CN103028357B - 用于污染物的除去的等离子体反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于污染物的除去的等离子体反应器。提供了用于污染物的除去的等离子体反应器，其被安装在处理室和真空泵之间且除去从处理室放出的污染物。等离子体反应器包括：至少一个介电体，在该介电体中形成了等离子体产生空间；接地电极，其被连接到介电体的至少一端；及至少一个驱动电极，其被固定到介电体的外周表面，且被连接至AC电源单元以接收AC驱动电压。接地电极具有沿着等离子体反应器的纵向方向的非均一直径。

Description

用于污染物的除去的等离子体反应器
发明背景
(a)发明领域
本发明涉及用于除去污染物的等离子体反应器，且更具体地，涉及用于除去在被安装在半导体/薄膜显示器/太阳能电池的生产线中的处理室中产生的污染物的等离子体反应器。
(b)相关技术的描述
用于进行工艺比如蚀刻、沉积、清洁、灰化和氮化处理的处理室被安装在半导体/薄膜显示器/太阳能电池的生产线中。处理室被连接到真空泵，以抽出生产气体。由于半导体/薄膜显示器/太阳能电池的制造工业的最近增长，在处理室中产生的污染物的量和类型日益增加。
在它们中，用于干法蚀刻的CF4、CHF3和SF6及用于洗涤工艺的基于氟的气体比如NF3是温室气体的种类。因此，预期，将会有这些气体排出物的限制条件。同时，随着时间流逝，将在蚀刻/沉积/清洁工艺中放出的颗粒材料积累在真空泵中的部件上，且真空泵的耐用性和寿命降低。
因此，等离子体反应器被安装在处理室和真空泵之间，以除去从处理室放出的污染物。典型的等离子体反应器采用射频(RF)和电感耦合等离子体。
电感耦合等离子体反应器具有在等离子体产生空间外部的线圈状驱动电极，且通过将电压应用到驱动电极的两端来产生等离子体。然而，由于等离子体反应器昂贵，尤其是，射频(RF)电源非常昂贵，且用于维持等离子体的功率消耗大，所以安装成本和维护费用非常高。而且，由于低的放电稳定性，可以在等离子体产生空间内不均匀地产生等离子体。
在本背景部分中公开的以上信息仅用于增强发明背景的理解，且因此其可包含不形成本国的本领域的普通技术人员已经知道的现有技术的信息。
发明概述
作出本发明，试图提供用于污染物的除去的等离子体反应器，所述等离子体反应器被安装在处理室和真空泵之间，具有以有效的方式除去在处理室中产生的各种类型的污染物的优势，因为它具有简单的结构和低的安装成本和维护费用且能够长期稳定操作。
而且，本发明提供用于污染物的除去的等离子体反应器，相比于在进口侧，该等离子体反应器在出料侧(dischargeside)更好地除去污染物，且对整个驱动电极应用均匀电压以在等离子体产生空间内产生均匀的等离子体。
本发明的一个示例性实施方式提供用于污染物的除去的等离子体反应器，其被安置在处理室和真空泵之间，且产生低压等离子体以除去从处理室放出的污染物，等离子体反应器包括：至少一个介电体，在该介电体中形成有等离子体产生空间；接地电极，其被连接到介电体的至少一端；及至少一个驱动电极，其被固定到介电体的外周表面上，且被连接到AC(交流电)电源单元以接收AC驱动电压，其中接地电极具有沿着等离子体反应器的纵向方向的非均一直径。
介电体可被布置在等离子体反应器的中心处，且接地电极可包括：第一接地电极，其被连接到介电体的前端；及第二接地电极，其连接到介电体的朝着真空泵的后端。第一接接地电极可以为用于连接处理室和介电体的连接管，且第二接地电极可以为用于连接介电体和真空泵的连接管。
第一接地电极可包括：均一直径部分，其具有比介电体小的直径；及可变直径部分，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大且该可变直径部分被固定到介电体的前端。第二接地电极可包括：可变直径部分，其被固定到介电体的后端且其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及均一直径部分，其具有比介电体小的直径。
驱动电极可以环形形状或圆柱形形状布置在介电体的外周表面上，且驱动电极可被安置在沿着等离子体反应器的纵向方向距第一接地电极和第二接地电极一定距离处。
可选择地，驱动电极可包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和第二驱动电极以环形形状或圆柱形形状布置在介电体的外周表面上且被安置在距彼此一定距离处。第一驱动电极和第二驱动电极可分别被安置在沿着等离子体反应器的纵向方向距第一接地电极和第二接地电极一定距离处。
第一驱动电极和第二驱动电极可接收具有相同水平和相反极性的双极性脉冲电压。
