TW202135603A - 天線結構以及使用其之電感耦合電漿產生裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種天線結構，安置在電漿產生單元外部且提供感應電場以在電漿產生單元內部感應電漿，天線結構包括：第一天線，沿電漿產生單元的外表面安置且感應電場；其中冷卻劑流動的第一冷卻劑通道形成於第一天線內部，其中第一天線包含平行於電漿產生單元的外壁的第一內徑表面且經由第一內徑表面與電漿產生單元表面接觸，其中第一天線包含界定第一冷卻劑通道且平行於電漿產生單元的外壁及第一內徑表面的第一表面，且其中天線結構經由內徑表面及第一表面自電漿產生單元吸收熱以防止電漿產生單元的溫度藉由電漿而升高。

Description

天線結構以及使用其之電感耦合電漿產生裝置
本發明是關於一種天線結構及使用其的電漿產生裝置，且更特定言之，是關於一種藉由使用包含多個天線段及多個電容元件的天線結構產生感應電場及感應磁場而感應電漿產生的裝置。
使用電漿的技術用於各種工業領域中，諸如空氣、水以及土壤純化環境技術領域，及太陽能電池及氫氣能源技術領域，以及半導體、顯示器以及醫療設備技術領域。
存在廣泛多種產生此類電漿的方法，諸如直流電（DC）放電方法，包含電暈放電、輝光放電以及電弧放電；交流電（AC）放電方法，包含電容耦合放電及電感耦合放電；衝擊波放電方法；以及高能束放電方法。在所述方法當中，使用簡單結構且具有高利用率的電感耦合放電處於聚光燈下。
另一方面，在習知電感耦合電漿產生裝置中，歸因於諸如內部/外部壓力、所供應氣體的類型或性質、施加至裝置的電力、在組件中流動的電流或向其中施加的電壓以及功率消耗的因素，電漿控制已不穩定，且裝置的耐久性已受損。此外，隨著電漿產生裝置的體積、面積及類似者增大，此類問題變得更加嚴重，且因此，需要解決此等問題的方法。
[所欲解決的問題]
本發明是針對提供一種包含多個段及多個電容元件的天線結構，及使用所述天線結構的電漿產生裝置。
本發明是針對提供一種天線結構及使用其的電漿產生裝置，所述天線結構具有大體積或大面積以便在大的面積中產生電漿。
本發明是針對提供一種天線結構及使用其的電漿產生裝置，所述天線結構具有以下結構：電壓分佈於其中以便在歸因於高驅動頻率或大輸入電流而形成於電感器中的高電壓下安全地產生電漿。
本發明是針對提供一種電漿產生裝置，其用於防止歸因於在感應電漿時產生的熱而損壞電漿產生裝置。
本發明是針對提供一種電漿產生裝置，其使用冷卻劑來有效地吸收在感應電漿時產生的熱。
本發明的目標不限於前述目標，且本發明所屬領域中具通常知識者將自以下實施方式及隨附圖式清楚地理解本文中未描述的其他目標。 [解決問題的手段]
根據本發明的態樣，提供一種天線結構，其藉由接收AC電力而在腔室中感應電漿，所述天線結構包括：第一天線段及第二天線段，配置於與虛擬中心軸相交的第一平面上，其中第一天線段具有圍繞中心軸的第一曲率半徑，且第二天線段具有圍繞中心軸的第二曲率半徑；以及第一電容負載，串聯電連接第一天線段與第二天線段；其中具有第一曲率半徑的第一天線段自第一電容負載的一個末端延伸第一長度，且具有第二曲率半徑的第二天線段自第一電容負載的另一末端延伸第二長度，且其中第一長度及第二長度的總和小於對應於第一曲率半徑或第二曲率半徑的圓周。
根據本發明的另一態樣，提供一種電漿產生裝置，包括：電漿產生單元，包含感應電漿的內部空間；以及第一天線結構，具有圍繞虛擬中心軸的第一曲率半徑且安置於電漿產生單元外部；其中第一天線結構包含具有第一曲率半徑的多個第一天線段及配置於多個第一天線段之間以使得多個第一天線段串聯電連接的至少一個第一電容負載，其中多個第一天線段至少部分地與垂直於中心軸的虛擬第一平面重疊，且其中多個第一天線段中的每一者具有第一長度，且多個第一天線段的總長度小於對應於第一曲率半徑的圓周。
根據本發明的另一態樣，提供一種天線結構，安置在電漿產生單元外部且提供感應電場以在電漿產生單元內部感應電漿，天線結構包括：第一天線，沿電漿產生單元的外表面安置且感應電場；其中冷卻劑流動的第一冷卻劑通道形成於第一天線內部，其中第一天線包含平行於電漿產生單元的外壁的第一內徑表面且經由第一內徑表面與電漿產生單元表面接觸，其中第一天線包含界定第一冷卻劑通道且平行於電漿產生單元的外壁及第一內徑表面的第一表面，且其中天線結構經由內徑表面及第一表面自電漿產生單元吸收熱以防止電漿產生單元的溫度藉由電漿而升高。
本發明的技術解決方案可不限於上文，且本發明所屬領域中具通常知識者將自本說明書及隨附圖式清楚地理解本文中未描述的其他技術解決方案。 [發明效果]
根據本發明，當驅動電漿產生裝置時，施加至天線的最大電壓可歸因於天線結構中的電容元件而降低。
根據本發明，當驅動電漿產生裝置時，藉由天線結構誘發高電動勢，由此將電漿維持較長時間。
根據本發明，當驅動電漿產生裝置時，施加至天線結構的電壓降低，由此減小產生於電漿中的能量損失。
根據本發明，大面積顯示製程或多個半導體製程可經由大區域中的電漿感應而執行。
根據本發明，有可能減少藉由電漿產生裝置中的天線結構消耗的功率。
根據本發明，減小了天線結構中的天線之間的電位差，由此更安全地產生高密度電漿。
根據本發明，即使在使用高功率高頻電源驅動天線結構時，亦有可能防止歸因於高功率高頻電源而對腔室或介電管造成損壞。
根據本發明，即使在藉由電漿產生熱時，亦可歸因於天線結構的有效熱吸收功能而防止對電漿產生裝置的熱損壞。
根據本發明，當天線結構執行有效冷卻功能時，亦有可能減小寄生電容器的影響。
根據本發明，當天線結構執行有效冷卻功能時，亦有可能防止電弧放電在電漿產生裝置中發生。
本發明的效應可不限於上文，且本發明所屬領域中具通常知識者將自本說明書及隨附圖式清楚地理解本文中未描述的其他效應
本發明的上述目標、特性以及優勢將藉由參考隨附圖式的以下實施方式更加顯而易見。由於本發明可以不同方式修改且具有各種實施例，因此特定實施例將繪示於隨附圖式中且詳細描述於實施方式中。
進行本說明書中所描述的實施例以向所屬領域中具通常知識者清楚地解釋本發明的範疇且並不意欲限制本發明。應解釋，本發明可包含在本發明的技術範疇內的替代及修改。
隨附圖式是為了便於解釋本發明，且出於方便解釋的目的，可放大圖式中的形狀，因此本發明不應限於所述圖式。
此外，將排除關於與本發明相關聯的熟知功能或組態的詳細描述，以免不必要地混淆本發明的本質。亦應注意，儘管在以下描述中使用序號（諸如第一及第二），但其僅用於區分類似組件。
另外，用於在以下描述中使用的元件的術語「模組」、「單元」以及「零件」可互換地給定或使用以便於製備本說明書，且因此其不被授予特定意義或功能。
根據本發明的態樣，提供一種天線結構，其藉由接收AC電力而在腔室中感應電漿，所述天線結構包括：第一天線段及第二天線段，配置於與虛擬中心軸相交的第一平面上，其中第一天線段具有圍繞中心軸的第一曲率半徑，且第二天線段具有圍繞中心軸的第二曲率半徑；以及第一電容負載，串聯電連接第一天線段與第二天線段；其中具有第一曲率半徑的第一天線段自第一電容負載的一個末端延伸第一長度，且具有第二曲率半徑的第二天線段自第一電容負載的另一末端延伸第二長度，且其中第一長度及第二長度的總和小於對應於第一曲率半徑或第二曲率半徑的圓周。
另外，第一曲率半徑及第二曲率半徑相等且第一長度及第二長度相等，且第一天線段及第二天線段具有相等電感。
另外，天線結構更包括：第三天線段，配置於第一平面上且具有大於第一曲率半徑的第三曲率半徑；第四天線段，配置於第一平面上且具有大於第二曲率半徑的第四曲率半徑；以及第二電容負載，串聯電連接第三天線段與第四天線段；其中第三天線段自第二電容負載的一個末端延伸比第一長度長的第三長度，且第四天線段自第二電容負載的另一末端延伸比第二長度長的第四長度。
另外，穿過第一電容負載及第二電容負載的直線穿過中心軸。
另外，具有呈弧線的第一天線段的扇區的中心角等於具有呈弧線的第三天線段的扇區的中心角。
另外，天線結構更包括串聯電連接第二天線段與第三天線段的匝間電容負載。
另外，第一電容負載、第二電容負載以及匝間電容負載具有相等電容。
另外，天線結構更包括：第五天線段，具有圍繞中心軸的第一曲率半徑；第六天線段，具有第二曲率半徑；以及第三電容負載，定位於第五天線段與第六天線段之間且串聯電連接第五天線段與第六天線段；其中第五天線段及第六天線段配置於與中心軸相交的第二平面上，且其中第一平面及第二平面為不同平面。
另外，天線結構更包括串聯電連接第二天線段與第五天線段的第一層間電容負載。
另外，天線結構更包括：第七天線段，具有圍繞中心軸的第一曲率半徑；第八天線段，具有第二曲率半徑；第四電容負載，定位於第七天線段與第八天線段之間且串聯電連接第七天線段與第八天線段；以及第二層間電容負載，串聯電連接第六天線段與第七天線段；其中第七天線段及第八天線段配置於與中心軸相交且與第一平面及第二平面不同的第三平面上，且其中第一層間電容負載及第二層間電容負載具有圍繞中心軸的預定角度。
另外，第一天線段自一個末端延伸至另一末端，並且第一天線段的另一末端電連接至第一電容負載的一個末端，且第二天線段自一個末端延伸至另一末端，並且第二天線段的另一末端電連接至第一電容負載的另一末端。
另外，當AC電力施加至天線結構時，至在第一天線段的另一末端處的參考節點的最大電壓對應於至在第二天線段的另一末端處的參考節點的最大電壓。
另外，當AC電力施加至天線結構時，第二天線段的另一末端至第二天線段的一個末端的電壓對應於第一天線段的另一末端至第一天線段的一個末端的電壓。
另外，當AC電力施加至天線結構時，第一天線段的另一末端至參考節點的最大電壓值對應於第二天線段的一個末端至參考節點的最大電壓值。
另外，在AC電力施加至天線結構之後的任意時間點處，第一天線段的另一末端至參考節點的電壓具有與第二天線段的一個末端至參考節點的電壓相反的正負號。
另外，天線結構更包括：第一點，位於第一天線段的一個末端與另一末端之間；以及第二點，位於第二天線段的一個末端與另一末端之間；其中當AC電力施加至天線結構時，第一點至參考節點的最大電壓對應於第二點至參考節點的最大電壓。
另外，在AC電力施加至天線結構之後的任意時間點處，第一天線段的另一末端至參考節點的電壓對應於第二天線段的一個末端至參考節點的電壓。
另外，天線結構實施於以下類型中的至少一者中：平面類型，用於在天線結構的上部部分或下部部分中感應電漿；及管類型，用於在天線結構的中心中感應電漿。
根據本發明的另一態樣，提供一種電漿產生裝置，包括：電漿產生單元，包含感應電漿的內部空間；以及第一天線結構，具有圍繞虛擬中心軸的第一曲率半徑且安置於電漿產生單元外部；其中第一天線結構包含具有第一曲率半徑的多個第一天線段及配置於多個第一天線段之間以使得多個第一天線段串聯電連接的至少一個第一電容負載，其中多個第一天線段至少部分地與垂直於中心軸的虛擬第一平面重疊，且其中多個第一天線段中的每一者具有第一長度，且多個第一天線段的總長度小於對應於第一曲率半徑的圓周。
另外，電漿產生裝置更包括第二天線結構，具有圍繞中心軸的大於第一曲率半徑的第二曲率半徑且配置於第一平面上；其中第二天線結構包含具有第二曲率半徑的多個第二天線段及配置於多個第二天線段之間以使得多個第二天線段串聯電連接的至少一個第二電容負載，且其中多個第二天線段中的每一者具有第一長度，且多個第二天線段的總長度小於對應於第二曲率半徑的圓周。
另外，電漿產生單元的厚度為0.5毫米或更大及30毫米或更小。
另外，電漿產生單元的寬度為10毫米或更大及300毫米或更小。
另外，電漿產生單元的至少一部分由以下中的至少一者製成：氧化鋁、氮化矽、二氧化矽、氧化釔、陶瓷、碳化矽，以及其組合。
另外，界定內部空間的電漿產生單元的內表面由碳化矽製成。
同時，上文所描述的第一天線段至第八天線段可解譯為分別指示天線結構中的任一天線段，而不管次序如何。舉例而言，第一天線段及第二天線段可意謂安置於相同平面上的天線段。
此外，上文所描述的串聯連接可包含元件直接連接的情況，以及元件藉由在元件之間包含其他元件而間接連接的情況。
根據本發明的另一態樣，提供一種天線結構，安置在電漿產生單元外部且提供感應電場以在電漿產生單元內部感應電漿，天線結構包括：第一天線，沿電漿產生單元的外表面安置且感應電場；其中冷卻劑流動的第一冷卻劑通道形成於第一天線內部，其中第一天線包含平行於電漿產生單元的外壁的第一內徑表面且經由第一內徑表面與電漿產生單元表面接觸，其中第一天線包含界定第一冷卻劑通道且平行於電漿產生單元的外壁及第一內徑表面的第一表面，且其中天線結構經由內徑表面及第一表面自電漿產生單元吸收熱以防止電漿產生單元的溫度藉由電漿而升高。
另外，第一匝天線包含連接至第一內徑表面的第一外徑表面，且第一外徑表面在沿縱向方向遠離電漿產生單元的方向上彎曲。
另外，天線結構更包括：第二天線，電連接至第一天線且安置成環繞第一天線；及第三天線，電連接至第二天線且安置成環繞第二天線，其中第二天線及第三天線安置成使得第一天線與第二天線之間的距離長於第二天線與第三天線之間的距離。
另外，天線結構更包括第二天線，其電連接至第一天線，安置成環繞第一天線，且形成有至少第二內徑表面及第二外徑表面，其中第二內徑表面安置成比第二外徑表面更接近電漿產生單元，且其中第二天線的第二內徑表面不平行於第一天線的第一內徑表面。
