TWI403221B - 一種等離子發生裝置及等離子處理裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種等離子發生裝置，尤其是一種感應耦合等離子發生裝置。
隨著半導體基板、平板顯示基板、太陽能電池基板等的面積變大，處理這些基板的製造裝置也隨之變大。等離子處理裝置用於蝕刻、沉積、離子注入、物質表面處理等各種工藝。隨著等離子處理裝置的面積變大，其工藝均勻性及工藝速度成為最大的問題。工藝均勻性可依賴於等離子的密度。
本發明的目的在於提供一種可形成均勻等離子的等離子發生裝置。
根據本發明一實施例的一種等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板，包括其上設置絕緣板並具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；天線結構體(Tmn)，設置於各絕緣板上。上述天線結構體，包括：第一型天線結構體，接近於金屬上板的邊緣而設置；第二型天線結構體，接近於金屬上板的邊而設置；其中，第一型天線結構體比第二型天線結構體消耗更多的電力，從而可形成均勻等離子。
在本發明一實施例中，上述天線結構體還包括由上述第二型天線結構體及上述第一型天線結構體圍繞而成的第三型天線結構體。
在本發明一實施例中，上述第二型天線結構體比上述第三型天線結構體消耗更多電力。
在本發明一實施例中，沿上述第一方向排列的絕緣板的數(m)為3以上，而沿上述第二方向排列的絕緣板的數(n)為3以上。
在本發明一實施例中，上述第一型天線結構體相互電串聯，而上述第二型天線結構體相互電並聯。
在本發明一實施例中，上述第三型天線結構體相互電並聯。
在本發明一實施例中，上述天線結構體形成於印刷電路板或由導線彎曲形成。
在本發明一實施例中，上述印刷電路板為雙面基板，而上述天線結構體包括金、銀、銅、鎳、錫中的至少一種。
在本發明一實施例中，上述天線結構體具有相同形狀。
在本發明一實施例中，還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件，及與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件中的至少一個。
在本發明一實施例中，還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件、與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件、及上述第三型天線結構體電串聯的第三電抗元件中的至少一個。
在本發明一實施例中，上述第一電抗元件、第二電抗元件及第三電抗元件，包括可變電抗元件。
在本發明一實施例中，流經上述第一型天線結構體各天線結構體的第一電流大於流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流，而流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流大於流經上述第三型天線結構體各天線結構體的第三電流。
在本發明一實施例中，還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的電源部，而上述電源部電串聯於上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體。
在本發明一實施例中，還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的多個電源部，第一電源部向上述第一型天線結構體提供電力，第二電源部向上述第二型天線結構體提供電力，而第三電源部向上述第三型天線結構體提供電力。
在本發明一實施例中，上述第一電源部的第一驅動頻率、上述第二電源部的第二驅動頻率及上述第三電源部的第三驅動頻率中的至少一個互相不同。
在本發明一實施例中，上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
在本發明一實施例中，上述第一型天線結構體及上述第二型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
在本發明一實施例中，上述天線結構體(Tmn)各具有四角形形狀及雙層結構。
在本發明一實施例中，上述天線結構體(Tmn)各由多個輔助天線構成，且設置成在相同平面形成閉環(closed loop)。根據本發明一實施例的一種等離子處理裝置，包括：真空容器，對基板進行等離子處理；基板固定器，設置於上述真空容器內部；金屬上板，設置於上述真空容器上部面且包括多個貫通孔；及天線結構體(Tmn)，設置於上述金屬上板上，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列，從而形成四角形。上述天線結構體(Tmn)，包括：第一型天線結構體，設置於上述四角形邊緣；第二型天線結構體，接近於四角形的邊而設置；及第三型天線結構體，由上述第二型天線結構體及第一型天線結構體圍繞而成；其中，第一型天線結構體各消耗電力大於上述第二型天線結構體各消耗電力，而上述第二型天線結構體各消耗電力大於上述第三型天線結構體各消耗電力。
在本發明一實施例中，沿上述第一方向排列的絕緣板的數(m)為3以上，而沿上述第二方向排列的絕緣板的數(n)為3以上。
在本發明一實施例中，上述第一型天線結構體相互電並聯，上述第二型天線結構體相互電並聯，而上述第三型天線結構體相互電並聯。
在本發明一實施例中，還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件、與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件、及上述第三型天線結構體電串聯的第三電抗元件中的至少一個。