可选择地，介电体可包括第一介电体和第二介电体，所述第一介电体和第二介电体被安置在距彼此一定距离处。接地电极可包括安置在第一介电体和第二介电体之间且具有非均一直径的第三接地电极。第一介电体和第二介电体可具有相同的长度和相同的直径。
第三接地电极可包括：第一可变直径部分，其被固定到第一介电体的后端且其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及第二可变直径部分，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大且其被固定到第二介电体的前端。第一可变直径部分和第二可变直径部分在直径方面可以以固定的比率变化，或具有楼梯样的阶梯式部件。
接地电极可包括：第四接地电极，其被安置在第一介电体的前端且连接处理室和第一介电体；及第五接地电极，其被安置在第二介电体的后端且连接第二介电体和真空泵。第四接地电极和第五接地电极可具有恒定的直径。
可选择地，第四接地电极可包括：均一直径部分，其具有比第一介电体小的直径；及可变直径部分，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大且其被固定到第一介电体的前端。第五接地电极可包括：可变直径部分，其被固定到第二介电体的后端且其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及均一直径部分，其具有比第二介电体小的直径。
驱动电极可包括：第三驱动电极，其以环形形状或圆柱形形状布置在第一介电体的外周表面上；及第四驱动电极，其以环形形状或圆柱形形状布置在第二介电体的外周表面上。
第三驱动电极和第四驱动电极可接收具有相同水平和相同极性的双极性脉冲电压。可选择地，第三驱动电极和第四驱动电极可接收具有相同水平和相反极性的双极性脉冲电压。
在处理室中产生的各种类型的污染物被有效地除去，这是因为可降低等离子体反应器的安装成本和维护费用且可长期进行稳定操作。而且，具有非均一直径的接地电极有助于改进等离子体放电效率，从而降低功率消耗且改进污染物的分解效率。
而且，当用低压等离子体除去污染物时，可使等离子体反应器内部中心处的等离子体密度增加，且这可导致污染物除去效率的压力依赖性降低。
此外，第一接地电极具有均一直径，第二接地电极具有非均一直径，且在驱动电极与第一接地电极之间的第一距离被设定为大于在驱动电极与第二接地电极之间的第二距离，使得第二电极(即，出料侧)处的等离子体放电效率可进一步改进，导致更低的功率消耗和更高的污染物分解效率。
而且，均匀电压可沿着等离子体反应器的纵向方向应用到驱动电极，因为驱动电极形成为圆柱形(或环形)形状。因此，可在等离子体产生空间内部沿着等离子体反应器的纵向方向产生均匀的等离子体。
附图简述
图1为包括根据本发明的一个示例性实施方式的等离子体反应器的低压工艺体系的框图。
图2为根据本发明的第一示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图3为等离子体反应器的沿着图2的线I-I所取得的横截面图。
图4为显示了应用到图2所示的等离子体反应器的驱动电极上的驱动电压的波形实例的图。
图5为根据本发明的第二示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图6为等离子体反应器的沿着图5的线II-II所取得的横截面图。
图7为显示了分别应用到图5所示的等离子体反应器的第一驱动电极和第二驱动电极的第一驱动电压和第二驱动电压的波形实例的图。
图8为根据本发明的第三示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图9为等离子体反应器的沿着图8的线III-III所取得的横截面图。
图10为显示了在第三示例性实施方式的等离子体反应器与比较实施例的等离子体反应器之间的CF4分解效率对工作压力的比较的图。
图11为根据本发明的第四示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图12为等离子体反应器的沿着图11的线IV-IV所取得的横截面图。
图13为根据本发明的第五示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图14为等离子体反应器的沿着图13的线V-V所取得的横截面图。
图15为根据本发明的第六示例性实施方式的等离子体反应器的透视图。
图16为等离子体反应器的沿着图15的线VI-VI所取得的横截面图。
实施方式的详述
