取向，永磁体的南极远离基板被定义为第二取向，如图1A、1C、2-7。永磁体可以位于电极的相对端部，与电极的高度大致相同，且与电极的线性设置方向相同。在本例中，永磁体还可以水平设置，且永磁体的南极远离电极被定义为第一取向，永磁体的北极远离电极被定义为第二取向，如图1B。
在本发明的一个或多个实施例中，永磁体通常反向设置在电极的最外侧两端，如图1A、1B、2A及3A；或同时设置在每对电极的最外侧两端且相邻永磁体极性相反，如图1A、1B、2B、3B、4-7；或同时设置在每个电极的两端且相邻永磁体极性相反，如图1C、2C及3C，以使磁体产生的磁场具有足够的强度以增强等离子体的密度。
实施例1：
如图1A所示，推拉式线性等离子源包括一对水平并列设置的电极，电极包括第一电极101及第二电极102，第一电极101与第二电极102的线性方向平行；第一电极101连接第一射频电源103，第二电极102连接第二射频电源104，第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过相位同步器105控制第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极106，第三电极106位于第一电极101及第二电极102的下方，第三电极106与第一电极101及第二电极102平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在第一电极101、第二电极102与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；第一电极101与第二电极102连接气源107以将气体108通入第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103与第二射频电源104将气体108激发以在第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即第一电极101、第二电极102及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101、第二电极102及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，即通过在第一电极101的第一外侧设置一组具有第一取向的永磁体112，在第二电极102的第二外侧设置一组具有第二取向的永磁体113；其中，第一取向与第二取向相反，本例中具体指第一取向的永磁体112的南极朝向基板109，第二取向的永磁体113北极朝向基板109；第一组永磁体和第二组永磁体之间形成凹形磁场114，该磁场114作用于第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的等离子体以强化等离子密度，从而使等离子体更有效的处理连续运动状态通过的基板109。
实施例2：
基于实施例1，参考图1B，本实施例中永磁体水平设置，具体为：第一取向的永磁体112的南极远离电极，第二取向的永磁体113的北极远离电极，从而在第一组永磁体和第二组永磁体之间形成水平磁场114，该磁场114作用于第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的等离子体以强化等离子密度，从而使等离子体更有效的处理连续运动状态通过的基板109。
实施例3：
基于实施例1，参考图1C，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一电极101的第一外侧并具有第一取向的永磁体112；第二组位于第二电极102的第二外侧并具有第一取向的永磁体112；以及第三组位于第一电极101与第二电极102中间并具有第二取向的永磁体113，第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体之间形成第一磁场115，第二组和第三组永磁体之间形成第二磁场116，第一磁场115作用于第一电极101与第三电极106之间的等离子体，第二磁场116作用于第二电极102与第三电极106之间的等离子体。
实施例4：
参考图2A，本实施例的推拉式线性等离子源包括两对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极，两对电极的第一电极101/201均连接至同一个第一射频电源103，两对电极的第二电极102/202均连接同一个第二射频电源104，第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过相位同步器105控制第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极106，第三电极106位于两对电极的下方，第三电极106与两对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在两对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；两对电极的第一电极101/201与第二电极连接同一气源107以将气体108通入第一电极101/201、第二电极102/202及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103与第二射频电源104将气体108激发以在两对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201、第二电极102/202及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即两对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201、第二电极102/202及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体212；第二组位于第二对电极的第二电极202第二外侧并具有第二取向的永磁体213；其中，第一取向与第二取向相反；第一组永磁体和第二组永磁体的第一取向与第二取向之间形成凹形磁场214，该磁场214作用于两对电极及第三电极106之间的等离子体。