另外，天線結構更包括第二天線，其電連接至第一天線、安置於第一天線的同一平面上以環繞第一天線，且形成有至少第二內徑表面及第二外徑表面，其中第二內徑表面安置成比第二外徑表面更接近電漿產生單元，且其中第二內徑表面與第一外徑表面之間的距離沿電漿產生單元遠離平面時的縱向方向增大。
另外，天線結構更包括電連接至第一天線且安置成環繞第一天線的第二天線，其中第二天線的橫截面與第一天線的橫截面不同。
另外，天線結構更包括：第二天線，電連接至第一天線且安置成環繞第一天線；及連接構件，連接第一天線與第二天線，其中第一天線及第二天線具有不同橫截面，且其中連接構件的一個末端的橫截面對應於第一天線的橫截面，且連接構件的另一末端的橫截面對應於第二天線的橫截面。
另外，連接構件包含第一天線的末端部分的至少一部分及第二天線的擴展末端部分的至少一部分。
另外，連接構件包含電容元件。
另外，天線結構包含組合至第一天線且向第一天線提供緊固力的緊固構件。
根據本發明的另一態樣，提供一種電漿產生裝置，包括：電漿產生單元，包含感應電漿的內部空間；以及天線結構，安置在電漿產生單元外部且提供感應電場以在電漿產生單元的內部空間中感應電漿；其中天線結構包含沿電漿產生單元的外表面安置且感應電場的第一天線，其中冷卻劑流動的第一冷卻劑通道形成於第一天線內部，其中第一天線包含平行於電漿產生單元的外壁的第一內徑表面且經由第一內徑表面與電漿產生單元表面接觸，其中第一天線包含界定第一冷卻劑通道且平行於電漿產生單元的外壁及第一內徑表面的第一表面，且其中天線結構經由內徑表面及第一表面自電漿產生單元吸收熱以防止電漿產生單元的溫度藉由電漿而升高。
另外，電漿產生單元的厚度為0.5毫米或更大及30毫米或更小。
另外，電漿產生單元的直徑為10毫米或更大及300毫米或更小。
另外，電漿產生裝置更包括分別熱連接至電漿產生單元及天線結構的熱傳遞構件，其中電漿產生單元及天線結構彼此間隔開，且其中熱傳遞構件安置於電漿產生單元與天線結構之間。
另外，電漿產生單元的至少一部分由以下中的至少一者製成：氧化鋁、氮化矽、二氧化矽、氧化釔、陶瓷、碳化矽，以及其組合。
另外，界定內部空間的電漿產生單元的內表面由碳化矽製成。
本說明書是關於一種天線結構及使用其的電漿產生裝置。
此處，電漿為其中材料接收待分離成帶正電荷電子及帶負電荷離子的高能量的相。可經由各種方法感應或產生電漿。其中，電感耦合電漿（inductively coupled plasma；ICP）為歸因於在電力供應至線圈、天線或類似物時形成於特定空間中的電感電場或電容電場而產生的電漿。ICP通常可由諸如射頻（RF）源的高頻電源驅動。同時，在下文中，為便於描述，將假定由電漿產生裝置產生的電漿為ICP來進行描述，但本說明書的技術概念不限於此。
此處，天線可為電感元件或負載，電感元件或負載在電壓或電流施加至其時形成圍繞其的電場或磁場，且可指代線圈或電感器。此外，天線可指藉由除電感元件以外的元件實施的等效電路。
此處，天線結構可指包含一或多個天線的結構。此外，天線結構可包含一或多個電容元件或負載，且可以其中一或多個天線或一或多個電容元件可以特定方式連接或安置的形式實施。
同時，根據本說明書的一個實施例的電漿產生裝置可廣泛用於各種領域中，諸如半導體、顯示處理、環境以及能源領域。下文待描述的電漿產生裝置不限於僅在特定領域中使用，且可在利用電漿的領域中共同使用。
在下文中，將參考圖1及圖2描述根據本說明書的一個實施例的ICP系統10。
圖1為根據本說明書的一個實施例的電漿系統10的圖。電漿系統10可藉由使用RF電源將RF功率供應至天線結構而在電漿產生單元中感應ICP產生。
參考圖1，電漿系統10可包含RF電源200以及包含天線結構1000及電漿產生單元2000的電漿產生裝置100。
電漿產生裝置100可藉由自RF電源200接收RF功率而產生電漿。具體而言，當RF功率供應至天線結構1000時，時變電流可流動，且基於所述時變電流，天線結構1000可產生感應電場以在電漿產生單元2000中感應電漿。
天線結構1000可電連接至RF電源200。舉例而言，天線結構1000可經由導線或經由電氣元件與RF電源200串聯或並聯連接。
天線結構1000可實體連接或電連接至電漿產生單元2000。將在下文詳細描述天線結構1000與電漿產生單元2000之間的連接關係。
電漿產生單元2000可包含感應電漿產生的區域。舉例而言，電漿產生單元2000可指其中可產生及維持電漿的空間，諸如腔室或管。
圖2繪示根據本說明書的一個實施例的電漿系統10的實施例的圖。
參考圖2，可根據使用電漿的方法不同地實施電漿系統10。具體而言，可根據使用電漿的方法設定RF電源200、天線結構1000以及電漿產生單元2000之間的位置關係。
參考圖2A，電漿系統10可在天線結構1000上方或下方產生電漿。舉例而言，天線結構1000可實施為平面類型且安置於電漿產生單元2000的頂部上，且電漿產生單元2000可提供為包含待處理物件（諸如半導體晶片、矽基底或顯示器）的腔室，且可使用引入至電漿產生單元2000中且電漿感應於其中的處理氣體執行半導體製程或顯示製程。另舉例而言，天線結構1000可實施為平面類型且安置於電漿產生單元2000的底部上，且電漿產生單元2000可提供為包含待處理物件（諸如半導體晶片、矽基底或顯示器）的腔室，且可使用引入至電漿產生單元2000中且電漿感應於其中的處理氣體執行半導體製程或顯示製程。
參考圖2B，電漿系統10可在天線結構1000的中心部分中產生電漿。舉例而言，天線結構1000實施為管類型且以環繞電漿產生單元2000或捲繞於其上的形式提供，且電漿產生單元2000可提供為介電管且可使用電漿及供應至電漿產生單元2000的處理氣體產生自由基且將自由基提供至單獨處理腔室。
同時，如圖2中所示，天線結構1000的形狀不限於平面形狀或管形狀，且當然，天線結構1000可實施為圖2A中的管類型及圖2B中的平面類型。
在下文中，將參考圖3詳細描述可用於電漿系統10中的電漿產生單元2000。
圖3為示出根據本說明書的一個實施例的電漿產生單元2000的圖。
電漿產生單元2000可以各種形狀實施。舉例而言，參考圖3，電漿產生單元2000可以包含感應電漿的內部空間的形狀實施。具體而言，電漿產生單元2000可具有諸如空心圓柱形狀、環形形狀或管形狀的形狀。
電漿產生單元2000可具有特定厚度t。舉例而言，參考圖3，當電漿產生單元2000以管形狀實施時，電漿產生單元2000的厚度t可在0.5毫米至30毫米範圍內判定。此處，當電漿產生單元2000的厚度t小於0.5毫米時，歸因於天線結構1000，副產物可易於產生於電漿產生單元2000中，且實體耐久性可減弱。此處，當電漿產生單元2000的厚度t多於30毫米時，安置於電漿產生單元2000周圍的天線結構1000與電漿產生單元2000中感應的電漿之間的電感耦合可減弱以使得難以感應或維持電漿，且可降低藉由待在下文描述的天線結構1000的相對於電漿產生單元2000的冷卻效率。因此，當天線結構1000如下文所描述電耦接至電漿產生單元2000時，電漿產生單元2000的厚度t的上述範圍就能夠穩定地在電漿產生單元2000中感應及維持電漿且提高電漿產生單元2000的耐久性而言可具有關鍵意義。
電漿產生單元2000可具有特定直徑d。舉例而言，參考圖3，當電漿產生單元2000具有管形狀時，可在10毫米至300毫米範圍內判定直徑d。此處，直徑d可指電漿產生單元2000的內表面的直徑、其外表面的直徑，或內表面及外表面的直徑的平均直徑。此處，當電漿產生單元2000的直徑d小於10毫米時，在電漿產生單元2000中感應的電漿具有其表面積相比於其體積相對較大的形狀，由此導致能量損失。另外，此處，當電漿產生單元2000的直徑d大於300毫米時，感應電漿所需的感應功率密度極低，由此導致難以製造天線結構1000、RF電源200或類似物。因此，電漿產生單元2000的直徑d的上述範圍就使得更易於製造電漿系統10的RF電源200及天線結構1000且防止電漿能量損失以改良感應電漿的效率而言可具有關鍵意義。
在上文中，已主要描述電漿產生單元2000的形狀空心圓柱形狀或管形狀的情況，但本說明書的技術理念不限於此。舉例而言，電漿產生單元2000可具有包含可感應電漿的內部空間的多邊形形狀，且當然，即使在此情況下，亦可應用厚度t及直徑d的上述內容。
電漿產生單元2000可由各種材料製成。舉例而言，電漿產生單元2000可由非導體製成。另舉例而言，電漿產生單元2000可由具有高熱導率的材料製成。具體而言，電漿產生單元2000可由氮化鋁（AlN）、氧化鋁（Al2 O3 ）、氮化矽（SiN）、氮化矽（Si3 N4 ）、二氧化矽（SiO2 ）、氧化釔（Y2 O3 ）或碳化矽（SiC）製成。
此外，電漿產生單元2000可由經由與氣體（例如NF3 、Ar、CO2 、CH4 、NF3 、O2 或H2 ）反應而不產生雜質的材料製成，所述氣體引入至電漿產生單元2000中以便感應電漿。舉例而言，電漿產生單元2000可由碳化矽（SiC）製成。
在下文中，將參考圖4詳細描述RF電源。
圖4為根據本說明書的一個實施例的RF電源200的圖。
參考圖4，RF電源200可包含AC電源210、整流器220、反相器230、控制器240以及感測器模組250。RF電源200可將自AC電源210供應的第一AC電力轉換成第二AC電力以將第二AC電力供應至負載。舉例而言，RF電源200可將在典型家庭或工業中使用的第一AC電力轉換成具有數百kHz至數十MHz的頻率且具有數kW或更大的第二AC電力以將第二AC電力供應至天線結構1000。
此處，負載可包含天線結構1000及由天線結構1000產生的電漿。
整流器220可將AC電源210的輸出轉換成DC電力。舉例而言，整流器220可將自AC電源210供應的第一AC電力轉換成DC電力以將DC電力施加至反相器230的兩端。
反相器230可所述整流器220接收DC電力以將第二AC電力供應至負載。在此情況下，反相器230可使用自控制器240接收到的切換信號將第二AC電力供應至負載。此處，反相器230可包含藉由切換信號控制的至少一個開關元件，且自反相器230供應至負載的第二AC電力可具有基於自控制器240供應至反相器230的切換信號設定的驅動頻率。為此目的，反相器230可提供為經由脈寬調變（pulse width modulation；PWM）方法控制的半橋接器類型或全橋接器類型。
同時，電容元件可安置於整流器220與反相器230之間。舉例而言，RF電源200可包含與整流器220及反相器230並聯連接的電容器，且電容器可將施加至反相器230的電力的AC分量放電至接地節點GND。
控制器240可藉由自感測器模組250接收感測資料而產生切換信號。舉例而言，控制器240可包含場可程式化閘陣列（field-programmable gate array；FPGA）且可藉由自感測器模組250獲取與負載的諧振頻率相關的資料而產生切換信號。
感測器模組250可獲取關於負載的諧振頻率的資料或關於供應至用於控制器240的負載的電力的資料。為此目的，感測器模組250可偵測在負載或反相器230中流動的電流的量值及相位、施加至其的電壓的量值及相位、相對電位或功率量值。
如上文所描述，RF電源200可基於關於負載的諧振頻率的資料控制供應至負載的第二AC電力的驅動頻率。換言之，RF電源200可藉由追蹤根據電漿產生而改變的負載的諧振頻率來設定第二AC電力的驅動頻率以便類似於負載的諧振頻率。因此，有可能防止不必要的功率消耗且改良電漿系統的耐久性。
在下文中，將參考圖5及圖6描述天線結構1000的組態及配置方法。
圖5及圖6為根據本說明書的一個實施例的配置天線段的方法的圖。
參考圖5，天線結構1000可包含多個天線段。天線結構1000可根據電漿應用領域中所需的電漿的強度、密度或產生範圍而具備多個天線段。舉例而言，天線結構1000可安置於寬區域以便在寬範圍中供應電漿，且在此情況下，為了防止天線結構1000的電位歸因於天線結構1000的長度的過度增大而增大，天線結構1000可分成多個天線段。
在下文中，為便於描述，將描述天線段包含第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140，但天線結構1000可包含m個天線段（其中m為自然數）。以下描述可適用於每一情況。
天線段可提供為天線、感應線圈或電感器的一部分、銅線或類似物。諸如天線段的橫截面形狀、橫截面積、厚度及寬度的物理性質可基於天線結構1000或天線段所需的電性質而判定，所述電性質諸如電感、互感、寄生電感、電容、寄生電容、電阻或寄生電阻。
另外，在下文中，為便於描述，假定天線段具有弧線形狀，但本說明書的技術理念不限於此。除弧線形狀以外，天線段可具有特定圖形狀，諸如直線、曲線、虛直線、虛曲線、圓形、多邊形、環形或螺線管形狀，且通常可以三維形狀實施。當然，天線段可以諸如薄膜或鍍層的二維形狀實施。
天線段距中心軸CA可具有預定距離且可安置於第一平面P1上。具體而言，天線段可安置於第一平面P1上且可以預設定距離與中心軸CA間隔開。