在下文中将参考附图更加充分地描述本发明，在附图中显示了本发明的示例性实施方式。正如本领域的技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所述实施方式，所有修改都未脱离本发明的精神或范围。
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的包括等离子体反应器300的低压工艺体系100的框图。将图1的低压工艺体系应用到半导体/薄膜显示器/太阳能电池的生产工艺中。
参考图1，低压工艺体系100包括用于进行蚀刻、沉积、清洁、灰化和氮化处理的处理室10、被安装在处理室10的后面以从处理室10排出生产气体的真空泵20及被安置在处理室10与真空泵20之间的等离子体反应器300。经由两个连接管11，等离子体反应器300分别被连接到处理室10和真空室20。
等离子体反应器300被安装在真空泵20的前面，且其内部维持与低压处理室10相类似的低压状态。低压是指但不限于在大约0.01托-10托(1.333-1333Pa)的范围内的压力。
用于将反应气体注射到等离子体反应器300中的反应气体注射口(未显示)可被安置在等离子体反应器300的前面。反应气体可包括O2、H2和H2O中的至少一种，且可将Ar用作用于转移反应气体的载气。然而，反应气体注射口并非本发明的示例性实施方式中的必要组件，且实际上可以省略。
等离子体反应器300在其中产生低压且高温的等离子体，以分解从处理室10放出的污染物(基于氟的气体和颗粒材料，比如有机金属化合物、金属氧化物和金属氮化物)。分解组分化学地结合反应气体且被转化成无害成分。等离子体富含反应性物质和高能电子，其促进污染物的分解组分与反应气体之间的化学反应。
即，等离子体反应器300使温室气体分解成非温室气体，且使颗粒副产物转化成气体或使颗粒副产物的尺寸减小以将其供给到真空泵20。在处理温室气体时，将温室气体和氧气供给到等离子体反应器300。可额外地供给氧气或水，以改进温室气体(未显示)的处理效率。
将在下文描述的通过容性耦合等离子体方法产生等离子体的等离子体反应器310、320、330、340、350和360，包括AC电源，且具有用于增大放电效率的电极结构。与电感耦合等离子体方法相比，这些特征有助于降低等离子体反应器的安装成本和维护费用，且改进等离子体放电效率，从而改进污染物的分解效率且能够长期稳定操作。
参考图2至图16，将描述根据第一至第六示例性实施方式的等离子体反应器的详细结构和操作。
图2为根据本发明的第一示例性实施方式的等离子体反应器310的透视图，且图3为等离子体反应器310的沿着图2的线I-I所取得的横截面图。
参考图2和图3，第一示例性实施方式的等离子体反应器310包括在等离子体反应器310内部形成等离子体产生空间的介电体30、被连接到介电体30的前端的第一接地电极41、被连接到介电体30的后端的第二接地电极42及被固定到介电体30的外周表面的驱动电极50。驱动电极50被连接到AC电源单元60，以接收等离子体放电所需要的驱动电压。
基本上，使介电体30和驱动电极50形成为具有恒定直径的圆柱体(或环)的形状。另一方面，形成具有沿着等离子体反应器310的纵向方向(图2和图3的横向)的非均一直径的第一接地电极41和第二接地电极42。在这一点上，第一接地电极41和第二接地电极42关于介电体30两侧对称。
第一接地电极41包括：均一直径部分411，其具有比介电体30小的直径；及可变直径部分412，其直径沿着污染物的流动方向(从处理室10朝着真空泵20的方向)逐渐增大。可变直径部分412的后端被固定到介电体30的前端。
第二接地电极42可包括：可变直径部分421，其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及均一直径部分422，其具有比介电体30小的直径。可变直径部分421的前端被固定到介电体30的后端。
可变直径部分412和421在直径方面可以以固定的比率变化，或具有楼梯样的阶梯式部件。前一种情况在图2和图3中阐明。
第一接地电极41和第二接地电极42由金属比如不锈钢制成。第一接接地电极41可以为用于连接处理室10和介电体30的连接管，且第二接地电极42可以为用于连接介电体30和真空泵20的连接管。第一接地电极41、介电体30和第二接地电极42构成在一个方向上延伸以连接处理室10和真空室20的管。
具有上述结构的等离子体反应器310可容易地被安装在处理室10与真空泵20之间的真空管道上，所述处理室10和真空泵20已经被安装在半导体/薄膜显示器/太阳能电池的生产线中。