在本發明一實施例中，流經上述第一型天線結構體各天線結構體的第一電流大於流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流，而流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流大於流經上述第三型天線結構體各天線結構體的第三電流。
在本發明一實施例中，還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的電源部，而上述電源部電串聯於上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體。在本發明一實施例中，還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的多個電源部，第一電源部向上述第一型天線結構體提供電力，第二電源部向上述第二型天線結構體提供電力，而第三電源部向上述第三型天線結構體提供電力。
在本發明一實施例中，上述第一電源部的第一驅動頻率、上述第二電源部的第二驅動頻率及上述第三電源部的第三驅動頻率中的至少一個互相不同。
在本發明一實施例中，上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
根據本發明一實施例的等離子發生裝置，按幾何位置對天線結構體進行分類，從而可不同的位置提供電力。因此，上述等離子發生裝置可形成均勻的大面積等離子。
下面，結合附圖對本發明較佳實施例進行詳細說明。但是，本發明不限於在此說明的實施例，而可具有其他的實現方式。這裏所提供的實施例旨在幫助對本發明的理解並向本領域技術人員充分傳遞本發明的思想。在附圖中，層(或膜)及區域的厚度，為說明的方便誇張表示。另外，若提到層(或膜)位於其他層(或膜)或基板“上)，則意味著直接形成於其他層(或膜)或基板上，或者在這些中間設置有第三層(或膜)。在整個說明書中，由相同符號表示的部分意味著相同的結構。
圖1為本發明一實施例等離子發生裝置示意圖。如圖1所示，上述等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)130，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板110，包括可設置上述絕緣板130且具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；天線結構體(Tmn)140，設置於上述各絕緣板130上。上述天線結構體(Tmn)140，在上述金屬上板110的下部形成等離子。上述m、n可為正整數。上述m可為上述第一方向的孔(hole)數。上述n可為上述第二方向的孔(hole)數。
真空容器100可為四角形腔室。上述真空容器100可包括排氣部(未圖示)、氣體供應部(未圖示)、基板(未圖示)及基板固定器(未圖示)。上述真空容器100可執行等離子處理工藝。上述等離子處理工藝，八廓蝕刻、沉積、離子注入及表面處理中的至少一種。上述基板及上述基板固定器可為四角形。上述基板可為有機發光元件基板、太陽能電池基板、液晶顯示基板或半導體基板。
上述金屬上板110可為平板。上述金屬上板110可為上述真空容器100的蓋子。上述金屬上板110可呈四角形。上述金屬上板110可包括鋁、鐵、鎳中的至少一種。上述金屬上板110的表面可由表面絕緣膜塗覆。上述表面絕緣膜可包括鋁氧化膜。上述金屬上板110可包括多個貫通孔(Hmn)。上述多個貫通孔(Hmn)可為四角形。上述貫通孔(Hmn)可沿上述第一方向及上述第二方向以矩陣形式排列。上述第一方向的孔的數(m)為3。上述第二方向的孔的數(n)為3。上述貫通孔可具有孔突起(122)。上述孔突起(122)可為與上述絕緣板的密封而包括密封部(未圖示)。上述密封部可包括O環(O-ring)槽。
上述絕緣板(Smn)130可插入設置于上述貫通孔(Hmn)。上述絕緣板(130)可設置于上述孔突起(122)上。上述金屬上板(130)可包括石英(quartz)、鋁氧化物及陶瓷中的至少一種。為了便於說明，只顯示上述絕緣板(Smn)130中的S31。上述絕緣板(Smn)130的不同位置可具有均勻的厚度。根據本發明的變形實施例，上述絕緣板(Smn)130可根據不同的位置具有不同的厚度。
隨著上述等離子發生裝置的面積變大，上述絕緣板(130)的加工或製作可能變難。因此，較佳地，上述絕緣板(130)以適當的大小被加工或製作為宜。在包括上述真空容器100的大面積等離子發生裝置中，若以上述真空容器100的上板形成電介質上板(未圖示)，則上述電介質上板可能對壓力及設置於上述電介質上板上的天線所產生的熱衝擊等相對較脆弱。因此，為使上述電介質上板克服上述壓力及熱衝擊，有必要增加上述電介質上板的厚度。但是，若增加上述電介質上板的厚度，可能會減少感應耦合等離子發生效率。因此，較佳地，上述電介質上板以適合的厚度及大小分離。
上述天線結構體(Tmn)140可在上述絕緣板(Smn)130沿上述第一方向及上述第二方向以矩陣型式排列。上述天線結構體(Tmn)140可在上述絕緣板(Smn)130的下部生成感應耦合等離子(inductively coupled plasma)。為了便於說明，上述天線結構體(Tmn)140中只表示T31。上述天線結構體(140)可具有相同的物理性狀或結構。上述天線結構體(Tmn)140可形成於印刷電路基板。上述印刷電路基板可具有雙層結構。形成於上述印刷電路基板的天線結構體可維持相同的結構。上述天線結構體因容易製作及設計，可提高其生產性。上述印刷電路基板可具有耐熱性。
根據本發明的變形實施例，上述天線結構體(Tmn)140可彎曲導線或導管所形成。
圖2為本發明一實施例等離子發生裝置示意圖。圖2為圖1的平面圖。
