[发明专利]等离子体处理装置

说明书

一种等离子体处理装置，包含一上电极及一下电极，上电极包括多个凸柱及多个气孔，多个凸柱凸伸设置于上电极的一面且连接等离子体产生源，多个凸柱环绕一圆心形成多个圈，在每一圈设有至少一凸柱，每一凸柱为导电材质，在上电极设有凸柱面设有介电材质覆盖上电极及多个凸柱；多个气孔分布于多个凸柱之间并连接工艺气体源；下电极具有一承载面用以承载工件，承载面朝向上电极设有凸柱面，下电极为导电材质且其表面包覆有介电材质，下电极被驱动旋转。

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理装置，尤指一种考虑等离子体电极的分布、电极防电弧(arcing)防护、旋转样品载台的设计，提供在一个大面积的等离子体氧化刻蚀系统的等离子体处理装置。

背景技术

目前全球40％能量被使用为电能而消耗，其电能转换最大耗散是半导体功率元件。硅功率元件已日趋其材料发展的极限，已难以满足当今社会发展对于高频、高温、高功率、高能效、耐恶劣环境以及轻便小型化的新需求。碳化硅(SiC)因其宽能带隙、优异的导热性和良好的化学稳定性，适合做为高功率以及高温的半导体元件。以碳化硅等为代表的第三代半导体材料，将被广泛应用于光电子元件、电力电子元件等领域，以其优异的半导体性能在各个现代工业领域都将发挥重要革新作用，应用前景和市场潜力巨大。

在LED半导体照明领域，碳化硅技术同样发挥了重要影响和引领作用。以碳化硅为衬底，有效地解决了衬底材料与氮化镓(GaN)的晶格匹配度问题，减少了缺陷和位错，更高的电光转换效率从根本上带来更多的出光和更少的散热。高密度级发光二极管技术可实现尺寸更小、性能更高、设计更具灵活性的发光二极管照明系统，经过优化设计的光转换系统可实现最佳散热性能和光学性能，并且使得系统层面的光学、电学、热学、机械学成本大幅降低。

碳化硅晶圆虽具有优异材料特性，但由于碳化硅为莫氏硬度9.25～9.5(仅次于钻石)的超硬材料，如在最末段抛光加工工艺仍需移除材料1～2微米(μm)的深度，以传统化学机械研磨(CMP)抛光碳化硅晶圆需耗时约10小时甚至更久，因此加工耗时成为产能上的瓶颈，导致成本居高不下，约占晶圆售价约一半的加工成本，因此国内外均致力提升大尺寸(直径≥4英寸)碳化硅晶圆的加工效率。

此外，等离子体是一种干式处理工艺，包含了带电的粒子如电子、离子以及不带电的亚稳态物种、自由基以及光、热等。在各种物种的交互作用下，创造的特殊的物理以及化学反应环境，使得其应用广泛，在光电、半导体工艺中已广泛运用低压等离子体系统做为表面改质处理、刻蚀、镀膜等用途。而近年来，由于电源系统的精进，使在大气压的环境中产生等离子体成为可能，大气压等离子体则具可在大气压下动作、无须昂贵真空腔体、真空抽气设备等特点，相较于真空等离子体技术，可大幅降低设置的成本。在产业线应用上，大气等离子体不受腔体尺寸限制，易于扩充、且可运用于连续工艺处理等优势，增加其产品的适用范围。目前大气等离子体的应用，包含尾气有机气体分解处理应用；固态基板表面处理活化、清洁刻蚀、镀膜；水资源处理以及生物医学的应用等等。

国内外业界在碳化硅晶圆抛光工艺方面，目前仍是使用传统硅晶圆工法进行抛光，仅针对抛光液与工艺调校来达成碳化硅晶圆抛光加工，工艺耗时且污染性高。在领先研发团队方面，日本大阪大学已有使用水气射频(RF)大气等离子体进行碳化硅表面氧化的辅助式抛光工艺，其等离子体功率小且仅作单点的改进，因此效果无法扩及大面积，氧化层产生速率仅3纳米/分钟(nm/min)，且量产可行性也备受质疑。

因此，如何能有一种可考虑等离子体电极的分布、电极防电弧(arcing)防护、旋转样品载台的设计，提供在一个大面积的等离子体氧化刻蚀系统的“等离子体处理装置”，是相关技术领域亟需解决的课题。

发明内容

在一实施例中，本发明提出一种等离子体处理装置，其包含：

一上电极，包括：