驱动电极50以环形形状或圆柱形形状被布置在介电体30的中心处，且在长度方面比介电体30短且被安置在沿着等离子体反应器310的纵向方向距第一接地电极41和第二接地电极42一定距离处。驱动电极50可被安置在距第一接地电极41和第二接地电极42相等的距离处。驱动电极50被连接到AC电源单元60且被应用具有几kHz至几百kHz(例如1kHz-999kHz)的频率的高电压。
图4为显示了应用到图2所示的等离子体反应器310的驱动电极50的驱动电压的波形实例的图。
参考图4，应用到驱动电极的驱动电压Vs为具有1kHz-999kHz的频率的高电压，且操作电压在正值(1/2Vs)和负值(-1/2Vs)之间周期性地改变。尽管图4关于矩形波形来阐述，但可应用各种波形，比如三角形波形、正弦波形等。
再次参考图2和图3，在驱动电压被应用到驱动电极50时，通过驱动电极50与第一接地电极41和第二接地电极42之间的电压差，等离子体放电被感应到等离子体反应器310的内部。当操作电压高于内部气体的击穿电压时，产生放电，且放电电流随着时间不断增加，且然后随着介电体30上所积累的壁电荷的量增加而减小。
即，放电开始后，随着放电电流增加，在等离子体中的空间电荷积累在介电30上以产生壁电荷。壁电荷起到抑制外部应用的电压的作用，且由于介电体30的壁电压，放电随着时间变弱。在维持应用电压的同时，等离子体放电使得产生、维持和消除过程反复发生。
因此，在保持在灼热区域中的同时，放电并没有过渡到电弧放电且除去在处理室10中产生的污染物。当放电过渡到电弧放电时，放电集中在窄的区域，这对电极造成损害。然而，根据第一示例性实施方式的等离子体反应器2310用介电体30的壁电荷来防止放电过渡到电弧放电，从而使得延长驱动电极50和接地电极41和42的寿命成为可能。
由于第一接地电极41和第二接地电极42形成可变直径部分412和421，所以当通过驱动电极50与第一接地电极41和第二接地电极42之间的电压差引起等离子体放电时，放电路径变短。即，第一接地电极41和第二接地电极42的可变直径部分412和421表现出与相反放电(opposeddischarge)的作用类似的作用。因此，在相同的功率消耗条件下，产生更强的等离子体放电，从而改进等离子体放电效率。
改进的等离子体放电效率导致改进的污染物处理效率。污染物处理效率被定义为“分解率/功率消耗”，且可在相同的功率消耗条件下处理更大量的污染物。构成AC电源单元60的AC电源要比现有的射频电源便宜，因此节约了等离子体反应器310的安装成本和维护费用。
图5为根据本发明的第二示例性实施方式的等离子体反应器320的透视图，且图6为等离子体反应器320的沿着图5的线II-II所取得的横截面图。
参考图5和图6，根据第二示例性实施方式的等离子体反应器320具有与上述第一示例性实施方式的等离子体反应器相同的配置，除了在介电体30的外周表面上布置了第一驱动电极51和第二驱动电极52以外。相同的参考数字是指与第一示例性实施方式相同的构件，且将在下文主要描述不同于第一示例性实施方式的那些组件的组件。
第一驱动电极51和第二驱动电极52以环形形状或圆柱形形状被布置在介电体30的外周表面上，且被安置在沿着等离子体反应器320的纵向方向距彼此一定距离处。第一驱动电极51和第二驱动电极52可具有相同的长度。在第一接地电极41与第一驱动电极51之间的距离、在第一驱动电极51与第二驱动电极52之间的距离及在第二驱动电极52与第二接地电极42之间的距离可以是相同的。
第一驱动电极51和第二驱动电极52分别被连接至第一AC电源单元61和第二AC电源单元62，以接收等离子体放电所需要的驱动电压。第一驱动电极51和第二驱动电极52接收具有相同水平(振幅)和相反极性的双极性脉冲电压。即，应用到第一驱动电极51和第二驱动电极52的AC电压具有关于彼此的180°的相位差。
图7为显示了分别应用到图5所示的等离子体反应器320的第一驱动电极51和第二驱动电极52的第一驱动电压和第二驱动电压的波形实例的图。
参考图7，第一驱动电压和第二驱动电压具有关于彼此的180°的相位差，且在每一个周期中交替地接收正电压(+1/2Vd)和负电压(-1/2Vd)。第一驱动电压和第二驱动电压的振幅具有与放电驱动电压Vd的振幅的一半相对应的值。在这种情况下，“放电驱动电压”被定义为使放电开始并使放电维持的驱动电压，且可根据等离子体反应器的形状条件和污染物的状态而设定为各种值。
放电驱动电压Vd具有与第一驱动电压和第二驱动电压中的任一个相同的相位。第一驱动电压和第二驱动电压为几百至几千伏特的高电压，且具有几kHz至几百kHz的频率。第一驱动电压和第二驱动电压可具有各种形状，比如正弦波形、三角形波形、矩形波形等。图7阐述了其中第一驱动电压和第二驱动电压具有正弦波形的实例。