如圖2及圖1所示，上述等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板110，包括可設置上述絕緣板130且具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；天線結構體(Tmn)，設置於上述各絕緣板(Smn)上上述天線結構體(Tmn)可在上述上板下部110形成等離子。上述天線結構體(Tmn)可形成3*3矩陣。根據本發明的變形實施例，m及/或n可為3以上。
上述天線結構體(Tmn)，包括：第一型天線結構體A，接近於金屬上板110的邊緣而設置；第二型天線結構體B，接近於金屬上板110的邊而設置；及第三天線結構體C，由上述第二型天線結構體B及第一型天線結構體A圍繞而成。上述第一型天線結構體A可包括T31、T33、T13及T11。上述第二型天線結構體B可包括T32、T23、T12及T21。上述第三天線結構體C可包括T22。上述第一型天線結構體A的各天線結構體可比上述第二型天線結構體B的各天線結構體消耗更多電力。上述第二型天線結構體B的各天線結構體可比上述第三型天線結構體C消耗更多電力。
上述第一型天線結構體A的各天線結構體、上述第二型天線結構體B的各天線結構體及上述第三型天線結構體各天線結構體可具有相同結構。通過真空容器的壁損失的等離子，上述第一型天線結構體A所形成等離子比上述第二型天線結構體B所形成的等離子多。因此，為使上述金屬上板110下部的等離子密度變得均勻，上述第一型天線結構體A的消耗電力可大於上述第二型天線結構體B的消耗電力。通過真空容器的壁損失的等離子，上述第二型天線結構體B所形成等離子比上述第三型天線結構體C所形成的等離子多。上述第二型天線結構體B的消耗電力可大於上述第三型天線結構體C的消耗電力。因此，可通過向上述天線結構體(Tmn)提供空間上不均勻的電力形成均勻等離子。
圖3為本發明一實施例等離子發生裝置剖面圖。圖3為圖1的沿I-I'線切開的剖面圖。
如圖1至圖3所示，上述第一型天線結構體T31、T33、T13、T11；A所形成的第一型等離子PA，在上述真空容器100的兩邊比其他方向損失更多。上述第二型天線結構體T32、T23、T12、T21；B所形成的第二型等離子PB，在上述真空容器的一邊的方向比其他方向損失更多。上述第三型天線結構體T22；C所形成的第三型等離子PC，可向四周均勻損失。上述第一型等離子PA可包括P31、P33、P13及P11。上述P31、P33、P13及P11可各設置於T31、T33、T13及T11的下部，且可各通過上述T31、T33、T13及T11形成。上述第二型等離子PB可包括P32、P23、P12及P21。上述P32、P23、P12及P21可各設置於T32、T23、T12及T21的下部。上述P32、P23、P12及P21可各通過上述T32、T23、T12及T21形成。上述第三型等離子PC可包括P22。上述P22可通過T22形成。等離子可通過重新結合於上述真空容器100的壁而被消滅。越接近於上述真空容器100的壁，因等離子密度差所造成的擴散損失(diffusion loss)更多。上述第一型天線結構體A、第二型天線結構體B及上述第三型天線結構體C的天線結構體可具有相同的物理性狀。若上述第一型天線結構體A的天線結構體各消耗電力與上述第二型天線結構體B的天線結構體的消耗電力相同，則上述第一型等離子PA的平均等離子密度可小於上述第二型等離子PB的平均等離子密度。另外，若上述第二型天線結構體B的天線結構體各消耗電力和上述第三型天線結構體C的天線的各消耗電力相同，則上述第二型等離子PB的平均等離子密度可小於上述第三型等離子PA的平均等離子密度。這種等離子密度在空間上的不均勻可對等離子處理產生負面影響。因此，為消除等離子密度在空間上的不均勻，有必要維持上述第一至第三型等離子PA、PB、PC的等離子密度的均勻性。上述第一型天線結構體A的天線結構體的消耗電力、第二型天線結構體B的天線結構體的消耗電力及上述第三型天線結構體C的天線結構體的消耗電力，有必要各不相同。
圖4至圖5為本發明一實施例天線結構體示意圖。
如圖4所示，上述等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板110，包括可設置上述絕緣板130且具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；天線結構體(Tmn)，設置於上述各絕緣板上上述天線結構體(Tmn)，在上述金屬上板110的下部形成等離子。上述天線結構體(Tmn)可形成4*4矩陣。
上述天線結構體(Tmn)，可分離為第一型天線結構體A，接近於金屬上板110的兩側面而設置；第二型天線結構體B，接近於金屬上板一側面而設置；及第三型天線結構體C，設置於上述第二型天線結構體之間。上述金屬上板(110)可呈四角形。上述第一型天線結構體A可接近於上述金屬上板110的邊緣而設置。上述第二型天線結構體B可接近於上述金屬上板110的邊而設置。上述第三型天線結構體C可設置於上述金屬上板110的中心。上述第一型天線結構體A可包括T11、T41、T44及T14。上述第二型天線結構體B可包括T21、T31、T42、T43、T34、T24、T13、T12。上述第三天線結構體C可包括T22、T32、T33、T23。
如圖5所示，上述等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板，包括可設置上述絕緣板130且具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；天線結構體(Tmn)，設置於上述各絕緣板上上述天線結構體(Tmn)在上述上板下部形成等離子。上述天線結構體可形成2*3矩陣。