此處，中心軸CA可指虛擬軸。舉例而言，中心軸CA可理解為穿過在電漿系統10中產生的電漿的中心的虛擬直線。
此處，第一平面P1可指其上安置有天線段的虛擬平面。舉例而言，第一平面P1可指垂直於中心軸CA的虛擬平面。另舉例而言，第一平面P1可指與中心軸CA相交的虛擬平面。同時，所有天線段均可安置於第一平面P1上，其至少一些可安置於第一平面P1上，且另一些可安置於與第一平面P1不同的平面上。
天線段可具有特定曲率或特定曲率半徑。舉例而言，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可以具有第一曲率半徑RC1的弧線形狀實施。另舉例而言，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可具有彼此對應的曲率或曲率半徑。舉又一實例，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可具有不同曲率或不同曲率半徑。
此處，可基於天線結構1000的大小設定曲率半徑或曲率。舉例而言，隨著天線結構1000的大小或體積增大，曲率半徑可增大，且曲率可減小。
天線段可延伸特定長度。舉例而言，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可安置成延伸彼此對應的長度或延伸不同長度。具體而言，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可具有相同第一長度或不同長度。
天線段的總長度可設定為小於或等於預設定值。舉例而言，相對於第一平面P1上的中心軸CA，當第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140具有第一曲率半徑RC1且安置成延伸第一長度時，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140的長度的總和可小於具有第一曲率半徑RC1作為半徑的圓的圓周的長度。另舉例而言，相對於第一平面P1上的中心軸CA，當第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140中的至少一些具有第一曲率半徑RC1且安置成延伸第一長度，且另一些具有第二曲率半徑RC2且安置成延伸第二長度時，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140的長度的總和可小於具有第一曲率半徑RC1或第二曲率半徑RC2作為半徑的圓的圓周的長度。在此情況下，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可不安置成彼此物理接觸。
同時，電氣元件可安置於天線段之間。舉例而言，電容元件可安置於天線段之間且可電連接天線段。將在下文詳細描述電氣元件的配置。
包含在天線結構1000中的天線段可安置於多個匝中。參考圖6，天線段可相對於中心軸CA安置於第一平面P1上的兩個匝中。具體而言，第一匝可包含第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140，且第二匝可包含第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230以及第八天線段1240。此處，第一匝的天線段可具有第一曲率半徑RC1，且第二匝的天線段可具有大於第一曲率半徑RC1的第二曲率半徑RC2。
第二匝的天線段中的每一者可安置成對應於第一匝的天線段中的每一者。舉例而言，當第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140分別安置在第一平面P1的第一象限至第四象限中時，第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230以及第八天線段1240可分別安置於第一平面P1的第一象限至第四象限中。
此處，第一天線段1110可在弧形方向上鄰近於第二天線段1120及第四天線段1140，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第五天線段1210。第二天線段1120可在弧形方向上鄰近於第一天線段1110及第三天線段1130，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第六天線段1220。第三天線段1130可在弧形方向上鄰近於第二天線段1120及第四天線段1140，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第七天線段1230。第四天線段1140可在弧形方向上鄰近於第一天線段1110及第三天線段1130，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第八天線段1240。
第二匝的天線段可延伸一長度，所述長度大於第一匝的天線段的長度。舉例而言，當第一天線段1110安置成延伸第一長度時，第五天線段1210可延伸大於第一長度的第二長度。此處，第二長度比第一長度的比率可對應於第五天線段1210的第二曲率半徑RC2比第一天線段1110的第一曲率半徑RC1的比率。另外，此處，由中心軸CA及延伸對應第一長度的第一天線段1110形成的中心角可對應於由中心軸CA及延伸第二長度的第五天線段1210形成的中心角。替代地，具有以第一長度延伸作為弧線的第一天線段1110的扇區的中心角可對應於具有以第二長度延伸作為弧線的第五天線段1210的扇區的中心角的大小。替代地，連接第一天線段1110的一個末端與第五天線段1210的一個末端的延長線可與中心軸CA相接。
此處，可根據每匝安置的天線段的數目設定中心角。舉例而言，當每匝安置x個天線段（其中x為自然數）時，由每一天線段及中心軸CA形成的中心角可小於或等於約（360/x）°。具體而言，再次參考圖5，天線段可包含第一天線段1110至第四天線段1140，且在此情況下，由每一天線段及中心軸CA形成的中心角可小於或等於約90°。
第一匝與第二匝之間的距離可基於天線結構1000的電性質而設定。作為實例，第一匝與第二匝之間的距離可基於可發生在天線段之間的寄生電容而設定。舉例而言，第一匝與第二匝之間的距離可設定為在電力施加至天線結構1000時最小化第一天線段1110與第五天線段1210之間的寄生電容的影響的距離。另舉例而言，可考慮到天線結構1000的總體積來設定第一匝與第二匝之間的距離。舉例而言，為了在製造容限範圍內減小天線結構1000的寬度，第一匝與第二匝之間的距離可設定為約1毫米或在0.5毫米至3.5毫米範圍內。在此情況下，第一匝與第二匝之間的距離可設定為在以特定驅動頻率驅動電漿系統10時不會發生匝之間的電弧作用的距離。另舉例而言，可考慮到電漿產生單元2000的靈活性來設定第一匝與第二匝之間的距離。當然，設定第一匝與第二匝之間的距離的上述方法亦可用於設定天線結構1000的匝之間的距離，諸如第二匝與第三匝之間的距離。
第二匝的天線段的電感可基於第一匝的天線段的電感而設定。舉例而言，第五天線段1210的電感可對應於第一天線段1110的電感。另舉例而言，第五天線段1210的電感可設定為大於第一天線段1110的電感。
同時，第一匝及第二匝的天線段可安置於不同平面上。舉例而言，第一匝的天線段可安置於第一平面P1上，且第二匝的天線段可安置於平行於第一平面P1的平面或與第一平面P1形成預定角度的平面上。
另外，第一匝及第二匝可包含相同數目個天線段或不同數目個天線段。舉例而言，第一匝可包含四個第一至第四天線段1110、1120、1130以及1140，且第二匝可僅包含安置成關於中心軸CA對稱的第五天線段1210及第七天線段1230。
在上文中，為便於描述，已基於藉由兩個匝實施的天線結構1000給出描述，但本說明書的技術理念不限於此。天線結構1000可藉由n個匝實施（其中n為自然數）。此外，天線結構1000可包含包含m個天線段的n個匝。上文所描述的配置天線段的方法可類似地應用於包含如上文所描述的多個段及多個匝的天線結構1000的情況。舉例而言，當天線結構1000藉由各自包含六個天線段的三個匝實施時，第一匝可包含具有第一曲率半徑RC1及第一長度的六個天線段，第二匝可包含具有第二曲率半徑RC2及第二長度的六個天線段，且第三匝可包含具有第三曲率半徑及第三長度的六個天線段。另外，每一匝中的天線段的長度的總和可小於具有每一匝中的天線段的曲率半徑作為半徑的圓的圓周。
在下文中，將參考圖7至圖10描述連接天線結構1000中的天線段的方法。
圖7至圖10為根據本說明書的一個實施例的包含天線段及電容元件的天線結構1000的圖。
參考圖7，天線結構1000可實施為平面類型，且可包含天線段、第一主電容元件1500、第二主電容元件1600以及輔助電容元件。由於天線結構1000包含輔助電容元件，因此多個天線段可電連接或實體連接，且可經由第一主電容元件1500及第二主電容元件1600連接至RF電源200。
此處，輔助電容元件可包含：第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712、第三輔助電容元件1713、第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722以及第六輔助電容元件1723，其電連接或實體連接匝中的天線段；及第一匝間電容元件1731，其電連接或實體連接不同匝。
此處，主電容元件1500及主電容元件1600以及輔助電容元件可為電容器或表達為電容器的等效電路的元件，且可指代具有預定電容或電容電抗的元件。舉例而言，主電容元件1500及主電容元件1600以及輔助電容元件可包含具有優良高頻率特性的陶瓷電容器或多層陶瓷電容器（multi-layer ceramic capacitors；MLCC）或電容器陣列，其中多個電容器串聯及/或並聯連接。
輔助電容元件可電連接或實體連接多個天線段。舉例而言，再次參考圖7，第一輔助電容元件1711的一個末端可連接至第一天線段1110的一個末端，且第一輔助電容元件1711的另一末端可連接至第二天線段1120的一個末端。第一天線段1110可自第一輔助電容元件1711的一個末端延伸具有第一曲率半徑RC1的第一長度，且第二天線段1120可自第一輔助電容元件1711的另一末端延伸具有第一曲率半徑RC1的第一長度。
另舉例而言，第一天線段1110可自第一輔助電容元件1711的一個末端延伸具有第一曲率半徑RC1的第一長度，且第二天線段1120可自第一輔助電容元件1711的另一末端延伸具有第二曲率半徑RC2的第一長度。在此情況下，第一曲率半徑RC1與第二曲率半徑RC2可相同或不同。
舉又一實例，第一天線段1110可自第一輔助電容元件1711的一個末端延伸具有第一曲率半徑RC1的第一長度，且第二天線段1120可自第一輔助電容元件1711的另一末端延伸具有第一曲率半徑RC1的第二長度。在此情況下，第一長度與第二長度可相同或不同。
輔助電容元件可安置於天線段之間。舉例而言，再次參考圖7，第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713可在天線結構1000的第一匝中安置於第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140之間。第一輔助電容元件1711可安置於第一天線段1110與第二天線段1120之間。第二輔助電容元件1712可安置於第二天線段1120與第三天線段1130之間。第三輔助電容元件1713可安置於第三天線段1130與第四天線段1140之間。第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722以及第六輔助電容元件1723可在天線結構1000的第二匝中安置於第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230以及第八天線段1240之間。第四輔助電容元件1721可安置於第五天線段1210與第六天線段1220之間。第五輔助電容元件1722可安置於第六天線段1220與第七天線段1230之間。第六輔助電容元件1723可安置於第七天線段1230與第八天線段1240之間。
此處，第一輔助電容元件1711可在弧形方向上鄰近於第二輔助電容元件1712而安置，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第四輔助電容元件1721而安置。第二輔助電容元件1712可在弧形方向上鄰近於第一輔助電容元件1711及第三輔助電容元件1713而安置，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第五輔助電容元件1722而安置。第三輔助電容元件1713可在弧形方向上鄰近於第二輔助電容元件1712而安置，且可在垂直於中心軸CA的方向上鄰近於第六輔助電容元件1723而安置。