再次参考图5和图6，等离子体反应器320的介电体30包括在第一接地电极41与第一驱动电极51之间的第一介电区域A10、在第一驱动电极51与第二驱动电极52之间的第二介电区域A20及在第二驱动电极52与第二接地电极之间的第三介电区域A30。
当正的或负的峰电压被应用到第一驱动电极51，且负的或正的峰电压被应用到第二驱动电极52时，与在第一驱动电压和第二驱动电压之间的差相对应的电压，即具有与放电驱动电压Vd相同水平的电压被应用到第二介电区域A20。具有与第一驱动电压相同水平的电压被应用到第一介电区域A10，且具有与第二驱动电压相同水平的电压被应用到第三介电区域A30。
应用到第二介电区域A20的放电驱动电压Vd是分别应用到第一驱动电极51和第二驱动电极52的驱动电压(+1/2Vd和-1/2Vd)的2倍。因此，在第二介电区域A20中，即在介电体30内部的中心处比在第一介电区域A10和第三介电区域A30中产生更强的等离子体。
因此，第二示例性实施方式的等离子体反应器320抑制在第一接地电极41和第二接地电极42周围形成的等离子体，同时改进污染物的分解效率，从而使等离子体反应器320内部的等离子体对处理室10或真空泵20的影响最小。
而且，通过降低AC电源单元的回路中所消耗的无效功率，第二示例性实施方式的等离子体反应器320可以以有效的方式降低污染物除去所需要的功率消耗。而且，由于在整个第一至第三介电区域A10、A20及A30中产生等离子体，所以可通过增加污染物在等离子体中的停留时间，来改进污染物的分解效率。
图8为根据本发明的第三示例性实施方式的等离子体反应器330的透视图，且图9为等离子体反应器330的沿着图8的线III-III所取得的横截面图。
参考图8和图9，第三示例性实施方式的等离子体反应器330具有这样的基本配置，在该基本配置中介电体被分成第一介电体31和第二介电体32，且具有非均一直径的第三接地电极43被安置在分开的第一介电体31和第二介电体32之间。第一介电体31和第二介电体32具有相同的长度和相同的直径，且被安置在沿着等离子体反应器330的纵向方向距彼此一定距离处。
第一介电体31可被直接连接到处理室10，或第四接地电极44可被安置在第一介电体31的前端。第四接地电极44可以为连接处理室10和第一介电体31的连接管。类似地，第二介电体32可被直接连接到真空泵20，或第五接地电极45可被安置在介电体32的后端。第五接地电极45可以为连接第二介电体32和真空泵20的连接管。第四接地电极44和第五接地电极45具有相同的直径。
第三接地电极43包括：第一可变直径部分431，其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及第二可变直径部分432，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大。第一可变直径部分431的前端被连接到第一介电体31的后端，且第二可变直径部分432的后端被连接到第二介电体32的前端。
由于第一可变直径部分431和第二可变直径部分432具有相同的长度，所以它们可具有两侧对称的结构。第一可变直径部分431和第二可变直径部分432在直径方面可以以固定的比率变化，或可具有楼梯样的阶梯式部件。前一种情况在图8和图9中阐明。
驱动电极包括：第三驱动电极53，其以环形形状或圆柱形形状被布置在第一介电体31的外周表面上；及第四驱动电极54，其以环形形状或圆柱形形状被布置在第二介电体32的外周表面上。第三驱动电极53被安置在沿着等离子体反应器330的纵向方向距第三接地电极43和第四接地电极44一定距离处。类似地，第四驱动电极54被安置在沿着等离子体反应器330的纵向方向距第三接地电极43和第五接地电极45一定距离处。第三驱动电极53和第四驱动电极54可具有相同的直径。
第三驱动电极53和第四驱动电极54分别被连接到第三AC电源单元63和第四AC电源单元64，以接收等离子体放电所需要的驱动电压(具有几kHz至几百kHz的频率的高电压)。第三驱动电极53和第四驱动电极54可接收具有相同水平和极性的AC电压(参见图4)，或具有相同水平和相反极性的双极性脉冲电压。第二驱动方法的优势与在第二示例性实施方式中所解释的优势相同，因此将省略其详细描述。
第三示例性实施方式的等离子体反应器330具有这样的结构，在该结构中具有较大直径的电极(第三驱动电极53)、具有较小直径的电极(第三接地电极43)及具有较大直径的电极(第四驱动电极54)沿着纵向方向交替地布置。用这样的结构，可改进第三接地电极43的内部的中心处的等离子体密度，从而使得减少污染物除去效率的压力依赖性成为可能。