上述天線結構體(Tmn)，可分離為第一型天線結構體A，接近於金屬上板110的兩側面而設置；第二型天線結構體B，接近於金屬上板一側面而設置。上述金屬上板110可呈四角形。上述第一型天線結構體A可接近於上述金屬上板110的邊緣而設置。上述第二型天線結構體B可接近於上述金屬上板110的邊而設置。上述第一型天線結構體A可包括T11、T31、T32及T12。上述第二型天線結構體B可包括T21、T12。
圖6為本發明一實施例等離子發生裝置電路圖。
圖7為本發明一實施例等離子發生裝置不同區域特性示意圖。
如圖6、圖7及圖2所示，電源部170可與天線結構體(Tmn)電連接。在上述電源部170和上述天線結構體(Tmn)之間，可設置用於匹配(matching)阻抗的匹配電路部160。上述電源部170可為AC、RF電源。上述電源部170的輸出阻抗可為50歐姆(Ohm)。上述電源部170可以連續模式或場模式運行。上述匹配電路部160可為向包括上述天線結構體(Tmn)在內的負載(Load)，最大限度地傳遞上述電源部170電力的手段。
上述電源部170可向上述天線結構體(Tmn)提供電力。上述天線結構體(Tmn)可包括第一型天線結構體240a、第二型天線結構體240b及第三型天線結構體240c。上述電源部170可並聯於上述第一型天線結構體240a、上述第二型天線結構體240b及上述第三型天線結構體240c。上述第一型天線結構體240a可設置於A區域。上述第二型天線結構體240b可設置於B區域。上述第三型天線結構體240c可設置於C區域。上述第一型天線結構體240a可與第一電抗元件150a電串聯。上述第二型天線結構體240b可與第二電抗元件150b電串聯。上述第三型天線結構體240c可與第三電抗元件150c電串聯。根據上述第一型至第三型天線結構體，上述第一至第三電抗元件150a、150b、150c可為分配不同電力的手段。上述電抗元件150a、150b、150c可包括可變電抗元件。上述可變電抗元件可為可變電容器或可變感應器。
根據本發明的變形實施例，可只利用上述第二及第三可變元件150b、150c，向上述第一至第三天線結構體提供不同電力。
上述第一型天線結構體240a可包括4個天線結構體T31、T33、T13、T11。上述第一型天線結構體240a的天線結構體T31、T33、T13、T11可相互電並聯。Z(T31)、Z(T33)、Z(T13)及Z(T11)可為各包括T31、T33、T13及T11的等價阻抗。
上述第二型天線結構體240b可包括4個天線結構體T32、T23、T12、T21。上述第二型天線結構體240b的天線結構體T32、T23、T12及T21可相互電並聯。Z(T32)、Z(T23)、Z(T12)及Z(T21)可為包括T32、T23、T12及T21的等價阻抗。
上述第三型天線結構體240c可包括1個天線結構體T22。Z(T22)可為包括上述第三型天線結構體C、240c的等價阻抗。上述第一型天線結構體240a的總阻抗可等於上述第二型天線結構體240b的總阻抗。為了向上述第一型天線結構體240a的天線結構體提供更多電力，上述第一電抗元件150a的阻抗可小於上述第二電抗元件150b的阻抗。另外，上述第二型天線結構體240b的總阻抗可小於上述第三型天線結構體240c的總阻抗。為了向上述第二型天線結構體240b提供更多電力，上述第二電抗元件150b的阻抗可小於上述第三電抗元件150c的阻抗。因此，可確保等離子密度的均勻性。
上述第一天線結構體240a的各天線結構體所消耗的電力PA，可大於上述第二天線結構體240b的各天線結構體所消耗的電力PB。上述第二天線結構體240b的各天線結構體所消耗的電力PB，可大於上述第三天線結構體240c的各天線結構體所消耗的電力PC。因此，可確保上述第一天線結構體A下部的等離子密度NpA、上述第二天線結構體B下部的等離子密度NpB及上述第三天線結構體C下部的等離子密度NpC的均勻性。
流經上述第一型天線結構體A的各天線結構體的第一電流IA，可大於流經上述第二型天線結構體B的各天線結構體的第二電流IB。流經上述第二型天線結構體B的各天線結構體的第二電流IB，可大於流經上述第三型天線結構體C的各天線結構體的第三電流IC。因此，可確保上述第一天線結構體A下部的等離子密度NpA、上述第二天線結構體B下部的等離子密度NpB及上述第三天線結構體C下部的等離子密度NpC的均勻性。
圖8為本發明另一實施例等離子發生裝置電路圖。
如圖2及圖8所示，電源部170可與天線結構體(Tmn)電連接。上述電源部170可為多個。上述電源部170可包括第一電源部170a、第二電源部170b及第三電源部170c。上述第一電源部170a、第二電源部170b及第三電源部170c的驅動頻率可相同。
上述電源部170可向上述天線結構體(Tmn)提供電力。上述天線結構體(Tmn)可分離為上述第一型天線結構體A、上述第二型天線結構體B及上述第三型天線結構體C。
在上述第一電源部170a和上述第一型天線結構體240a之間，可設置用於匹配(matching)阻抗的第一匹配電路部160a。上述第二電源部170b和上述第二型天線結構體240b之間，可設置用於匹配(matching)阻抗的第二匹配電路部160b。在上述第三電源部170c和上述第三型天線結構體240c之間，可設置用於匹配(matching)阻抗的第三匹配電路部160c。上述電源部170a、170b、170c可為AC、RF電源。上述電源部170a、170b、170c的輸出阻抗可為50歐姆(Ohm)。
上述第一電源部170a可電連接至第一型天線結構體240a。上述第一型天線結構體240a可包括4個天線結構體T31、T33、T13、T11。Z(T31)、Z(T33)、Z(T13)及Z(T11)可為各包括T31、T33、T13及T11的等價阻抗。T31、T33、T13及T11可並聯。
上述第二電源部170b可電連接至上述第二型天線結構體240b。上述第二型天線結構體240b可包括4個天線結構體T32、T23、T12、T21。Z(T32)、Z(T23)、Z(T12)及Z(T21)可為包括T32、T23、T12及T21的等價阻抗。T32、T23,T12及T21可並聯。