輔助電容元件可安置成與天線段具有特定位置關係。舉例而言，第一輔助電容元件1711可安置成穿過連接第一天線段1110的另一末端與第二天線段1120的一個末端的虛擬線。另舉例而言，第一輔助電容元件1711可經由諸如導線的電連接構件連接至第一天線段1110及第二天線段1120，且可安置成相比於連接至其的天線段與中心軸CA更遠地間隔開。舉又一實例，第一輔助電容元件1711可安置於第一匝與第二匝之間。具體而言，第一輔助電容元件1711可安置成以大於第一曲率半徑RC1且小於第二曲率半徑RC2的距離與中心軸CA間隔開。
替代地，輔助電容元件可安置於與其上安置有天線段的平面不同的平面上。舉例而言，第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712、第三輔助電容元件1713、第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722以及第六輔助電容元件1723中的至少一者可安置成以預設定距離與第一平面P1間隔開。此處，預設定距離可考慮到輔助電容元件的體積、大小或類似者而設定。
輔助電容元件可安置成在天線段之間彼此具有預設定位置關係。舉例而言，再次參考圖7，第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712、第三輔助電容元件1713、第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722以及第六輔助電容元件1723中的至少兩者可安置成關於中心軸CA對稱。具體而言，第一輔助電容元件1711及第三輔助電容元件1713可關於中心軸CA對稱。另舉例而言，第一匝的輔助電容元件及第二匝的輔助電容元件可安置於彼此對應的位置處。具體而言，連接第一輔助電容元件1711與第四輔助電容元件1721的延長線可與中心軸CA相接。替代地，連接第一輔助電容元件1711與第四輔助電容元件1721的延長線可穿過第三輔助電容元件1713及第六輔助電容元件1723。替代地，連接第一輔助電容元件1711與第四輔助電容元件1721的延長線及連接第二輔助電容元件1712與第五輔助電容元件1722的延長線可在距中心軸CA的預設定範圍內相接或可處於偏斜位置。
第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140可以與上文所描述的方式類似的方式經由第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713電連接。另外，第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230以及第八天線段1240可經由第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722以及第六輔助電容元件1723電連接。
輔助電容元件的數目可基於天線結構1000中的層的數目、匝的數目以及天線段的數目而設定。舉例而言，再次參考圖7，當天線結構1000經提供為包含各自具有四個天線段的兩個匝的一個層時，天線結構1000可包含七個輔助電容元件。
同時，構成天線結構1000的多個匝可包含不同數目個天線段。作為實例，參考圖8，天線結構1000可包含：第一匝，包含第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140；及第二匝，包含第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230、第八天線段1240、第九天線段1250以及第十天線段1260。
此處，天線結構1000中的天線段可具有實質上相同的長度或不同的長度。舉例而言，第一匝的天線段及第二匝的天線段中的全部可具有相同長度。另舉例而言，第一匝的天線段中的每一者可具有第一長度，且第二匝的天線段中的每一者可具有小於第一長度的第二長度。在此情況下，第一長度及第二長度可基於每一匝的曲率半徑而設定。此處，構成天線結構1000的每一匝的天線段不必延伸相同長度。
同時，當構成天線結構1000的多個匝包含不同數目個天線段時，天線結構1000中的匝可包含不同數目個輔助電容元件。作為實例，再次參考圖8，天線結構1000的第一匝可包含第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713，且其第二匝可包含第四輔助電容元件1721、第五輔助電容元件1722第六輔助電容元件1723、第七輔助電容元件1724以及第八輔助電容元件1725。
此處，包含在天線結構1000的第一匝中的輔助電容元件及包含在其第二匝中的輔助電容元件可具有預設定位置關係。具體而言，包含在第一匝中的輔助電容元件中的至少一者及包含在第二匝中的輔助電容元件中的至少一者可定位於直線上。舉例而言，再次參考圖8，天線結構1000的第一匝的第二輔助電容元件1712及其第二匝的第六輔助電容元件1723可安置於自垂直於中心軸CA的直線預設定的區域內且穿過天線結構100的中心。然而，天線結構1000中的輔助電容元件之間的位置關係不限於上述情況，且不管彼此的特定位置關係，天線結構1000中的輔助電容元件可任意地安置。
構成天線結構1000的多個層可包含不同數目個天線段及不同數目個輔助電容元件。包含在不同層中的天線段的數目及輔助電容元件的數目可經由與設定包含在不同匝中的天線段的數目及輔助電容元件的數目的上述方法類似的方法而設定。
輔助電容元件可安置於匝之間以電連接或實體連接天線段。舉例而言，再次參考圖7，輔助電容元件可安置於第一匝與第二匝之間以電連接第一匝與第二匝。具體而言，第一匝間電容元件1731可串聯連接構成第一匝的第四天線段1140與構成第二匝的第五天線段1210。在此情況下，第一匝間電容元件1731可直接地或經由諸如導線的單獨連接構件連接至天線段，且因此，連接至第一匝間電容元件1731的天線段可比其他天線段更短或更長。儘管未繪示，但第一匝間電容元件1731可串聯連接構成第一匝的第一天線段1110與構成第二匝的第八天線段1240。在此情況下，天線結構1000可在自第一平面P1至第二平面P2的方向上自內部匝逆時針捲繞至外部匝。
此處，為了連接所述匝，匝間電容元件可具有與其他輔助電容元件不同的形狀或可包含單獨連接構件。舉例而言，第一匝間電容元件1731的一個末端及另一末端可以不同距離與中心軸CA間隔開。具體而言，連接至第一匝的第四天線段1140的第一匝間電容元件1731的一個末端與連接至第二匝的第五天線段1210的第一匝間電容元件1731的另一末端相比可具有距中心軸CA的更短距離。另舉例而言，第一匝間電容元件1731可包含自第一匝間電容元件1731的一個末端延伸至第四天線段1140的第一連接構件及自第一匝間電容元件1731的另一末端延伸至第五天線段1210的第二連接構件。在此情況下，第一連接構件及第二連接構件可包含筆直或彎曲的導線，且可以不同距離與中心軸CA間隔開。
由於天線結構1000包含匝間電容元件，因此天線結構1000中的所有天線段可電連接。
主電容元件1500及主電容元件1600可實體連接或電連接天線段與RF電源200。舉例而言，再次參考圖7，第一主電容元件1500可電連接第一天線段1110與反相器230的第一端子，且第二主電容元件1600可電連接第八天線段1240與反相器230的第二端子。
替代地，不同於圖7中所繪示的情況，第一主電容元件1500可電連接第四天線段1140與反相器230的第一端子，且第二主電容元件1600可電連接第五天線段1210與反相器230的第二端子。
同時，當天線結構1000藉由包含第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140的第一匝實施時，第一天線段1110及第四天線段1140中的一者可經由第一主電容元件1500電連接至反相器230的第一端子，且其另一者可經由第二主電容元件1600電連接至反相器230的第二端子。
主電容元件1500及主電容元件1600可具有特定形狀或包含單獨連接構件，以便連接RF電源200與天線結構1000。舉例而言，第一主電容元件1500可在平行於中心軸CA的方向上自第一天線段1110的一個末端延伸。替代地，第一主電容元件1500可在遠離中心軸CA的方向自第一天線段1110的一個末端延伸。替代地，第一主電容元件1500可安置成使得當在垂直於第一平面P1的方向上查看時，第一主電容元件1500的至少一部分可與第一匝間電容元件1173及天線段的至少一部分重疊。第二主電容元件1600可自第八天線段1240的另一末端延伸以便平行於第一平面P1。替代地，第二主電容元件1600可在平行於中心軸CA的方向上自第八天線段1240的另一末端延伸。
同時，第一主電容元件1500及第二主電容元件1600中的至少一者可自天線結構1000省略。在此情況下，RF電源200可提供對應於主電容元件1500及主電容元件1600的電氣元件。另外，可省略輔助電容元件中的至少一些。
此外，主電容元件1500及主電容元件1600以及輔助電容元件可安置成以預定距離與天線段間隔開。舉例而言，當輔助電容元件的大小或體積極大時，輔助電容元件可在以預定距離與天線段間隔開的狀態中經由諸如導體或導線的單獨連接構件連接至天線段。
可根據連接主電容元件1500及主電容元件1600、輔助電容元件以及天線段的方法而判定電流在天線結構1000中流動的方向。舉例而言，再次參考圖7，當第一主電容元件1500串聯連接至第一天線段1110，第四天線段1140及第五天線段1210經由第一匝間電容元件1731串聯連接，且第二主電容元件1600串聯連接至第八天線段1240時，且當電力施加至天線結構1000時，電流可在相同方向上（順時針或逆時針）在第一匝及第二匝中流動。另舉例而言，不同於圖6中所繪示的情況，當第一主電容元件1500串聯連接至第四天線段1140，第一天線段1110及第八天線段1210經由第一匝間電容元件1731串聯連接，且第二主電容元件1600串聯連接至第五天線段1210時，且當電力施加至天線結構1000時，電流可在相同方向上（順時針或逆時針）在第一匝及第二匝中流動。在此情況下，當電流在相同方向上在第一匝及第二匝中流動時，與電流在不同方向上在第一匝及第二匝中流動的情況相比，用於電漿產生的感應電場的強度可增加，且天線段之間的電位差可減小，由此減小寄生電容器的影響。
天線結構1000可藉由經由主電容元件1500及主電容元件1600自RF電源200接收具有可變驅動頻率的AC信號而產生電漿
此處，施加至天線結構1000的AC信號的驅動頻率可基於包含天線結構1000及電漿的負載的諧振頻率而時變。
輔助電容元件可具有預定電容量或電容。舉例而言，可基於以下中的至少一者設定輔助電容元件的電容：RF電源200的驅動頻率範圍、天線結構1000所需的諧振頻率、天線段的數目，以及天線段的電感。具體而言，當天線結構1000具有諧振頻率f_r且天線結構1000中的天線電感的總電感為L_tot時，輔助電容元件的電容可設定成使得主電容元件1500及主電容元件1600以及輔助電容元件（其連接至天線段））的總電容C_tot滿足以下方程式（1）。
Figure 02_image001
在此情況下，當歸因於第一主電容元件1500與第二主電容元件1600之間的串聯連接的電容等於一個輔助電容元件的電容時，輔助電容元件中的每一者的電容C_a可設定為藉由使滿足方程式（1）的C_tot與包含在天線結構1000中的天線段的數目相乘而獲得的值。替代地，當天線結構1000的諧振頻率設定為f_r且每一天線段的電感為L_a時，輔助電容元件中的每一者的電容C_a可設定為滿足以下方程式（2）。
Figure 02_image003
具體而言，當天線結構1000中的天線段中的每一者具有約1 μH的電感且天線結構1000的諧振頻率經指定為5.03 MHz的頻率時，輔助電容元件中的每一者的電容可設定為約1 nF。替代地，當天線結構1000中的天線段中的每一者具有約0.7 μH的電感且輔助電容元件中的每一者的電容設定為約3.32 nF時，天線結構1000可藉由滿足在約3.3 MHz的驅動頻率的諧振條件而驅動。
當輔助電容元件的電容設定為滿足上述條件時，天線結構1000的每一天線段可具有在預定範圍內的電位值，使得天線段之間的電位差可減小。因此，可減小由電容耦合引起的靜電電場，可減小天線結構1000的功率消耗，且可改良電漿系統10的耐久性或電漿的安全性。將在下文所描述歸因於輔助電容元件安置於天線結構1000中的天線段之間而施加至每一天線段的電位。
主電容元件1500及1600可具有預定電容量或電容。舉例而言，可基於以下中的至少一者設定主電容元件1500及主電容元件1600的電容：RF電源200的驅動頻率範圍、天線結構1000所需的諧振頻率、天線段的數目、天線段的電感，以及輔助電容元件中的每一者的電容。具體而言，當第一主電容元件1500的電容為C1時，當第二主電容元件1600的電容為C2時，且當輔助電容元件中的每一者的電容為C_a時，C1及C2可設定為滿足特定條件。更具體而言，C1及C2可設定為滿足以下方程式（3）。