在具有成一排布置的多个具有相同直径的电极的常规等离子体反应器的情况下，根据工作压力，污染物除去效率显著变化。特别地，当等离子体反应器的工作压力上升时，等离子体反应器中心处的高能电子的数目趋向于增加，且氧自由基的强度趋向于降低。
由等离子体放电所产生的高能电子主要与污染物碰撞并起到分解污染物的作用，且氧自由基主要与分解组分化学地反应并起到将它们转化成无害原子的作用。因此，当常规等离子体反应器的工作压力上升时，污染物的分解效率急剧下降。
然而，通过使第三接地电极43的中心的直径变窄，第三示例性实施方式的等离子体反应器330使得增加第三接地电极43的内部的中心处的等离子体密度，即高能电子的数目和氧自由基的强度成为可能。因此，可降低取决于压力的污染物除去效率的变化，即，压力依赖性。
图10为显示了在第三示例性实施方式的等离子体反应器和比较实施例的等离子体反应器之间的CF4分解效率对工作压力的比较的图。
通过修改图5所示的第二示例性实施方式的等离子体反应器来配置比较实施例的等离子体反应器，使得第一接地电极和第二接地电极具有与介电体相同的直径。比较实施例的等离子体反应器和第三示例性实施方式的等离子体反应器具有相同的测试条件，且以800W的功率将具有100kHz的频率的3kV电压应用到驱动电极。而且，注射作为污染物的CF4气体(50sccm)、作为反应气体的O2气体(50sccm)及作为载气的Ar气体(50sccm)。
参考图10，随着比较实施例的等离子体反应器的工作压力增加，CF4分解效率从约60％急剧地降低至约30％。另一方面，第三示例性实施方式的等离子体反应器的CF4分解效率从约60％缓慢地改变至约50％。因此，证明显著降低了污染物分解效率的压力依赖性。
图11为根据本发明的第四示例性实施方式的等离子体反应器340的透视图，且图12为等离子体反应器340的沿着图11的线IV-IV所取得的横截面图。
参考图11和图12，第四示例性实施方式的等离子体反应器具有与上述第三示例性实施方式的等离子体反应器相同的配置，除了第四接地电极44和第五接地电极45分别包括可变直径部分442和451外。相同的参考数字是指与第三示例性实施方式相同的构件，且将在下文主要描述不同于第三示例性实施方式的那些组件的组件。
第四接地电极44包括：均一直径部分441，其具有比第一介电体31小的直径；及可变直径部分442，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大。可变直径部分442的后端被固定到第一介电体31的前端。第五接地电极45包括：可变直径部分451，其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及均一直径部分452，其具有比第二介电体32小的直径。可变直径部分451的前端被固定到第二介电体32的后端。
可变直径部分442和451在直径方面可以以固定的比率变化，或具有楼梯样的阶梯式部件。前一种情况在图11和图12中阐明。
当通过在驱动电极53和54与接地电极43、44和45之间的电压差来引起等离子体放电时，第四接地电极44和第五接地电极45的可变直径部分442和451使得放电路径变短，从而改进等离子体放电效率。因此，在相同的功率消耗条件下，产生更强的等离子体放电，从而改进污染物的处理效率。
图13为根据本发明的第五示例性实施方式的等离子体反应器350的透视图，且图14为等离子体反应器350的沿着图13的线V-V所取得的横截面图。
参考图13和图14，第五示例性实施方式的等离子体反应器350包括在等离子体反应器350内部形成等离子体产生空间的介电体30、被连接到介电体30的前端的第一接地电极71、被连接到介电体30的后端的第二接地电极72及被固定到介电体30的外周表面的驱动电极50。驱动电极50被连接到AC电源单元60，以接收等离子体放电所需要的驱动电压。
基本上，使介电体30、驱动电极50及第一接地电极71形成为具有恒定直径的圆柱体(或环)的形状。另一方面，第二接地电极72形成为具有沿着等离子体反应器350的纵向方向(图13和图14的横向)的非均一直径。在这一点上，第一接地电极71和第二接地电极72关于介电体30两侧对称。
第一接地电极71具有沿着污染物的流动方向的均一直径，该直径等于介电体30的直径。第一接地电极71的后端被固定到介电体30的前端。
第二接地电极72包括：可变直径部分721，其直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及均一直径部分722，其具有比介电体30小的直径。可变直径部分721的前端被固定到介电体30的后端。
可变直径部分721在直径方面可以以固定的比率变化，或具有楼梯样的阶梯式部件。