实施例5：
基于实施例4，参考图2B，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体212；第二组位于第二对电极的第二电极202第二外侧并具有第一取向的永磁体212；以及第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体213；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场215，第二组和第三组永磁体形成第二磁场216，第一磁场215作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场216作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例6：
基于实施例4，参考图2C，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体212；第二组位于第二对电极的第二电极202第二外侧并具有第一取向的永磁体212；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第一取向的永磁体212；第四组位于第一对电极的第一电极101与第二电极102之间并具有第二取向的永磁体213；以及第五组位于第二对电极的第一电极201与第二电极202之间并具有第二取向的永磁体213；第二取向与第一取向相反，第一组和第四组永磁体形成第一磁场215，第四组和第三组永磁体形成第二磁场216，第三组和第五组永磁体形成第三磁场217，第五组和第二组永磁体形成第四磁场218，第一磁场215作用于第一对电极的第一电极101与第三电极106之间的等离子体，第二磁场216作用于第一对电极的第二电极102与第三电极106之间的等离子体；第三磁场217作用于第二对电极的第一电极201与第三电极106之间的等离子体，第四磁场218作用于第二对电极的第二电极202与第三电极106之间的等离子体。212.第一取的向永磁体213.第二取的向永磁体214.磁场
实施例7：
参考图3A，本实施例的推拉式线性等离子源包括三对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极，三对电极的第一电极101/201/301均连接至同一个第一射频电源103，三对电极的第二电极102/202/302均连接同一个第二射频电源104，第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过相位同步器105控制第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极106，第三电极106位于三对电极的下方，第三电极106与三对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在三对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；三对电极的第一电极101/201/301与第二电极102/202/302连接同一气源107以将气体108通入第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103与第二射频电源104将气体108激发以在三对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即三对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第二取向与第一取向相反，第一组和第二组永磁体之间形成凹形磁场314，该磁场314作用于三对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例8：
基于实施例7，参考图3B，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体313；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体312；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场315，第三组和第四组永磁体形成第二磁场316，第四组和第二组永磁体形成第三磁场317，第一磁场315作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例9：
基于实施例7，参考图3C，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第一取向的永磁体312；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第一取向的永磁体312；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体312；第五组位于第一对电极的第一电极101与第二电极102之间并具有第二取向的永磁体313；第六组位于第二对电极的第一电极201与第二电极202之间并具有第二取向的永磁体313；以及第七组位于第三对电极的第一电极301与第二电极302之间并具有第二取向的永磁体313；第二取向与第一取向相反，第一组和第五组永磁体形成第一磁场315，第五组和第三组永磁体形成第二磁场316，第三组和第六组永磁体形成第三磁场317，第六组和第四组永磁体形成第四磁场318，第四组和第七组永磁体形成第五磁场319，第七组和第二组永磁体形成第六磁场320，第一磁场315作用于第一对电极的第一电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极的第二电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极的第一电极与第三电极106之间的等离子体，第四磁场318作用于第二对电极的第二电极与第三电极106之间的等离子体；第五磁场319作用于第三对电极的第一电极与第三电极106之间的等离子体，第六磁场320作用于第三对电极的第二电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例10：