Figure 02_image005
當主電容元件1500及主電容元件1600滿足以上方程式（3）時，有可能降低施加至天線結構1000中的天線段的最大電壓且改良諧振效應，由此提高電漿系統10的穩定性及效率。
在上文中，已將藉由在兩個匝中的每一者中配置四個天線段來實施天線結構1000的情況描述為主要實施例，但本說明書的技術理念不限於此。即使在藉由各自包含多個天線段的多個匝實施的天線結構1000中，主電容元件1500及主電容元件1600以及輔助電容元件亦可類似於上述方法而安置。
參考圖9及圖10，天線結構1000可實施為管類型，且可包含天線段、第一主電容元件1500、第二主電容元件1600以及輔助電容元件。
在下文中，除非另外特別陳述，否則參考圖5至圖8所描述的內容可同樣適用，且將省略冗餘內容。舉例而言，天線結構的管類型可理解為多個天線結構安置於不同平面上且彼此實體或電性地連接。
包含在實施為管類型的天線結構1000中的天線段可安置於多個層上。
再次參考圖9，天線段可相對於中心軸CA安置於第一平面P1及第二平面P2上的兩個層中。具體而言，第一層可包含第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140，且第二層可包含第九天線段1310、第十天線段1320、第十一天線段1330以及第十二天線段1340。此處，第一層的天線段可具有第一曲率半徑RC1，且第二層的天線段可具有對應於第一曲率半徑RC1的曲率半徑。
此處，第二平面P2可指垂直於中心軸CA或在一個點處與中心軸CA相接的虛擬平面。替代地，第二平面P2可指平行於第一平面P1的平面。
第二層的天線段中的每一者可安置成對應於第一層的天線段中的每一者。舉例而言，當第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140分別安置在第一平面P1的第一象限至第四象限中時，第九天線段1310、第十天線段1320、第十一天線段1330以及第十二天線段1340可分別安置於第二平面P2的第一象限至第四象限中。
第二層的天線段可延伸對應於第一層的天線段的長度的長度。舉例而言，當第一天線段1110安置成延伸第一長度時，第九天線段1310可延伸第一長度。此處，類似地，由中心軸CA及延伸第一長度的第一天線段1110形成的中心角可對應於由中心軸CA及在第二平面P2上延伸第一長度的第九天線段1310形成的中心角。
第一層與第二層之間的距離可基於可發生在天線段之間的寄生電容而設定。舉例而言，第一層與第二層之間的距離可設定為在電力施加至天線結構1000時最小化第一天線段1110與第九天線段1310之間的寄生電容的影響的距離。具體而言，第一層與第二層之間的距離可設定在0.5毫米至1.5毫米範圍內。在此情況下，第一層與第二層之間的距離可設定為用於在以特定驅動頻率驅動電漿系統10時防止層之間的電弧放電發生的距離。
第二層的天線段的電感可基於第一層的天線段的電感而設定。舉例而言，第九天線段1310的電感可對應於第一天線段1110的電感。另舉例而言，第九天線段1310的電感可設定為大於第一天線段1110的電感。
實施為管類型的天線結構1000可安置於電漿產生單元2000周圍。舉例而言，再次參考圖9，天線段可安置於電漿產生單元2000周圍。具體而言，第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140以及第九天線段1310、第十天線段1320、第十一天線段1330以及第十二天線段1340可安置成與電漿產生單元2000接觸。
實施為管類型的天線結構1000可包含輔助電容元件。舉例而言，再次參考圖9，第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713可在天線結構1000的第一層中安置於第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140之間。第一輔助電容元件1711可安置於第一天線段1110與第二天線段1120之間。第二輔助電容元件1712可安置於第二天線段1120與第三天線段1130之間。第三輔助電容元件1713可安置於第三天線段1130與第四天線段1140之間。第七輔助電容元件1751、第八輔助電容元件1752以及第九輔助電容元件1753可在天線結構1000的第二層中安置於第九天線段1310、第十天線段1320、第十一天線段1330以及第十二天線段1340之間。第七輔助電容元件1751可安置於第九天線段1310與第十天線段1320之間。第八輔助電容元件1752可安置於第十天線段1320與第十一天線段1330之間。第九輔助電容元件1753可安置於第十一天線段1330與第十二天線段1340之間。
此處，第七輔助電容元件1751可在弧形方向上鄰近於第八輔助電容元件1752而安置，且可在平行於中心軸CA的方向上鄰近於第一輔助電容元件1711而安置。第八輔助電容元件1752可在弧形方向上鄰近於第七輔助電容元件1751及第九輔助電容元件1753而安置，且可在平行於中心軸CA的方向上鄰近於第二輔助電容元件1712而安置。第九輔助電容元件1753可在弧形方向上鄰近於第八輔助電容元件1752而安置，且可在平行於中心軸CA的方向上鄰近於第三輔助電容元件1713而安置。
輔助電容元件可安置成在層之間彼此具有預設定位置關係。舉例而言，再次參考圖9，第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713以及第七輔助電容元件1751、第八輔助電容元件1752以及第九輔助電容元件1753中的至少兩者可安置於平行於中心軸CA的虛擬線上。具體而言，連接第一輔助電容元件1711與第七輔助電容元件1751的虛擬延長線可平行於中心軸CA。另舉例而言，第一層的輔助電容元件及第二層的輔助電容元件可安置於彼此對應的位置處。具體而言，連接第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713中的一者與第七輔助電容元件1751、第八輔助電容元件1752以及第九輔助電容元件1753中的一者的虛擬延長線及連接第一輔助電容元件1711、第二輔助電容元件1712以及第三輔助電容元件1713中的其他者與第七輔助電容元件1751、第八輔助電容元件1752以及第九輔助電容元件1753中的其他者的虛擬延長線可在中心軸CA處或距中心軸CA的預設定區域內相接或可處於偏斜位置。
輔助電容元件可安置成附接至電漿產生單元2000或與其間隔開。舉例而言，再次參考圖8，第一輔助電容元件1711可安置成以第一曲率半徑RC1與中心軸CA間隔開且與電漿產生單元2000接觸。另舉例而言，第一輔助電容元件1711可以大於第一曲率半徑RC1的距離與中心軸CA間隔開，且可不與電漿產生單元2000接觸。
安置於實施為管類型的天線結構1000中的輔助電容元件可包含層間電容元件。舉例而言，再次參考圖9，第一層及第二層可經由第一層間電容元件1741串聯電連接。具體而言，第一層間電容元件1741可串聯連接構成第一層的第四天線段1140與構成第二層的第九天線段1310。替代地，不同於圖9中所繪示的情況，第一層間電容元件1741可串聯連接構成第一層的第一天線段1110及構成第二層的第十二天線段1340。
此處，為了連接所述層，層間電容元件可具有與其他輔助電容元件不同的形狀或包含單獨連接構件。舉例而言，第一層間電容元件1741的一個末端及另一末端可定位於不同平面上。具體而言，連接至第一層的第四天線段1140的第一層間電容元件1741的一個末端可定位於第一平面P1上，且連接至第二層的第九天線段1310的第一層間電容元件1741的另一末端可定位於第二平面P2上。另舉例而言，第一層間電容元件1741可包含自第一層間電容元件1741的一個末端延伸至第四天線段1140的第三連接構件及自第一層間電容元件1741的另一末端延伸至第九天線段1310的第四連接構件。在此情況下，第三連接構件及第四連接構件可包含筆直或彎曲的導線，且可附接至電漿產生單元2000或以預定距離與電漿產生單元2000間隔開。在此情況下，連接至第一層間電容元件1741的天線段可比其他天線段更短或更長。
由於天線結構1000包含層間電容元件，因此天線結構1000中的所有天線段可電連接。
實施為管類型的天線結構1000可經由主電容元件1500及主電容元件1600實體連接或電連接至RF電源200。舉例而言，再次參考圖9，第一天線段1110可經由第一主電容元件1500電連接至反相器230的第一端子，且第十二天線段1340可經由第二主電容元件1600電連接至反相器230的第二端子。替代地，第四天線段1140可經由第一主電容元件1500電連接至反相器230的第一端子，且第九天線段1310可經由第二主電容元件1600電連接至反相器230的第二端子。
可根據連接主電容元件1500及主電容元件1600、輔助電容元件以及天線段的方法而判定電流在天線結構1000中流動的方向。舉例而言，再次參考圖9，當第一主電容元件1500串聯連接至第一天線段1110，第四天線段1140及第九天線段1310經由第一層間電容元件1741串聯連接，且第二主電容元件1600串聯連接至第十二天線段1340時，且當電力施加至天線結構1000時，電流可在相同方向上（順時針或逆時針）在第一層及第二層中流動。在此情況下，當電流在相同方向上在第一層及第二層中流動時，與電流在不同方向上在第一層及第二層中流動的情況相比，用於電漿產生的感應電場的強度可增加，且天線段之間的電位差可減小，由此減小寄生電容器的影響。
實施為管類型的天線結構1000可包含安置於多個匝及多個層中的天線段。
參考圖10，實施為管類型的天線結構1000可包含：安置於第一層的第一匝中的第一天線段1110、第二天線段1120、第三天線段1130以及第四天線段1140；安置於第一層的第二匝中的第五天線段1210、第六天線段1220、第七天線段1230以及第八天線段1240；安置於第二層的第一匝中的第九天線段1310、第十天線段1320、第十一天線段1330以及第十二天線段1340；安置於第二層的第二匝中的第十三天線段1410、第十四天線段1420、第十五天線段1430以及第十六天線段1440；主電容元件1500及主電容元件1600，以及輔助電容元件。
在實施為圖10中所繪示的管類型的天線結構1000中，天線段可與參考圖7至圖9所描述相同或類似地安置於多個匝及多個層中。
安置於藉由多匝及多層實施的上述天線結構1000中的輔助電容元件可包含匝間電容元件及層間電容元件。舉例而言，再次參考圖10，藉由多匝及多層實施的天線結構1000可包含：連接第一層中的匝的第一匝間電容元件1731、連接第二層中的匝的第二匝間電容元件1733，以及連接第一層與第二層的第一層間電容元件1741。
同時，在天線結構1000中，當天線段安置於三個或多於三個層中時，天線結構1000可包含多個層間電容元件或多個層間連接構件。
此處，多個層間電容元件或多個層間連接構件可安置成彼此具有預定位置關係。舉例而言，層間電容元件可安置成相對於中心軸CA旋轉預定角度。具體而言，連接第一層與第二層的第一層間電容元件1741可連同連接第二層與第三層的第二間層電容元件（未繪示）相對於中心軸CA具有預定角度。
另外，此處，多個層間電容元件或多個層間連接構件可連接天線段，使得所述匝在層中彼此連接的匝間連接區域相對於中心軸CA具有預定角度。舉例而言，當第一匝的第四天線段1140及第二匝的第五天線段1210經由第一層中的輔助電容元件連接時，第一層間電容元件1741可連接第八天線段1240與第十天線段1320，且第二匝間電容元件1733可連接第九天線段1310與第十四天線段1420。在此情況下，由於匝間連接區域為其中兩個不同匝連接於層中的區域，因此電漿產生單元2000不與匝間連接區域中的天線段接觸，且因此，可能難以藉由在天線段中流動的冷卻劑獲得冷卻效應。然而，如上文所描述，由於其中匝在多個層中彼此連接的匝間連接區域形成預定角度，因此電漿產生單元2000並未冷卻的區域可以不同方式分佈於層中。
在藉由多匝及多層實施的天線結構1000中，可根據連接主電容元件1500及主電容元件1600、輔助電容元件以及天線段的方法判定電流在每一層的每一匝中流動的方向。舉例而言，再次參考圖10，當第一主電容元件1500串聯連接至第一天線段1110，第四天線段1140及第五天線段1210經由第一匝間電容元件1731串聯連接，第八天線段1240及第九天線段1310經由第一層間電容元件1741串聯連接，第十二天線段1340及第十三天線段1410經由第二匝間電容元件1733串聯連接，且第二主電容元件1600串聯連接至第十六天線段1440時，且當電力施加至天線結構1000時，電流可在相同方向上（順時針或逆時針）在第一層的第一匝、第一層的第二匝、第二層的第一匝以及第二層的第二匝中流動。另舉例而言，當第一主電容元件1500串聯連接至第一天線段1110，第四天線段1140及第五天線段1210經由第一匝間電容元件1731串聯連接，第八天線段1240及第十三天線段1410經由第一層間電容元件1741串聯連接，第十六天線段1440及第九天線段1310經由第二匝間電容元件1733串聯連接，且第二主電容元件1600串聯連接至第十二天線段1340時，且當電力施加至天線結構1000時，電流可在相同方向上（順時針或逆時針）在第一層的第一匝、第一層的第二匝、第二層的第一匝以及第二層的第二匝中流動。