第一接地电极71和第二接地电极72由金属比如不锈钢制成。第一接接地电极71可以为用于连接处理室10和介电体30的连接管，且第二接地电极72可以为用于连接介电体30和真空泵20的连接管。第一接地电极71、介电体30和第二接地电极72构成在一个方向上延伸以连接处理室10和真空室20的管。
具有上述结构的等离子体反应器350可容易地被安装在处理室10与真空泵20之间的真空管道上，所述处理室10和真空泵20已经被安装在半导体/薄膜显示器/太阳能电池的生产线中。
由于驱动电极50以圆柱形(或环)形状被布置在介电体30中心处，所以沿着污染物的流动方向遍及驱动电极50的整个范围接收到均匀电压。因此，在等离子体产生空间内部均匀地产生等离子体。
驱动电极50具有比介电体30小的长度，且被安置在沿着等离子体反应器350的纵向方向距第一接地电极71和第二接地电极72一定距离处。即，驱动电极50可被安置在分别距第一接地电极71和第二接地电极72第一距离L1和第二距离L2处。
第一距离L1被设定在驱动电极50的前端与第一接地电极71之间，且第二距离L2被设定在驱动电极50的后端与第二接地电极72之间。第一距离L1长于第二距离L2。即，驱动电极50被布置成朝着第二接地电极72。
驱动电极50被连接到AC电源单元60，以接收具有几kHz至几百kHz(例如1kHz-999kHz)的频率的高电压。例如，可应用具有图4所示的波形的驱动电压。
再次参考图13和图14，由于驱动电极50被布置成朝着第二接地电极72而不是朝着第一接地电极71(L1＞L2)，所以在第二接地电极72处比在第一接地电极71处产生更强的等离子体放电。因此，可在第二接地电极72处进一步处理放电空间内未处理的污染物。
图15为根据本发明的第六示例性实施方式的等离子体反应器360的透视图，且图16为等离子体反应器360的沿着图15的线VI-VI所取得的横截面图。
参考图15和图16，根据第六示例性实施方式的等离子体反应器360具有与第五示例性实施方式相同的配置，除了被布置在介电体30的后端的第二接地电极82不同于第五示例性实施方式的第二个接地电极72外。相同的参考数字是指与第五示例性实施方式相同的构件，且将在下文主要文描述不同于第五示例性实施方式的那些组件的组件。
第一接地电极81被固定到介电体30的前端，且具有与介电体30相同的直径。第二接地电极82被固定到介电体30的后端，且包括具有与介电体30相同的直径的大直径部分821及被连接到大直径部分821且具有比大直径部分821小的直径的小直径部分822。
第一距离L1被设定在驱动电极50的前端与第一接地电极81之间，且第二距离L2被设定在驱动电极50的后端与第二接地电极82之间。第一距离L1长于第二距离L2。即，驱动电极50被布置成朝着第二接地电极82的大直径部分821。
由于驱动电极50被布置成朝着第二接地电极82的大直径部分821而不是朝着第一接地电极81(L1＞L2)，所以在第二接地电极82的大直径部分821处比在第一接地电极81处产生更强的等离子体放电。因此，可在第二接地电极82的大直径部分821处进一步处理放电空间内未处理的污染物。
而且，第二接地电极82还包括连接大直径部分821和小直径部分822的侧壁部分823。侧壁部分823表现出与用驱动电极50的相反放电的作用相类似的作用。
即，在第二示例性实施方式中的侧壁部分823与驱动电极50之间的放电要比在第一示例性实施方式中的可变直径部分721与驱动电极之间的放电更接近相反放电。因此，第二示例性实施方式的第二接地电极82可产生比第一示例性实施方式的第二接地电极72更强的等离子体放电，从而进一步改进等离子体放电效率。
前述示例性实施方式的等离子体反应器310、320、330、340、350及360通常包括介电体、被连接到介电体的一端的接地电极及被固定到介电体的外周表面且接收AC驱动电压的驱动电极。接地电极具有沿着等离子体反应器的纵向方向的非均一直径，且因此使得放电路径变短，从而改进等离子体放电效率或降低污染物除去效率的压力依赖性。
尽管结合目前认为实用的示例性实施方式来描述本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方式，但相反，意图覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效配置。
<符号的描述>
10：处理室11：连接管
12：真空泵100：低压工艺体系
300、310、320、330、340、350、360：等离子体反应器
30：介电体31：第一介电体
32：第二介电体
41、42、43、44、45：第一接地电极至第五接地电极
50：驱动电极