参考图4，本实施例的推拉式线性等离子源包括三对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极；第一对电极的第一电极101连接第一组射频电源的第一射频电源103，第一对电极的第二电极102连接第一组射频电源的第二射频电源104，第一组射频电源的第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过该相位同步器105控制第一组射频电源的第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰与波谷之间交替而形成推拉式控制；第二对电极的第一电极201连接第二组射频电源的第一射频电源203，第二对电极的第二电极202连接第二组射频电源的第二射频电源204，第二组射频电源的第一射频电源203与第二射频电源304同时连接至另一相位同步器205，通过该相位同步器205控制第二组射频电源的第一射频电源203及第二射频电源204的相位形成推拉式；第三对电极的第一电极301连接第三组射频电源的第一射频电源303，第三对电极的第二电极302连接第三组射频电源的第二射频电源304，第三组射频电源的第一射频电源303与第二射频电源304同时连接至再一相位同步器305，通过该相位同步器305控制第三组射频电源的第一射频电源303及第二射频电源304的相位形成推拉式；以及第三电极106，第三电极106位于三对电极的下方，第三电极106与三对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在三对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；三对电极的第一电极101/201/301与第二电极102/202/302连接同一气源107以将气体108通入第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103/203/303与第二射频电源104/204/304将气体108激发以在三对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即三对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体313；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体312；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场315，第三组和第四组永磁体形成第二磁场316，第四组和第二组永磁体形成第三磁场317，第一磁场315作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例11：
参考图5，本实施例的推拉式线性等离子源包括三对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极，三对电极的第一电极101/201/301均连接至同一个第一射频电源103，三对电极的第二电极102/202/302均连接同一个第二射频电源104，第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过相位同步器105控制第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；以及第三电极106，第三电极106位于三对电极的下方，第三电极106与三对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在三对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；
本例中包含三个气源，其中，第一对电极的第一电极101与第二电极102连接一气源107以将气体108通入第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的空间，第二对电极的第一电极201与第二电极202连接另一气源207以将气体108通入第一电极201、第二电极202及第三电极106之间的空间，第三对电极的第一电极301与第二电极302连接再一气源307以将气体108通入第一电极301、第二电极302及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103与第二射频电源104将气体108激发以在三对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即三对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体313；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁312；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场315，第三组和第四组永磁体形成第二磁场316，第四组和第二组永磁体形成第三磁场317，第一磁场315作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例12：