如上文所描述，當電流在相同方向上在層的匝中流動時，與電流在不同方向上流動的情況相比，用於電漿產生的感應電場的強度可增加，且天線段之間的電位差可減小，由此減小寄生電容器的影響。
在上文中，其中藉由多匝及多層實施的天線結構1000每匝包含四個天線段，每層包含兩個匝且藉由總共兩個層實施的情況已描述為主要實施例，但本說明書的技術理念不限於此。天線結構1000每匝可包含p個天線段，每層可包含q個匝，且可藉由總共r個層實施（其中p、q以及r為自然數），且當然，上述內容可同樣/類似地應用於其上。
在下文中，將參考圖11至圖13描述電力天線結構1000的情況。
同時，在下文中，除非另外特別陳述，否則為便於描述，假定天線結構1000包含多個輔助電容元件及多個天線段，所述天線段如圖10中所示沿弧線在一個方向上自其一個末端延伸至另一末端，但本說明書的技術理念不限於此。
圖11為根據本說明書的一個實施例的天線結構1000的等效電路的圖。
參考圖11，天線結構1000的等效電路可包含其中電容器及電感器安置成交替地串聯連接的電路。
天線結構1000的等效電路中的一個節點的電壓或電位差可基於自RF電源200施加至天線結構1000的AC電力或AC信號而設定。舉例而言，當RF電源200將具有振幅V的AC電壓施加至天線結構1000時，天線結構1000中的一個節點的電位差可以小於或等於振幅V的振幅振盪。
在下文中，當AC電力施加至天線結構1000時，將描述根據電容元件是否存在的天線結構1000中的每一位置的電壓。
此處，每一位置的電壓可指相對於天線結構1000中的天線段的位置處的參考節點的電壓。舉例而言，每一位置的電壓可指在AC電力施加至天線結構1000之後的相對於每一天線段的一個末端、其另一末端處的參考節點或一個末端與另一末端之間的特定節點的電壓。
此處，參考節點可指用於計算每一位置的電壓的參考點。舉例而言，參考節點可包含接地節點、第一端子、第二端子、RF電源200的一個末端或另一末端，以及天線結構1000中的點。在下文中，為便於描述，將假定參考節點為RF電源200的一個末端來進行描述，所述本說明書的技術理念不限於此。即使在以不同方式設定參考節點時，亦可同樣/類似地應用描述。
圖12為根據本說明書的一個實施例的繪示根據天線結構1000中的位置的電位的曲線圖的圖。
參考圖12，當天線結構1000中的天線段在無電容元件的情況下串聯連接時，天線段可在任何時間點處具有不同範圍內的電壓。舉例而言，當天線段在如圖6中所示的安置狀態下串聯連接時，當施加AC電力時，具有不同量值的電壓可施加至彼此鄰近的第一天線段1110及第五天線段1210。在此情況下，第一天線段1110與第五天線段1210之間的寄生電容器的影響可增加，此對於電漿感應可為不合需要的。
再次參考圖12，當天線結構1000中的天線段在無電容元件的情況下串聯連接時，藉由電容元件的電壓分佈是不可能的，由此增大施加至每一天線段的電壓的量值。如上文所描述，當施加至每一天線段的增加電壓時，可發生不必要的功率消耗，且因此，電漿系統10可變得不穩定。
圖13繪示根據本說明書的一個實施例的繪示根據包含電容元件的天線結構1000中的位置的電壓的曲線圖的圖。
參考圖13，天線結構1000可包含：第一節點N1，其連接第一主電容元件1500與第一天線段1110；第二節點N2，其連接第一天線段1110與第一輔助電容元件1711；第三節點N3，其連接第一輔助電容元件1711與第二天線段1120；第四節點N4，其連接第二天線段1120與第二輔助電容元件1712；第一點Pt1，其指示第一天線段1110中的任何位置；以及第二點Pt2，其指示第二天線段1120中的任何位置。
此處，圖13為繪示當AC電力施加至天線結構1000時施加至天線段的最大電壓的曲線圖，且所示正負號可指相位差。另外，圖13的電壓可指針對天線結構1000中的每一位置獲得最大電壓的時間點處的電壓。同時，在AC波形中，最大電壓可劃分成具有正值的最大電壓及具有負值的最大電壓，且圖13的曲線圖可理解為基於第一節點N1具有具負值的最大電壓的時間點繪示天線結構1000中的每一位置的電壓。舉例而言，具有-V'及+V'的最大電壓的第一節點N1及第二節點N2具有高達V'的絕對值的最大電壓，此可意謂已施加具有相反正負號的AC電壓。亦即，此可意謂具有振幅V'及半個週期的相位差的AC電壓施加至第一節點N1及第二節點N2。換言之，在經由第一節點N1量測電壓值-V'的時間點處，可經由第二節點N2量測電壓值+V'。
再次參考圖13，在天線結構1000中彼此對應的節點的電壓可彼此對應。舉例而言，第一節點N1及第三節點N3的電壓可彼此對應。替代地，第一節點N1及第三節點N3的最大電壓可彼此對應。第二節點N2及第四節點N4的電壓可彼此對應。替代地，第二節點N2及第四節點N4的最大電壓可彼此對應。第一天線段1110的一個末端的電壓與第二天線段1120的一個末端的電壓可彼此對應。第一輔助電容元件1711的一個末端的電壓與第二輔助電容元件1712的一個末端的電壓可彼此對應。第一天線段1110的一個末端的電壓可對應於鄰近於第一天線段1110的第五天線段1210或第九天線段1310的一個末端的電壓。
同時，彼此對應的節點的電壓的有效值可彼此對應。舉例而言，第一節點N1及第三節點N3的電壓的有效值可彼此對應，且第二節點N2及第四節點N4的電壓的有效值可彼此對應。
此處，多個節點的電壓彼此對應或多個節點具有彼此對應的電壓可意謂多個節點具有相對於參考節點的相同電壓或最大電壓或者多個節點相對於參考節點的電壓或最大電壓之間的差在預設定範圍內的情況。
多個天線段可包含彼此對應的點。舉例而言，定位於第一天線段1110的一個末端與另一末端之間的第一點Pt1可對應於定位於第二天線段1120的一個末端與另一末端之間的第二點Pt2。具體而言，第一天線段1110中的第一點Pt1與第一天線段1110的一個末端之間的距離可對應於第二天線段1120的第二點Pt2與一個末端之間的距離。另舉例而言，第一天線段1110中的第一點Pt1可對應於第五天線段1210中的第三點（未繪示）。在此情況下，由第一天線段1110的一個末端、中心軸CA以及第一點Pt1形成的角度可對應於由第五天線段1210的一個末端、中心軸CA以及第三點形成的角度。具體而言，連接第一點Pt1與第三點的延長線可與中心軸CA相接或可處於偏斜位置。舉又一實例，第一天線段1110中的第一點Pt1可對應於第九天線段1310中的第四點（未繪示）。具體而言，連接第一點Pt1與第四點的延長線可平行於中心軸CA或可處於偏斜位置。
多個天線段中彼此對應的上述點可具有彼此對應的電壓。替代地，多個天線段中彼此對應的點可具有彼此對應的有效電壓。如上文所描述，當天線段彼此鄰近時，天線段在彼此對應的位置處具有彼此對應的電壓，使得有可能減小寄生電容的影響。
此處，多個點的電壓彼此對應或多個點具有彼此對應的電壓可意謂多個點具有相對於參考節點的相同電壓或最大電壓或多個點相對於參考節點的電壓或最大電壓之間的差在預設定範圍內的情況。另外，此處，由多個點、每一天線段的一個末端以及中心軸CA形成的角度彼此對應可意謂多個點定位成自每一天線段的一個末端關於中心軸CA旋轉相同角度或不同角度的情況。
同時，再次參考圖13，天線段中的任何點處的電壓的量值可小於連接天線段與電容元件的節點處的電壓的量值。舉例而言，第一點Pt1及第二點Pt2的最大電壓可小於第二節點N2或第四節點N4的最大電壓。
天線結構1000中的任何節點或位置處的電壓可在任何時間點處具有不同相位或不同正負號。舉例而言，在一個時間點處，第一節點N1及第三節點N3的電壓具有相同相位，且第一節點N1及第二節點N2具有量值相同且相位或正負號相反的電壓。另舉例而言，第二節點N2及第三節點N3可具有量值相同且相位或正負號相反的電壓。
在上文中，為便於描述，已基於天線結構1000中的特定天線段描述節點及點處的電壓，但本說明書的技術概念不限於此。可以相同/類似方式將描述應用於天線結構1000中的每一天線段。
天線結構1000中的每一位置的電壓可隨著包含在天線結構1000中的輔助電容元件的數目增大而減小。替代地，天線結構1000中的每一位置的電壓可基於包含在天線結構1000中的天線段的電感或輔助電容元件的電容而判定。具體而言，不同於圖13中所繪示的情況，當輔助電容元件安置於天線段之間時，施加至天線段中的每一者的電壓的量值經判定為彼此對應，由此減小鄰近天線段之間的寄生電容器的影響。另外，當輔助電容元件安置於天線結構1000中時，施加至天線段的電壓的量值減小，由此減小天線結構1000的功率消耗且改良電漿系統10的安全性。
主電容元件1500及主電容元件1600可減小施加至天線結構1000的電壓的振幅。替代地，主電容元件1500及主電容元件1600可降低可施加至每一天線段的電壓的最大振幅。
替代地，由於主電容元件1500及主電容元件1600連接至天線段，因此天線結構1000中的節點相對於參考節點的最大電壓可不為零。舉例而言，當主電容元件1500及主電容元件1600相對於參考節點電壓下降時，第一節點N1、第二節點N2、第三節點N3以及至第四節點N4可具有最大電壓而非零。
替代地，歸因於主電容元件1500及主電容元件1600，具有相同振幅的電壓可施加至天線結構1000中的節點。舉例而言，歸因於主電容元件1500及主電容元件1600，第一節點N1及第二節點N2可具有相對於參考節點具有相同振幅的電壓。作為另一實例，歸因於主電容元件1500及主電容元件1600，第一節點N1及第二節點N2可接收具有相同振幅及不同正負號的電壓。如上文所描述，主電容元件1500及主電容元件1600可減小施加至天線結構1000中的組件的電壓或最大電壓，且因此，可改良天線結構1000的電耐久性。
同時，當驅動電漿系統10時，隨著電感耦合電漿由天線結構1000感應至電漿產生單元2000，溫度可升高。因此，電漿產生單元2000可受損。為了防止損壞電漿產生單元2000，天線結構1000可包含冷卻劑通道以自電漿產生單元2000吸收熱。在此情況下，產生於電漿產生單元2000中的熱的吸收度可根據天線結構1000的結構及形狀而變化。
在下文中，根據本說明書的一個實施例，將參考圖14及圖15描述用於在驅動電漿系統10時有效地吸收在感應電漿時在電漿產生單元2000中產生的熱的天線結構1000的結構及形狀。
圖14為根據本說明書的一個實施例的具有矩形橫截面的天線結構1000的圖。
圖15為根據本說明書的一個例示性實施例的天線結構1000的橫截面A-A'的圖。
參考圖14，天線結構1000可包含匝天線、天線的末端、匝間連接構件，以及緊固構件3400。具體而言，天線結構1000可包含第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130、天線3310及天線3320的第一末端及第二末端、第一匝間連接構件3210及第二匝間連接構件3220以及緊固構件3400。
匝天線可指構成天線結構1000中的一個匝的天線。舉例而言，如圖14中所示，匝天線可包含第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130。具體而言，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130可以相對於中心軸CA具有不同曲率半徑的圓形形狀或環形形狀實施。更具體而言，第二匝天線3120可安置成環繞第一匝天線3110，且第三匝天線3130可安置成環繞第二匝天線3120。在此情況下，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130可安置於垂直於中心軸CA的水平軸HA上。替代地，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130可安置成以不同距離與水平軸HA間隔開。
匝天線可具有具矩形形狀的橫截面。然而，本說明書的技術理念不限於此，且匝天線的橫截面可具有多邊形形狀、圓形形狀、橢圓形形狀或由除矩形形狀以外的曲線及直線構成的圖形狀。
匝天線可經由天線的末端實體連接或電連接至RF電源200。舉例而言，第一匝天線3110可實體連接或電連接至天線3310的第一端，且天線3310的第一端可實體連接或電連接至RF電源200的一個末端。另外，舉例而言，第三匝天線3130可實體連接或電連接至天線3320的第二末端，且天線3320的第二末端可實體連接或電連接至RF電源200的另一末端。