上述第三電源部170c可電連接至上述第三型天線結構體240c。上述第三型天線結構體C可包括一個天線結構體T22。Z(T22)為包括T33的等價阻抗。
上述第一天線結構體240a的各天線結構體所消耗的電力，可大於上述第二天線結構體240b的各天線結構體所消耗的電力。上述第二天線結構體240b的各天線結構體所消耗的電力，可大於上述第三天線結構體240c的各天線結構體所消耗的電力。
流經上述第一型天線結構體240a的各天線結構體的第一電流IA，可大於流經上述第二型天線結構體240b的各天線結構體的第二電流IB。流經上述第二型天線結構體240b的各天線結構體的第二電流IB，可大於流經上述第三型天線結構體240c的各天線結構體的第三電流IC。
根據本發明的變形實施例，上述第一電源部170a、第二電源部170b及第三電源部170c的驅動頻率可各不相同。圖9為本發明另一實施例等離子發生裝置示意圖。圖9為圖1的沿II-II'線剖面圖。
如圖1、圖3及圖9所示，上述等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)130，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板(Hmn)120，包括其上設置絕緣板130並具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)120；天線結構體(Tmn)140，設置於各絕緣板(Smn)130上。上述天線結構體(Tmn)140，在上述絕緣體板下部下部形成等離子。
真空容器100可為四角形腔室。上述真空容器100可包括排氣部(未圖示)、氣體供應部(未圖示)、基板202及基板固定器204。上述真空容器10)可執行等離子處理工藝。上述等離子處理工藝可包括蝕刻、沉積、離子注入及表面處理中的至少一種。上述基板202及上述基板固定器204可為四角形。上述基板202可為有機發光元件基板、太陽能電池基板、液晶顯示基板或半導體基板。上述基板固定器可包括溫度調解部(未圖示)、靜電夾頭(electrostatic chuck)、電源施加部中的至少一種。上述溫度調解部可調節上述基板的溫度。上述靜電夾頭可為裝卸上述基板的手段。上述電源施加部可為向上述基板施加RF bias電壓的手段。
上述天線結構體(Tmn)140可分離為上述第一型天線結構體A、上述第二型天線結構體B及上述第三型天線結構體C。T21可在絕緣板S21下部形成等離子P21。T23可在絕緣板S23下部形成等離子P23。T22可在絕緣板S22下部形成等離子P22。
上述第一型天線結構體A相互並聯，且串聯於第一電抗元件(未圖示)。上述第二型天線結構體B相互並聯，且串聯於第二電抗元件電抗元件150b。上述第三型天線結構體C可串聯於第三電抗元件150c。上述第一至第三電抗元件可電達接於匹配電路部160。上述匹配電路部160可電連接於電源部170。
圖10至圖12為本發明一實施例天線結構體示意圖。
如圖10所示，天線結構體540可包括第一至第四輔助天線540a、540b、540c、540d。上述天線結構體540可為四角形。上述天線結構體540可包括上層及下層的雙層結構。上述天線結構體540可形成於印刷電路基板559。上述天線結構體的厚度可為數毫米至數釐米。上述天線結構體540可在平面圖上為四角形。沿第一方向的上述天線結構體的長度為數十釐米至數米。沿跨過上述第一方向的第二方向的上述天線結構體的長度為數十釐米至數米。上述輔助天線可通過連接線(未圖示)相並聯並形成一個天線結構體。電力端P1、P2、P3、P4可通過上述連接線連接於電源部。另外，接地端G1、G2、G3、G4可通過上述連接線接地。上述連接線可形成於印刷電路基板。流經上述各第一至第四輔助天線540a、540b、540c、540d的電流，可在上面及/或下面實際上形成閉環(closed loop)。
上述第一輔助天線540a可包括第一電力部541、第一延長部543、平面移動部547、第二延長部545及第一接地部549。上述第一電力部541、第一延長部543、平面移動部547、第二延長部(546)及第一接地部549可相互連續電連接。
上述第一電力部541可包括平行設置於上層的內線541a及外線541b。上述內線541a的兩端呈直角彎曲以與上述外線541b連接。上述第一電力部541的一端P1提供電力，而上述第一電力部541的另一端可為上述外線541b的延長部。
上述第一延長部543可包括平行設置於上層的543a及外線543b。上述內線543a的兩端呈直角彎曲以與上述外線543b連接。上述外線543b的一端可延長形成。上述第一電力部541的上述外線541b的另一端和上述第一延長部543的上述外線543b的一端可相互呈直角交叉接觸。上述第一延長部543和上述第一電力部541的接觸部可設置於四角形的邊緣。
上述第二延長部545可具有與上述第一延長部相同的形式。
上述第一接地部549可具有與上述電力部相同的形式。上述第二延長部545和上述第一接地部549可設置於沿順時針方向旋轉90度的其他邊緣。上述第一電力部541和上述第一延長部543可設置於上層，而上述第二延長部545及上述第一接地部549可設置於下層。
上述第一延長部543的上述內線543a的另一端和上述外線543b的另一端，可各連接于上述第二延長部545的內線545a的另一端和外線545b的另一端。上述平面移動部可在貫通上述印刷電路基板的貫通孔中填充導電物質而形成。
上述第二至第四輔助天線540b、540c、540c及540d與上述第一輔助天線一樣，可沿順時針方向旋轉對稱排列。