参考图6，本实施例的推拉式线性等离子源包括三对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极；第一对电极的第一电极101连接第一组射频电源的第一射频电源103，第一对电极的第二电极102连接第一组射频电源的第二射频电源104，第一组射频电源的第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过该相位同步器105控制第一组射频电源的第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰与波谷之间交替变换而形成推拉式控制；第二对电极的第一电极201连接第二组射频电源的第一射频电源203，第二对电极的第二电极202连接第二组射频电源的第二射频电源204，第二组射频电源的第一射频电源203与第二射频电源204同时连接至另一相位同步器205，通过该相位同步器205控制第二组射频电源的第一射频电源203及第二射频电源204的相位形成推拉式；第三对电极的第一电极301连接第三组射频电源的第一射频电源303，第三对电极的第二电极302连接第三组射频电源的第二射频电源304，第三组射频电源的第一射频电源303与第二射频电源304同时连接至再一相位同步器305，通过该相位同步器305控制第三组射频电源的第一射频电源303及第二射频电源304的相位形成推拉式；以及第三电极106，第三电极106位于三对电极的下方，第三电极106与三对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在三对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；
本例中包含三个气源，其中，第一对电极的第一电极101与第二电极102连接一气源107以将气体108通入第一电极101、第二电极102及第三电极106之间的空间，第二对电极的第一电极201与第二电极202连接另一气源207以将气体108通入第一电极201、第二电极202及第三电极106之间的空间，第三对电极的第一电极301与第二电极302连接再一气源307以将气体108通入第一电极301、第二电极302及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103/203/303与第二射频电源104/204/304将气体108激发以在三对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即三对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体313；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体312；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场315，第三组和第四组永磁体形成第二磁场316，第四组和第二组永磁体形成第三磁场317，第一磁场315作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例13：
参考图7，本实施例的推拉式线性等离子源包括三对线性方向平行设置的电极，每对电极均包括第一电极及第二电极；第一对电极的第一电极101连接第一组射频电源的第一射频电源103，第一对电极的第二电极102连接第一组射频电源的第二射频电源104，第一组射频电源的第一射频电源103与第二射频电源104同时连接至一相位同步器105，通过该相位同步器105控制第一组射频电源的第一射频电源103及第二射频电源104的相位同时在波峰与波谷之间交替变换而形成推拉式控制；第二对电极的第一电极201连接第二组射频电源的第一射频电源203，第二对电极的第二电极202连接第二组射频电源的第二射频电源204，第二组射频电源的第一射频电源203与第二射频电源204同时连接至另一相位同步器205，通过该相位同步器205控制第二组射频电源的第一射频电源203及第二射频电源204的相位形成推拉式；第三对电极的第一电极301连接第三组射频电源的第一射频电源303，第三对电极的第二电极302连接第三组射频电源的第二射频电源304，第三组射频电源的第一射频电源303与第二射频电源304同时连接至再一相位同步器305，通过该相位同步器305控制第三组射频电源的第一射频电源303及第二射频电源304的相位形成推拉式；以及第三电极106，第三电极106位于三对电极的下方，第三电极106与三对电极平行设置，且第三电极106连接低频电源或接地，以在三对电极与第三电极106之间产生高低压差而强化等离子体轰击基板109的效果；
本例中包含两个气源，其中，三对电极的第一电极均连接一气源107以将气体108通入第一电极及第三电极106之间的空间，三对电极的第二电极均连接另一气源207以将气体108通入第二电极及第三电极106之间的空间，并通过第一射频电源103/203/303与第二射频电源104/204/304将气体108激发以在三对电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间的基板109上使得基板109得以处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在真空系统中，即三对电极及第三电极106均置于真空室110内，并通过真空泵111抽真空以保持真空状态并去除多余气体108及废尘，且基板109被加热器预热并沿一系列辊子连续处于运动状态以一定速率通过第一电极101/201/301、第二电极102/202/302及第三电极106之间，从而被等离子体处理；
上述等离子体激发及处理基板109的过程发生在磁场中，本实施例中永磁体垂直设置，具体设置为：第一组位于第一对电极的第一电极101第一外侧并具有第一取向的永磁体312；第二组位于第三对电极的第二电极302第二外侧并具有第二取向的永磁体313；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体313；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体312；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场315，第三组和第四组永磁体形成第二磁场316，第四组和第二组永磁体形成第三磁场317，第一磁场315作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体，第二磁场316作用于第一对电极与第三电极106之间的等离子体；第三磁场317作用于第二对电极与第三电极106之间的等离子体。