51、52、53、54：第一电极至第四电极
60：AC电源单元
61、62、63、64：第一AC电源单元至第AC电源单元
71：第一接地电极72、82：第二接地电极
721：可变直径部分722：均一直径部分
821、822：大直径部分和小直径部分
823：侧壁部分
L1、L2：第一距离和第二距离

Claims (11)

1.一种用于污染物的除去的等离子体反应器，所述等离子体反应器被安置在处理室和真空泵之间，且产生低压等离子体以除去从处理室放出的污染物，所述等离子体反应器包括：
至少一个介电体，在所述介电体中形成有等离子体产生空间；
接地电极，其包括第一接地电极和第二接地电极，所述第一接地电极被连接到所述介电体的前端，所述第二接地电极被连接到所述介电体的朝着所述真空泵的后端；及
至少一个驱动电极，其被固定到所述介电体的外周表面，且被连接到AC电源单元以接收AC驱动电压，
其中所述第一接地电极为用于连接所述处理室和所述介电体的连接管，
所述第二接地电极为用于连接所述介电体和所述真空泵的连接管，且
所述第一接地电极和/或所述第二接地电极分别包括：
均一直径部分，其具有比所述介电体小的直径；及
可变直径部分，其被分别固定到所述介电体的前端、所述介电体的后端，且所述可变直径部分的直径沿着污染物的流动方向分别逐渐增大、逐渐减小。
2.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述第一接地电极被固定到所述介电体的前端且具有与所述介电体相同的直径，且
所述第二接地电极包括：
可变直径部分，其被固定到所述介电体的后端且所述可变直径部分的直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及
均一直径部分，其被连接至所述可变直径部分且具有比所述介电体小的直径。
3.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述第一接地电极被固定到所述介电体的前端且具有与所述介电体相同的直径，且
所述第二接地电极包括：
大直径部分，其被固定到所述介电体的后端且具有与所述介电体相同的直径；及
小直径部分，其被连接到所述大直径部分且具有比所述大直径部分小的直径。
4.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的等离子体反应器，其中在所述驱动电极与所述第一接地电极之间的第一距离被设定为大于在所述驱动电极与所述第二接地电极之间的第二距离。
5.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的等离子体反应器，其中所述驱动电极以环形形状或圆柱形形状布置在所述介电体的外周表面上，且
所述驱动电极被安置在沿着所述等离子体反应器的纵向方向距所述第一接地电极和所述第二接地电极一定距离处。
6.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的等离子体反应器，其中所述驱动电极包括第一驱动电极和第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极以环形形状或圆柱形形状布置在所述介电体的外周表面上且被安置在距彼此一定距离处，且
所述第一驱动电极和所述第二驱动电极分别被安置在沿着所述等离子体反应器的纵向方向距所述第一接地电极和所述第二接地电极一定距离处。
7.如权利要求6所述的等离子体反应器，其中所述第一驱动电极和所述第二驱动电极接收具有相同水平和相反极性的双极性脉冲电压。
8.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述介电体包括被安置在距彼此一定距离处的第一介电体和第二介电体，且
所述接地电极还包括被安置在所述第一介电体和所述第二介电体之间且具有非均一直径的第三接地电极。
9.如权利要求8所述的等离子体反应器，其中所述第一介电体和所述第二介电体具有相同的长度和相同的直径。
10.如权利要求9所述的等离子体反应器，其中所述第三接地电极包括：
第一可变直径部分，其被固定到所述第一介电体的后端且所述第一可变直径部分的直径沿着污染物的流动方向逐渐减小；及
第二可变直径部分，其直径沿着污染物的流动方向逐渐增大且所述第二可变直径部分被固定到所述第二介电体的前端。
11.如权利要求10所述的等离子体反应器，其中所述第一可变直径部分和所述第二可变直径部分在直径方面以固定的比率变化，或具有楼梯样的阶梯式部件。
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