如圖11所示，天線結構體1140可包括第一及第二輔助天線1140a、1140b。上述天線結構體1140可形成於印刷電路基板1149。電力端P1、P2可連接於電源部。另外，接地端G1、G2可接地。上述天線結構體1140可由上、下兩層構成。上述天線結構體1140可為四角形。上述第一輔助天線1140a可包括第一電力部1141、第一延長部1142、第二延長部1143、平面移動部1144、第三延長部1145、第四延長部1146及第一接地部1147。
第一電力部1141、第一延長部1142、第二延長部1143、平面移動部1144、第三延長部1145、第四延長部1146及第一接地部1147可相互連續電連接。上述第一電力部1141可設置於上面的第一邊。上述第一延長部1142可設置於上面的第二邊。上述第二延長部1143可設置於上面的第三邊。上述第三延長部1145可設置於下面的第三邊。上述第四延長部1146可設置於下面的第四邊。上述第一接地部1147可設置於下面的第一邊。第一電力部1141、第二延長部1143、第三延長部1145及第一接地部1147可具有相同的長度。上述第一延長部1142及上述第四延長部1146的長度可相同。上述第一延長部1142的長度可為上述第一電力部的長度的兩倍。上述第一電力部1141可具有與上述第一接地部1147相同的形狀。上述第二延長部1143和上述第三延長部1145可具有相同的形狀。上述第一延長部1142和上述第四延長部1146可具有相同的形狀。
上述第一電力部1141可包括平行設置於上層的內線1141a及外線1141b，且上述內線1141a的兩端呈直角彎曲以連接至上述外線1141b。上述第一電力部1141的一端P1可提供電力，而上述第一電力部1141的另一端可為上述外線1141的延長部分。
上述第一延長部1142可包括平行設置於上層的1142a及外線1142b。上述內線的兩端可彎曲以與外線連接。上述內線1142a可呈直角彎曲以連接至上述外線1142b。上述第一延長部1142的上述外線1142b兩端可延長形成。上述第一電力部1141的上述外線1141b的另一端和上述第一延長部1142的上述外線1142b的一端可呈直角交叉接觸。
上述第二延長部1143可包括平行設置於上層的1143a及外線1143b。上述內線1143a的一端可彎曲以與上述外線1143b連接。上述第二延長部1143的上述外線1143b的兩端可延長形成。上述第一延長部1142的上述外線1142b的另一端和上述第二延長部1143的上述外線1143b的一端可呈直角交叉接觸。
上述第三延長部1145可具有與上述第二延長部1143相同的形式。
上述平面移動部1144相互連接上述第二延長部1143和上述第三延長部1145且從上層向下層延長形成。
上述第四延長部可具有與上述第一延長部相同的形式。上述第三延長部1145可與上述第四延長部1146呈直角連接。
上述第一接地部1147可具有與上述第一電力部1141相同的形式。上述第四延長部1146可呈直角連接於上述第一接地部1141。
上述第二輔助天線1140b可與上述第一輔助天線1140a一樣，沿順時針方向旋轉180度對稱排列。
如圖12所示，天線結構體2140可包括第一及第二輔助天線2140a、2140b。上述天線結構體2140可形成於印刷電路基板2249。電力端P1、P2可連接於電源部。另外，接地端G1、G2可接地。上述天線結構體2140可為雙層結構。
上述第一輔助天線2140a可包括第一電力部2141、第一延長部2142、第二延長部2143、平面移動部2144、第三延長部2145、第四延長部2146及第一接地部2147。上述第一電力部2141、第一延長部2142、第二延長部2143、平面移動部2144、第三延長部2145、第四延長部2146及第一接地部2147可相互連續電連接。
上述第一電力部2141可設置於上層的第一邊。上述第一延長部2142可設置於上面的第二邊。上述第二延長部2143可設置於上面的第三邊。上述第三延長部2145可設置於下面的第三邊。上述第四延長部2146可設置於下面的第四邊。上述第一接地部2147可設置於下面的第一邊。上述電力部2141、第二延長部2143、第三延長部2145及第一接地部2147的長度可相同。上述第一延長部2142及第四延長部2146的長度可相同。
上述第一電力部2141、第二延長部2143、第三延長部2145及第一接地部2147可具有相同形狀。上述第一延長部2142及第四延長部2146可具有相同形狀。上述平面移動部2144可與上面的第二延長部2143一起連接至第三延長部2145。
上述第二輔助天線2140b可具有與上述第一輔助天線相同的形狀，且可沿順指針方向旋轉180度對稱排列。
上述天線結構體2140可形成於雙面印刷電路基板2249。上述天線結構體2140可通過對上述印刷電路基板2249構成圖案(patterning)而形成。上述天線結構體可包括銅、金、銀、鋁、錫中的至少一種。
圖13為本發明另一實施例等離子發生裝置示意圖。如圖13所示，上述等離子發生裝置包括沿第一方向及跨過上述第一方向的第二方向以矩陣形式排列並呈四角形形狀的天線結構體(Tmn)3140a、3140b、3140c。沿第一方向及跨過上述第一方向的第二方向以矩陣形式排列的絕緣板(Smn)130設置於上述天線結構體下方。金屬上板110包括設置於上述絕緣板130並呈四角形形狀的貫通孔(Hmn)120。上述天線結構體(Tmn)，在上述金屬上板110的下部形成等離子。上述天線結構體(Tmn)，包括：第一型天線結構體3140a，設置於上述四角形邊緣；第二型天線結構體3140b，接近於上述四角形的邊而設置；及第三型天線結構體3140c，由上述第二型天線結構體3140b及第一型天線結構體3140a圍繞而成。上述第一型天線結構體3140a可設置於A區域，而上述第二天線結構體3140b可設置於B區域。上述第三型天線結構體3140c可設置於C區域。
上述金屬上板110可呈四角形形狀。上述第一型天線結構體3140a可接近於上述金屬上板110的邊緣而設置。上述第二型天線結構體3140b可接近於上述金屬上板110的邊而設置。上述第三型天線結構體3140c可設置於上述金屬上板110的中心。