实施例14：
基于实施例1-13任一项并参考图1-7任一项，本实施例描述了基于上述一个或多个实施例而使用推拉式线性等离子源处理基板109的PECVD过程；
在本例中，将N2+NH3通入到图1-7任一项所示的第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间，同时将硅烷(SiH4)通入到第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间；SiH4和N2+NH3在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间流动过程中，第一射频电源及第二射频电源的能量传递给第一电极及第二电极，且第一射频电源及第二射频电源的射频频率为13.6MHz，射频能量在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间中与一部分N2+NH3及一部分SiH4的混合物反应产生等离子体；
当在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间中形成等离子体时，等离子体与其余SiH4和N2+NH3反应形成活性体，即：先行产生的等离子体通过向其余的SiH4和N2+NH3注入能量而激活其余的SiH4和N2+NH3；最后，产生的活性体沉积在基板109上形成薄膜产物；
同时，当基板109在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间水平连续移动时，在基板109表面上形成氮化硅(SixNy)薄膜产物；此外，在本例中，基板109由电接地的加热器加热；氮化硅的性能可能会受到许多因素的影响，包括但不限于气体108流量配置、射频功率高低和加热温度；
在本发明的一个或多个实施例中，薄膜产物基本上均匀地沉积在基板109上，其均匀程度可能取决于若干因素，包括但不限于气体108的压力(例如，N2+NH3，SiH4)、处理过程中基板109的速度移动、处理室的压力和温度，以及应用于电极的射频功率等。
实施例15：
基于实施例14，在本示例中，气体108可为O2及硅烷，在同样的操作条件下，在基板109上形成氧化硅(SiOx)薄膜。
实施例16：
基于实施例14，在本示例中，气体108为O2及三甲基铝(Al(CH3)3)，在同样的操作条件下，在基板109上形成氧化铝(AlOx)薄膜。
实施例17：
基于实施例14，在本示例中，气体108为H2及硅烷，在同样的操作条件下，可以在基板109上形成硅薄膜(通常被称为氢化非晶硅)。
实施例18：
基于实施例1-13任一项并参考图1-7任一项，本实施例描述了基于上述一个或多个实施例而使用推拉式线性等离子源处理硅片的RIE干法制绒工艺过程；
在本例中，将SF6通入到图1-7任一项所示的第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间，SiH4和N2+NH3在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间流动过程中，第一射频电源及第二射频电源的能量传递给第一电极及第二电极，且第一射频电源及第二射频电源的射频频率为13.6MHz，射频能量在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间中与SF6反应产生高能惰性等离子体，即游离F基；最后，产生的等离子体轰击在硅片上与硅片表面的硅发生反应而生成挥发性物质SiFx，再用真空泵111将挥发性物质排出真空室110，从而把原光滑的硅片表面实现了纳米级粗糙化，使入射光在硅片表面的反射率从30％降低到10％以下；
同时，当硅片在第一电极、第二电极及第三电极106之间的空间水平连续移动时，在硅片表面上形成等离子体蚀刻；此外，在本例中，硅片由电接地的加热器加热；RIE干法制绒的效率可能会受到许多因素的影响，包括但不限于气体108流量配置、射频功率高低和加热温度。
在另一个应用示例中，气体108可为CHF3或CCl4等，对此不做具体限定。
虽然本发明描述了有限数量的实施例，但本领域技术人员可以获知其它未被本发明公开的实施例的设计方法。因此，本发明的保护范围应限于权利要求的描述。

Claims (13)

1.一种推拉式线性等离子源，其特征在于，包括：
至少一对水平并列设置的电极，成对设置的电极均包括第一电极及第二电极，第一电极与第二电极的线性方向平行；
第一电极连接第一射频电源，第二电极连接第二射频电源，第一射频电源与第二射频电源同时连接至一相位同步器，通过相位同步器控制第一射频电源及第二射频电源的相位同时在波峰和波谷之间交替变换而形成推拉式控制；
以及第三电极，第三电极位于第一电极及第二电极的下方，第三电极与第一电极及第二电极平行设置，且第三电极连接低频电源或接地；
第一电极与第二电极连接气源以将气体通入第一电极、第二电极及第三电极之间的空间，并通过第一射频电源与第二射频电源将气体激发以在第一电极、第二电极及第三电极之间的空间中形成等离子体，等离子体作用于连续通过第一电极、第二电极及第三电极之间的基板。
2.根据权利要求1所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：第一组位于第一电极的第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第二电极的第二外侧并具有第二取向的永磁体；其中，第一电极靠近第二电极的一侧为第一内侧，第二电极靠近第一电极的内侧为第二内侧，且第一取向与第二取向相反；第一组永磁体和第二组永磁体的第一取向与第二取向之间形成磁场，该磁场作用于第一电极、第二电极及第三电极之间的等离子体。