匝天線可經由匝間連接構件電連接或實體連接至另一匝天線。舉例而言，第一匝天線3110可電連接或實體連接至第一匝間連接構件3210的一個末端，且第二匝天線3120可電連接或實體連接至第一匝間連接構件3210的另一末端。另外，舉例而言，第二匝天線3120可電連接或實體連接至第二匝間連接構件3220的一個末端，且第三匝天線3130可電連接或實體連接至第二匝間連接構件3220的另一末端。
天線的末端可實體連接或電連接匝天線與RF電源200。
天線的末端可包含在任何方向上延伸的導體。舉例而言，再次參考圖14，天線3310的第一末端可在平行於中心軸CA的方向上延伸，且天線3320的第二末端可在垂直於中心軸CA的方向上延伸。然而，本說明書的技術理念不限於此，且當然，天線3310及天線3320的第一及第二末端可基於匝間連接方法或類似者在任何方向上延伸。
匝間連接構件可以各種形狀形成。舉例而言，匝間連接構件可具有曲線或直線形狀。將在下文詳細描述匝間連接構件。
緊固構件3400可防止天線結構1000的至少一部分擴展或變形。具體而言，電漿產生單元2000可歸因於在感應電漿時產生的高溫熱能擴展及變形。因此，與電漿產生單元2000緊密接觸的天線結構1000亦可擴展及變形。緊固構件3400可防止天線結構1000變形。舉例而言，再次參考圖14，具有彈性的緊固構件3400可耦接至鄰近於電漿產生單元2000的第一匝天線3110。天線結構1000可包含緊固構件3400，且因此與電漿產生單元2000緊密接觸。此外，即使電漿被感應，天線結構1000亦可維持緊密接觸狀態以改良待在下文描述的藉由天線結構1000執行的冷卻的效率。
此處，緊固構件3400可向天線結構1000提供大於或等於預設定值的擰緊力。舉例而言，緊固構件3400可包含具有靈活性或彈性的物件。另外，舉例而言，緊固構件3400可包含比待擰緊的物件短的金屬。
同時，天線結構1000可使用冷卻劑冷卻電漿產生單元2000。為此目的，參考圖14，天線結構1000中的匝天線可具有預設定形狀且可包含冷卻劑通道。具體而言，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130可分別包含第一冷卻劑通道CFP_1、第二冷卻劑通道CFP_2以及第三冷卻劑通道CFP_3，且第一匝天線3110可與電漿產生單元2000接觸以使用移動穿過第一冷卻劑通道CFP_1、第二冷卻劑通道CFP_2以及第三冷卻劑通道CFP_3的冷卻劑來吸收在電漿產生單元2000中產生的熱。
此處，冷卻劑可包含低於預設定溫度的流體。
匝天線可包含內徑表面及外徑表面。舉例而言，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130分別具有第一內徑表面3111、第二內徑表面3121以及第三內徑表面3131及第一外徑表面3112、第二外徑表面3122以及第三外徑表面3132。此處，內徑表面及外徑表面可為形成匝天線的多個表面中的一個。另外，此處，內徑表面及外徑表面可指環繞中心軸CA的匝天線的內表面及外表面。另外，此處，內徑表面及外徑表面可指安置在遠離匝天線中的中心軸CA的方向上的對向表面，且內徑表面可比外徑表面更接近天線結構1000的中心軸CA。在此情況下，匝天線的橫截面形狀可至少基於內徑表面及外徑表面而形成。同時，除內徑表面及外徑表面以外，匝天線亦可包含上表面及下表面。
冷卻劑通道可包含對應於匝天線的內徑表面及外徑表面的表面。舉例而言，第一冷卻劑通道CFP_1可包含對應於第一內徑表面3111的第一表面S11及對應於第一外徑表面3112的第二表面S12。此處，第一冷卻劑通道CFP_1的橫截面形狀可至少基於第一表面S11及第二表面S12而形成。另舉例而言，第二冷卻劑通道CFP_2可包含對應於第二內徑表面3121的第三表面S21及對應於第二外徑表面3122的第四表面S22。此處，第二冷卻水通道CFP_2的橫截面形狀可至少基於第三表面S21及第四表面S22而形成。同時，除對應於內徑表面及外徑表面的表面以外，冷卻劑通道亦可包含上表面及下表面。
在上文中，冷卻劑通道可理解為由匝天線的內表面界定。舉例而言，冷卻劑通道的一個表面可理解為與匝天線的內表面實質上相同。具體而言，第一冷卻劑通道CFP_1的第一表面S11及第二表面S12可理解為第一匝天線3110的內表面，且第二冷卻劑通道CFP_2的第三表面S21及第四表面S22可理解為第二匝天線3120的內表面。
天線結構1000可經由與電漿產生單元2000接觸的匝天線的內徑表面及對應於其的冷卻劑通道的一個表面自電漿產生單元2000吸收熱。
為了提高冷卻效率或使熱傳導更具活性，天線結構1000可與電漿產生單元2000表面接觸。舉例而言，再次參考圖15，第一匝天線3110的第一內徑表面3111可平行於電漿產生單元2000的外壁或中心軸CA而形成，且第一匝天線3110可經由第一內徑表面3111與電漿產生單元2000表面接觸。在此情況下，第一冷卻劑通道CFP_1的對應於第一內徑表面3111的第一表面S11可平行於第一內徑表面3111及電漿產生單元2000的外壁或中心軸CA，且天線結構1000可經由第一內徑表面3111及第一表面S11自電漿產生單元2000吸收熱。
用於相對於電漿產生單元2000提高冷卻效率的天線結構1000的橫截面可具有矩形形狀。舉例而言，再次參考圖15，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130的橫截面可具有矩形形狀，且因此，第一內徑表面3111、第二內徑表面3121以及第三內徑表面3131可分別平行於第一外徑表面3112、第二外徑表面3122以及第三外徑表面3132。在此情況下，冷卻劑通道的橫截面亦可具有矩形形狀。
此處，第一內徑表面3111、第一表面S11、第二表面S12以及第一外徑表面3112可彼此平行。因此，第一內徑表面3111與第一表面S11之間的距離在距水平軸HA的預定範圍內可恆定，且第二表面S12與第一外徑表面3112之間的距離在距水平軸HA的預定範圍內亦可恆定。
另外，此處，第二匝天線3120的第二內徑表面3121及第二冷卻劑CFP_2的第三表面S21可平行於第一匝天線3110的第一外徑表面3112及第一冷卻劑通道CFP_1的第二表面S12。因此，第二表面S12與第三表面S21之間的距離於距水平軸HA的預定範圍內可恆定。
同時，當天線結構1000的橫截面具有矩形形狀時，歸因於寄生電容器的能量損失可在匝天線之間發生。舉例而言，如圖15中所示，當第一匝天線3110的第一外徑表面3112平行於第二匝天線3120的第二內徑表面3121時，歸因於寄生電容器的能量損失可發生。
歸因於匝天線之間的寄生電容器的能量損失可根據匝天線之間的匝間距離而改變。舉例而言，在圖15中，天線結構1000中的寄生電容器的影響可根據第一匝天線3110與第二匝天線3120之間的第一匝間距離TD_1及第二匝天線3120與第三匝天線3130之間的第二匝間距離TD_2而改變。
因此，在天線結構1000中，可藉由在預設定範圍內設定匝天線之間的匝間距離來減小寄生電容器的影響。在此情況下，預設定範圍可考慮寄生電容器的影響及天線結構1000的總寬度而設定。舉例而言，匝間距離可設定在0.5毫米至3.5毫米範圍內。
匝間距離可全都具有相同值或具有不同值。舉例而言，第一匝間距離TD_1及第二匝間距離TD_2可具有預設定範圍內的相同值。另舉例而言，第一匝間距離TD_1及第二匝間距離TD_2可具有不同長度。例如，第一匝間距離TD_1具有大於或小於第二匝間距離TD_2的值。
在上文中，關於用於執行冷卻功能的天線結構1000，已描述具有矩形橫截面的匝天線以及天線結構1000的結構及形狀，所述天線結構1000用於根據匝天線減小寄生電容器的影響。
在下文中，將參考圖16至圖19描述天線結構1000的結構及形狀的其他實施例，所述天線結構1000在執行冷卻功能的同時減小寄生電容器的影響。
圖16為根據本說明書的一個實施例的具有矩形橫截面及圓形橫截面的天線結構1000的圖。
圖17及圖18為根據本說明書的一個實施例的具有至少兩個橫截面形狀的天線結構1000的橫截面A-A'的圖。
參考圖16及圖17，天線結構1000可包含具有不同形狀的匝天線。舉例而言，天線結構1000可包含具有矩形橫截面的第一匝天線3110及具有圓形橫截面的第二匝天線3120及第三匝天線3130。
在下文中，除非另外特別陳述，否則可類似地應用參考圖14所描述的天線結構1000的內容。
天線結構1000可包含與電漿產生單元2000表面接觸的匝天線。舉例而言，天線結構1000可包含經由第一內徑表面3111與電漿產生單元2000表面接觸的第一匝天線3110。
天線結構1000中的匝天線可具有彼此不平行的表面，以便減小匝天線之間的寄生電容器的影響。舉例而言，再次參考圖17，第一匝天線3110的第一內徑表面3111及第一外徑表面3112可平行於電漿產生單元2000的外壁，且第二匝天線3120的第二內徑表面3121及第二外徑表面3122可不平行於電漿產生單元2000及第一內徑表面3111。
天線結構1000可包含具有不同橫截面的匝天線，以便減小匝天線之間的寄生電容器的影響。舉例而言，再次參考圖17，天線結構1000可包含具有矩形橫截面的第一匝天線3110及具有圓形橫截面的第二匝天線3120。在此情況下，第一冷卻劑通道CFP_1可具有矩形橫截面以便對應於第一匝天線3110，且第二冷卻劑通道CFP_2可具有圓形橫截面以便對應於第二匝天線3120。然而，匝天線的橫截面不限於矩形形狀或圓形形狀，且可為多邊形形狀、圓形形狀、橢圓形形狀，或由曲線及直線構成的圖形狀。
如上文所描述，當天線結構1000包含具有彼此不平行的表面或具有不同橫截面的匝天線時，寄生電容器的影響可減小。
在具有不同橫截面的匝天線中，匝間距離可相同，但匝天線的表面之間的距離可不恆定。舉例而言，再次參考圖17，第一匝天線3110、第二匝天線3120以及第三匝天線3130可安置成使得第一匝間距離TD_1及第二匝間距離TD_2可相對於水平軸HA相同。另外，舉例而言，再次參考圖17，第一匝天線3110的第一外徑表面3112與第二匝天線3120的第一內徑表面3121之間的距離可不恆定。具體而言，在圖17中，當與水平軸HA的距離在平行於中心軸CA的方向上或在電漿產生單元2000的縱向方向上增大時，由於第一匝天線3110與第二匝天線3120之間的距離增大，因此與第一匝天線3110與第二匝天線3120之間的距離恆定的情況相比，寄生電容器的影響可減小。替代地，當第一匝天線3110及第二匝天線3120安置於同一平面上時，當與平面的距離在平行於中心軸CA的方向上或在電漿產生單元2000的縱向方向上增大，由於第一匝天線3110與第二匝天線3120之間的距離增大，因此與第一匝天線3110與第二匝天線3120之間的距離恆定的情況相比，寄生電容器的影響可減小。
同時，天線結構1000可包含匝天線，所述匝天線包含具有不同形狀的內徑表面及外徑表面，以便減小匝天線之間的寄生電容器的影響。
參考圖18，與電漿產生單元2000接觸的第一匝天線3110可包含平行於電漿產生單元2000的外壁的第一內徑表面3111及不平行於電漿產生單元2000的外壁的第一外徑表面3112。替代地，第一匝天線3110可包含平行於電漿產生單元2000的外壁的第一內徑表面3111及在遠離中心軸CA的方向上豎直彎曲的第一外徑表面3112。在此情況下，第一匝天線3110可具有由直線及曲線構成的橫截面。具體而言，第一匝天線3110可具有橫截面，所述橫截面具有矩形形狀及半圓形形狀的組合、半圓形形狀或半橢圓形形狀。
在包含具有如上文所描述的內徑表面及外徑表面或橫截面的匝天線的天線結構1000中，雖然電漿產生單元2000可高效地冷卻，但歸因於寄生電容器的能量損失可在內部有效地減少。
在上文中，關於執行冷卻功能的天線結構1000的結構及形狀，已主要描述包含構成三個匝的匝天線的天線結構1000，但本說明書的技術理念不限於此。描述可類似地應用於包含一或多個匝天線的天線結構1000。此外，描述可類似地應用於包含多個層的天線結構1000，且當然，描述可類似地應用於包含上文所描述的多個天線段的天線結構1000。
在下文中，將參考圖16及圖19至圖22詳細描述用於連接天線結構1000中的匝天線的匝間連接構件。
圖19至圖22為根據本說明書的一個實施例的連接天線結構中具有不同橫截面的天線的方法的圖。
匝間連接構件可指不同匝天線彼此連接的構件或連接不同匝天線的構件。在下文中，為了描述匝間連接構件當中連接具有不同橫截面的匝天線的匝間連接構件，作為代表性實例，將主要描述圖15中所繪示的第一匝間連接構件3210，但本說明書的技術理念不限於此。
第一匝間連接構件3210可形成為彎曲的。舉例而言，參考圖16及圖19，第一匝天線3110及第二匝天線3120可在彎曲狀態下電連接或實體連接。
第一匝間連接構件3210可以線性形狀形成。舉例而言，參考圖20及圖21，第一匝天線3110及第二匝天線3120可在同一直線上電連接或實體連接。