如圖10至12所示，上述第一型天線結構體3140a、上述第二型天線結構體3140b及上述第三型天線結構體3140c可具有不同的物理結構。上述第一型天線結構體3140a、上述第二型天線結構體3140b及上述第三型天線結構體3140c可具有各不相同的阻抗。
通過上述第一型天線結構體3140a、上述第二型天線結構體3140b及上述第三型天線結構體3140c形成於上述金屬上板110下部的等離子可具有均勻性。上述第一型天線結構體3140a可相互並聯。上述第二型天線結構體3140b可相互並聯。電源部(未圖示)可電並聯於上述第一型天線結構體3140a、第二型天線結構體3140b及上述第三型天線3140c。
Smn．．．絕緣板
Hmn．．．貫通孔
Tmn．．．天線結構體
A．．．第一型天線結構體
B．．．第二型天線結構體
C．．．第三型天線結構體
PA．．．第一型等離子
PB．．．第二型等離子
PC．．．第三型等離子
PA,PB,PC．．．電力
NpA,NpB,NpC．．．等離子密度
P1．．．一端
IA．．．第一電流
IB．．．第二電流
IC．．．第三電流
P1、P2、P3、P4．．．電力端
G1、G2、G3、G4．．．接地端
100．．．真空容器
110．．．金屬上板
130．．．絕緣板
140．．．天線結構體
150a．．．第一電抗元件
150b．．．第二電抗元件
150c．．．第三電抗元件
160．．．匹配電路部
160a．．．第一匹配電路部
160b．．．第二匹配電路部
160c．．．第三匹配電路部
170．．．電源部
170a．．．第一電源部
170b．．．第二電源部
170c．．．第三電源部
240a．．．第一型天線結構體
240b．．．第二型天線結構體
240c．．．第三型天線結構體
540．．．天線結構體
540a．．．第一輔助天線
540b．．．第二輔助天線
540c．．．第三輔助天線
540d．．．第四輔助天線
541．．．第一電力部
541a,543a．．．內線
541b,543b,545b．．．外線
543．．．第一延長部
545．．．第二延長部
547．．．平面移動部
549．．．第一接地部
1140．．．天線結構體
1140a．．．第一輔助天線
1140b．．．第二輔助天線
1141．．．第一電力部
1142．．．第一延長部
1142b,1141b,1143b．．．外線
1142a,1143a．．．內線
1143．．．第二延長部
1144．．．平面移動部
1145．．．第三延長部
1146．．．第四延長部
1147．．．第一接地部
1149．．．印刷電路基板
2140．．．天線結構體
2140a．．．第一輔助天線
2140b．．．第二輔助天線
2141．．．第一電力部
2142．．．第一延長部
2143．．．第二延長部
2144．．．平面移動部
2145．．．第三延長部
2146．．．第四延長部
2147．．．第一接地部
2249．．．印刷電路基板
3140a、3140b、3140c．．．天線結構體
3140a．．．第一型天線結構體
3140b．．．第二型天線結構體
3140c．．．第三型天線結構體
圖1為本發明一實施例等離子發生裝置示意圖；
圖2為本發明一實施例等離子發生裝置平面圖；
圖3為本發明一實施例等離子發生裝置剖面圖；
圖4至圖5為本發明另一實施例等離子發生裝置平面圖；
圖6為本發明一實施例等離子發生裝置電路圖；
圖7為本發明一實施例等離子發生裝置不同區域特性示意圖；
圖8為本發明另一實施例等離子發生裝置電路圖；
圖9為本發明另一實施例等離子發生裝置示意圖；
圖10至圖12為本發明一實施例天線結構體示意圖；
圖13為本發明另一實施例等離子發生裝置示意圖。
S31‧‧‧絕緣板
H11、H12、H13‧‧‧貫通孔
H21、H22、H23‧‧‧貫通孔
H31、H32、H33‧‧‧貫通孔
T31‧‧‧天線結構體
100‧‧‧真空容器
110‧‧‧金屬上板
122‧‧‧孔突起
130‧‧‧絕緣板
140‧‧‧天線結構體
Claims (29)
- 一種等離子發生裝置，包括：絕緣板(Smn)，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列；金屬上板，包括其上設置絕緣板並具有四角形形狀的貫通孔(Hmn)；及天線結構體(Tmn)，設置於各絕緣板上；其特徵在於：上述天線結構體，包括：第一型天線結構體，接近於金屬上板的邊緣而設置；第二型天線結構體，接近於金屬上板的邊而設置；其中，第一型天線結構體比第二型天線結構體消耗更多的電力，從而可形成均勻等離子。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述天線結構體還包括由上述第二型天線結構體及上述第一型天線結構體圍繞而成的第三型天線結構體。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第二型天線結構體比上述第三型天線結構體消耗更多電力。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：沿上述第一方向排列的絕緣板的數(m)為3以上，而沿上述第二方向排列的絕緣板的數(n)為3以上。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第一型天線結構體相互電串聯，而上述第二型天線結構體相互電並聯。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第三型天線結構體相互電並聯。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述天線結構體形成於印刷電路板或由導線彎曲形成。
- 根據請求項7所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述印刷電路板為雙面基板，而上述天線結構體包括金、銀、銅、鎳、錫中的至少一種。