3.根据权利要求1所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：第一组位于第一电极的第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第二电极的第二外侧并具有第一取向的永磁体；以及第三组位于第一电极与第二电极中间并具有第二取向的永磁体，第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场，第二组和第三组永磁体形成第二磁场，第一磁场作用于第一电极与第三电极之间的等离子体，第二磁场作用于第二电极与第三电极之间的等离子体。
4.根据权利要求1所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，其中，包括两对线性方向平行设置的电极，两对电极的线性方向相同并水平并列设置以对应第三电极。
5.根据权利要求4所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：第一组位于第一对电极的第一电极第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第二对电极的第二电极第二外侧并具有第二取向的永磁体；其中，第一取向与第二取向相反；第一组永磁体和第二组永磁体的第一取向与第二取向之间形成磁场，该磁场作用于两对电极及第三电极之间的等离子体。
6.根据权利要求4所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：第一组位于第一对电极的第一电极第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第二对电极的第二电极第二外侧并具有第一取向的永磁体；以及第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第二取向的永磁体；第二取向与第一取向相反，第一组和第三组永磁体形成第一磁场，第二组和第三组永磁体形成第二磁场，第一磁场作用于第一对电极与第三电极之间的等离子体，第二磁场作用于第二对电极与第三电极之间的等离子体。
7.根据权利要求4所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括，第一组位于第一对电极的第一电极第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第二对电极的第二电极第二外侧并具有第一取向的永磁体；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第一取向的永磁体；第四组位于第一对电极的第一电极与第二电极之间并具有第二取向的永磁体；以及第五组位于第二对电极的第一电极与第二电极之间并具有第二取向的永磁体；第二取向与第一取向相反，第一组和第四组永磁体形成第一磁场，第四组和第三组永磁体形成第二磁场，第三组和第五组永磁体形成第三磁场，第五组和第二组永磁体形成第四磁场，第一磁场作用于第一对电极的第一电极与第三电极之间的等离子体，第二磁场作用于第一对电极的第二电极与第三电极之间的等离子体；第三磁场作用于第二对电极的第一电极与第三电极之间的等离子体，第四磁场作用于第二对电极的第二电极与第三电极之间的等离子体。
8.根据权利要求1所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，其中，包括三对线性方向平行设置的电极，三对电极的线性方向相同并水平并列设置以对应第三电极。
9.根据权利要求8所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：第一组位于第一对电极的第一电极第一外侧并具有第一取向的永磁体；第二组位于第三对电极的第二电极第二外侧并具有第一取向的永磁体；第三组位于第一对电极与第二对电极中间并具有第一取向的永磁体；第四组位于第二对电极与第三对电极之间并具有第一取向的永磁体；第五组位于第一对电极的第一电极与第二电极之间并具有第二取向的永磁体；第六组位于第二对电极的第一电极与第二电极之间并具有第二取向的永磁体；以及第七组位于第三对电极的第一电极与第二电极之间并具有第二取向的永磁体；第二取向与第一取向相反，第一组和第五组永磁体形成第一磁场，第五组和第三组永磁体形成第二磁场，第三组和第六组永磁体形成第三磁场，第六组和第四组永磁体形成第四磁场，第四组和第七组永磁体形成第五磁场，第七组和第二组永磁体形成第六磁场，第一磁场作用于第一对电极的第一电极与第三电极之间的等离子体，第二磁场作用于第一对电极的第二电极与第三电极之间的等离子体；第三磁场作用于第二对电极的第一电极与第三电极之间的等离子体，第四磁场作用于第二对电极的第二电极与第三电极之间的等离子体；第五磁场作用于第三对电极的第一电极与第三电极之间的等离子体，第六磁场作用于第三对电极的第二电极与第三电极之间的等离子体。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种推拉式线性等离子源，其特征在于，还包括：真空系统，第一电极、第二电极及第三电极均置于真空系统中，通过真空泵以除去过量的气体并对体系抽真空以控制腔体压力。
11.一种根据权利要求1-9任一项所述推拉式线性等离子源的应用，其特征在于，应用于等离子强化的化学气相镀膜工艺中，使含有薄膜组成原子的气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，与基板表面发生反应并在基板上沉积出薄膜。
12.一种根据权利要求1-9任一项所述推拉式线性等离子源的应用，其特征在于，应用于反应等离子刻蚀工艺，使腐蚀性气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，与基板表面的原子起化学反应形成挥发性物质，从而在基板表面形成蚀刻以形成特定图案。
13.一种根据权利要求1-9任一项所述推拉式线性等离子源的应用，其特征在于，应用于反应等离子刻蚀干法制绒工艺，使反应气体在第一电极、第二电极及第三电极之间形成化学活性很强的等离子体，产生的等离子体作用于太阳能电池硅片表面，从而对原本光滑的硅片表面进行纳米级粗糙化，使入射光在硅片表面的反射率从30％降低到10％以下。
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