- 根據請求項1或2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述天線結構體可具有相同形狀。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件，及與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件中的至少一個。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件、與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件、及上述第三型天線結構體電串聯的第三電抗元件中的至少一個。
- 根據請求項11所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第一電抗元件、第二電抗元件及第三電抗元件，包括可變電抗元件。
- 根據請求項11所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：流經上述第一型天線結構體各天線結構體的第一電流大於流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流，而流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流大於流經上述第三型天線結構體各天線結構體的第三電流。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的電源部，而上述電源部電串聯於上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的多個電源部，其中，第一電源部向上述第一型天線結構體提供電力，第二電源部向上述第二型天線結構體提供電力，而第三電源部向上述第三型天線結構體提供電力。
- 根據請求項15所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第一電源部的第一驅動頻率、上述第二電源部的第二驅動頻率及上述第三電源部的第三驅動頻率中的至少一個互相不同。
- 根據請求項2所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述第一型天線結構體及上述第二型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述天線結構體(Tmn)各具有四角形形狀及雙層結構。
- 根據請求項1所述的一種等離子發生裝置，其特徵在於：上述天線結構體(Tmn)各由多個輔助天線構成，且設置成在相同平面形成閉環(closed loop)。
- 一種等離子處理裝置，包括：真空容器，對基板進行等離子處理；基板固定器，設置於上述真空容器內部；金屬上板，設置於上述真空容器上部面且包括多個貫通孔；及天線結構體(Tmn)，設置於上述金屬上板上，沿第一方向及跨過第一方向的第二方向以矩陣形式排列，從而形成四角形；其特徵在於：上述天線結構體(Tmn)，包括：第一型天線結構體，設置於上述四角形邊緣；第二型天線結構體，接近於四角形的邊而設置；及第三型天線結構體，由上述第二型天線結構體及第一型天線結構體圍繞而成；其中，第一型天線結構體各消耗電力大於上述第二型天線結構體各消耗電力，而上述第二型天線結構體各消耗電力大於上述第三型天線結構體各消耗電力。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：沿上述第一方向排列的絕緣板的數(m)為3以上，而沿上述第二方向排列的絕緣板的數(n)為3以上。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：上述第一型天線結構體相互電並聯，上述第二型天線結構體相互電並聯，而上述第三型天線結構體相互電並聯。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：還包括與上述第一型天線結構體電串聯的第一電抗元件、與上述第二型天線結構體電串聯的第二電抗元件、及上述第三型天線結構體電串聯的第三電抗元件中的至少一個。
- 根據請求項24所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：流經上述第一型天線結構體各天線結構體的第一電流大於流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流，而流經上述第二型天線結構體各天線結構體的第二電流大於流經上述第三型天線結構體各天線結構體的第三電流。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的電源部，而上述電源部電並聯於上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：還包括向上述天線結構體(Tmn)提供電力的多個電源部，其中，第一電源部向上述第一型天線結構體提供電力，第二電源部向上述第二型天線結構體提供電力，而第三電源部向上述第三型天線結構體提供電力。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：上述第一電源部的第一驅動頻率、上述第二電源部的第二驅動頻率及上述第三電源部的第三驅動頻率中的至少一個互相不同。
- 根據請求項21所述的一種等離子處理裝置，其特徵在於：上述第一型天線結構體、上述第二型天線結構體及上述第三型天線結構體中的至少一個具有不同的結構。
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