第一匝間連接構件3210可包含連接至第一匝天線3110的一個末端及連接至第二匝天線3120的另一末端。此處，第一匝間連接構件3210的一個末端及另一末端可具有不同橫截面。具體而言，第一匝間連接構件3210的一個末端的橫截面可具有第一匝天線3110的橫截面，且第一匝間連接構件3210的另一末端的橫截面可具有第二匝天線3120的橫截面。舉例而言，第一匝間連接構件3210的一個末端的橫截面可具有矩形形狀，且第一匝間連接構件3210的另一末端的橫截面可具有圓形形狀。
第一匝間連接構件3210可藉由變換第一匝天線3110及第二匝天線3120中的至少一者的形狀以連接第一匝天線3110與第二匝天線3120而形成。
作為實例，再次參考圖20，第一匝間連接構件3210可藉由擴張或延伸第一匝天線3110的末端部分且將第二匝天線3120耦接至其而形成。
此處，第一匝間連接構件3210的橫截面的大小或形狀可在自其一個末端至另一末端的方向上改變。舉例而言，第一匝間連接構件3210的橫截面積可在自其一個末端至另一末端的方向上逐漸增大及減小。另舉例而言，第一匝間連接構件3210的橫截面積可在其一個末端至另一末端的方向上依次自矩形形狀、圓形矩形角形狀以及圓形形狀改變。
舉又一實例，再次參考圖21，第一匝間連接構件3210亦可藉由將第二匝天線3120的末端部分耦接至第一匝天線3110的末端部分以擴展或延伸第二匝天線3120而形成。
當連接第一匝天線3110與第二匝天線3120時，第一匝天線3110及第二匝天線3120的橫截面可設定為彼此對應。舉例而言，第一匝天線3110的橫截面的寬度可設定為與第二匝天線3120的橫截面的寬度相同或不同。具體而言，為了使第二匝天線3120容易地插入第一匝天線3110中，第一匝天線3110的橫截面的寬度可大於第二匝天線3120的寬度。替代地，第一匝天線3110的橫截面及第二匝天線3120的橫截面可具有相同寬度，且如圖20及圖21中所示，第一匝天線3110及第二匝天線3120亦可藉由擴展、延伸或收縮匝天線中的任一者而彼此連接。匝天線中的每一者的橫截面大小可考慮冷卻劑的平穩流動而設定。
第一匝間連接構件3210可提供為模組化類型。舉例而言，參考圖22，第一匝間連接構件3210可包含具有對應於第一匝天線3110及第二匝天線3120的橫截面大小的大小的插入部分。在此情況下，第一匝天線3110及第二匝天線3120可為可自第一匝間連接構件3210拆卸的。此外，舉例而言，第一匝間連接構件3210可電連接或實體連接第一匝天線3110與第二匝天線3120，且可執行特定功能。具體而言，第一匝間連接構件3210可包含電容元件。在此情況下，第一匝間連接構件3210可充當上述匝間電容元件。
同時，冷卻劑通道的形狀可在匝間連接構件中變換。舉例而言，冷卻劑通道可在第一匝間連接構件3210中逐漸變窄。另舉例而言，冷卻劑通道可在第一匝間連接構件3210中逐漸增寬。舉又一實例，冷卻劑通道可在第一匝間連接構件3210中逐漸增寬且接著變窄。在此情況下，由於冷卻劑通道的形狀變換，因此冷卻劑的流動速率可改變。
在下文中，將參考圖23描述有效地冷卻歸因於電漿感應在電漿產生單元2000中產生的熱的另一方法。
圖23為示出根據本說明書的一個例示性實施例的熱傳遞構件300的圖。
參考圖23，熱傳遞構件300可在天線結構1000與電漿產生單元2000之間傳遞熱。舉例而言，熱傳遞構件300可吸收歸因於電漿感應由電漿產生單元2000產生的熱且將所吸收的熱提供至天線結構1000。
熱傳遞構件300可由具有高熱導率的材料製成。舉例而言，熱傳遞構件300可由選自以下中的至少一者製成：鋁、金、銀、鎢及/或銅。
熱傳遞構件300可具有各種形狀。舉例而言，熱傳遞構件300可具有對應於電漿產生單元2000的形狀。具體而言，當電漿產生單元2000具有空心圓柱形狀時，熱傳遞構件300亦可以空心圓柱形狀實施。另舉例而言，熱傳遞構件300可具有形狀以便與電漿產生單元2000的外表面表面接觸。具體而言，熱傳遞構件300的至少一部分可為彎曲或平坦的。舉又一實例，熱傳遞構件300可提供為多個實體上分離的板。同時，熱傳遞構件300的形狀不限於上述形狀，且如下文所描述，熱傳遞構件300可具有任何形狀，只要熱傳遞構件300的形狀可與電漿產生單元2000或天線結構1000表面接觸即可。
熱傳遞構件300可安置於天線結構1000與電漿產生單元2000之間。舉例而言，熱傳遞構件300可安置成環繞電漿產生單元2000，且天線結構1000可安置成環繞熱傳遞構件300。具體而言，熱傳遞構件300可安置成與電漿產生單元2000的外壁表面接觸，且可安置成與天線結構1000相對於中心軸CA的最內匝天線（例如第一匝天線3110）表面接觸。
如上文所描述，電漿產生單元2000及天線結構1000可經由熱傳遞構件300熱耦接。在此情況下，由於熱傳遞構件300由具有高熱導率的材料製成，因此歸因於電漿感應在電漿產生單元2000中產生的熱可經由熱傳遞構件300更快速地移動至天線結構1000，由此改良電漿感應及維護效率且改良電漿產生單元2000的耐久性。
在上文中，已主要描述天線結構1000具備多個匝天線的情況，但本說明書的技術理念不限於此。當然，描述亦可類似地應用於天線結構1000具備單匝天線、單匝天線的多個層或多個天線段的情況。
根據本發明的實施例的方法可以可經由各種計算裝置執行的程式指令的形式實施且可記錄於電腦可讀媒體中。電腦可讀媒體可獨立地或組合地包含程式指令、資料檔案、資料結構等等。記錄於媒體中的程式指令可經特別設計且經組態用於實施例或可通常為電腦軟體技術中具通常知識者所知。電腦可讀記錄媒體可包含：磁性媒體，諸如硬碟、軟性磁碟以及磁帶；光學媒體，諸如緊湊光碟唯讀記憶體（compact disc read only memory；CD-ROM）以及數位多功能光碟（digital versatile disc；DVD）；磁-光媒體，諸如光磁碟（floptical disk）；以及有意地形成以儲存以及執行程式命令的硬體單元，諸如唯讀記憶體（read only memory；ROM）、隨機存取記憶體（random access memory；RAM）以及快閃記憶體。程式指令可包含可由電腦使用解譯器執行的高級語言碼，以及諸如由編譯器製成的彼等程式碼的機器語言碼。硬體單元可經組態以充當一或多個軟體模組以用於執行根據本發明實施例的操作，且反之亦然。
雖然本發明的實施例已參考其隨附圖式而展示及描述，但所屬領域中具通常知識者應理解，可在其中作出形式以及細節上的各種改變。舉例而言，儘管本發明的實施例以與描述不同的其他順序執行，及/或諸如系統、結構、裝置、電路等的元件以與描述不同的其他方式組合或組裝，或由其他元件或其等效物替換或取代，但亦可達成所要結果。
因此，所附申請專利範圍的其他實施、其他實施例以及等效物可包含於所附申請專利範圍的範疇中。
10:ICP系統 100:電漿產生裝置 200:RF電源 210:AC電源 220:整流器 230:反相器 240:控制器 250:感測器模組 300:熱傳遞構件 1000:天線結構 1110:第一天線段 1120:第二天線段 1130:第三天線段 1140:第四天線段 1210:第五天線段 1220:第六天線段 1230:第七天線段 1240:第八天線段 1250:第九天線段 1260:第十天線段 1310:第九天線段 1320:第十天線段 1330:第十一天線段 1340:第十二天線段 1410:第十三天線段 1420:第十四天線段 1430:第十五天線段 1440:第十六天線段 1500:第一主電容元件 1600:第二主電容元件 1711:第一輔助電容元件 1712:第二輔助電容元件 1713:第三輔助電容元件 1721:第四輔助電容元件 1722:第五輔助電容元件 1723:第六輔助電容元件 1724、1751:第七輔助電容元件 1725、1752:第八輔助電容元件 1731:第一匝間電容元件 1733:第二匝間電容元件 1741:第一層間電容元件 1753:第九輔助電容元件 2000:電漿產生單元 3110:第一匝天線 3111:第一內徑表面 3112:第一外徑表面 3120:第二匝天線 3121:第二內徑表面 3122:第二外徑表面 3130:第三匝天線 3131:第三內徑表面 3132:第三外徑表面 3210:第一匝間連接構件 3220:第二匝間連接構件 3310、3320:天線 3400:緊固構件 A-A':橫截面 CA:中心軸 CFP_1:第一冷卻劑通道 CFP_2:第二冷卻劑通道 CFP_3:第三冷卻劑通道 d:直徑 GND:接地節點 HA:水平軸 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 P1:第一平面 P2:第二平面 Pt1:第一點 Pt2:第二點 RC1:第一曲率半徑 RC2:第二曲率半徑 S11:第一表面 S12:第二表面 S21:第三表面 S22:第四表面 t:厚度 TD_1:第一匝間距離 TD_2:第二匝間距離
圖1為根據本說明書的一個實施例的電漿系統的圖。 圖2繪示根據本說明書的一個實施例的電漿系統的實施例的圖。 圖3為示出根據本說明書的一個實施例的電漿產生單元的圖。 圖4為根據本說明書的一個實施例的射頻（RF）電源的圖。 圖5及圖6為根據本說明書的一個實施例的配置天線段的方法的圖。 圖7至圖10為根據本說明書的一個實施例的包含天線段及電容元件的天線結構的圖。 圖11為根據本說明書的一個實施例的天線結構的等效電路的圖。 圖12為根據本說明書的一個實施例繪示根據天線結構中的位置的電壓的曲線圖的圖。 圖13繪示根據本說明書的一個實施例繪示根據包含電容元件的天線結構中的位置的電壓的曲線圖的圖。 圖14為根據本說明書的一個實施例的具有矩形橫截面的天線結構的圖。 圖15為根據本說明書的一個實施例的天線結構的橫截面的圖。 圖16為根據本說明書的一個實施例的具有矩形橫截面及圓形橫截面的天線結構的圖。 圖17及圖18為根據本說明書的一個實施例的具有至少兩個橫截面形狀的天線結構的橫截面的圖。 圖19至圖22為根據本說明書的一個例示性實施例的連接天線結構中具有不同橫截面的天線的方法的圖。 圖23為示出根據本說明書的一個例示性實施例的熱傳遞構件的圖。
10:ICP系統
100:電漿產生裝置
200:RF電源
1000:天線結構
2000:電漿產生單元

Claims (24)

  1. 一種藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，包括： 第一天線段及第二天線段，配置於與虛擬中心軸相交的第一平面上，其中所述第一天線段具有圍繞中心軸的第一曲率半徑，且所述第二天線段具有圍繞所述中心軸的第二曲率半徑；以及 第一電容負載，串聯電連接所述第一天線段與所述第二天線段； 其中具有所述第一曲率半徑的所述第一天線段自所述第一電容負載的一個末端延伸第一長度，且具有所述第二曲率半徑的所述第二天線段自所述第一電容負載的另一末端延伸第二長度，以及 其中所述第一長度及所述第二長度的總和小於對應於所述第一曲率半徑或所述第二曲率半徑的圓周。
  2. 如請求項1所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中所述第一曲率半徑與所述第二曲率半徑相等且所述第一長度與所述第二長度相等，以及 其中所述第一天線段及所述第二天線段具有相等電感。
  3. 如請求項1所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 第三天線段，配置於所述第一平面上且具有大於所述第一曲率半徑的第三曲率半徑； 第四天線段，配置於所述第一平面上且具有大於所述第二曲率半徑的第四曲率半徑；以及 第二電容負載，串聯電連接所述第三天線段與所述第四天線段； 其中所述第三天線段自所述第二電容負載的一個末端延伸比所述第一長度長的第三長度，且所述第四天線段自所述第二電容負載的另一末端延伸比所述第二長度長的第四長度。
  4. 如請求項3所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中穿過所述第一電容負載及所述第二電容負載的直線穿過所述中心軸。
  5. 如請求項3所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中具有呈弧線的所述第一天線段的扇區的中心角等於具有呈弧線的所述第三天線段的扇區的中心角。
  6. 如請求項3所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 匝間電容負載，串聯電連接所述第二天線段與所述第三天線段。
  7. 如請求項6所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中所述第一電容負載、所述第二電容負載以及所述匝間電容負載具有相等電容。
  8. 如請求項1所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 第五天線段，具有圍繞所述中心軸的所述第一曲率半徑； 第六天線段，具有所述第二曲率半徑；以及 第三電容負載，定位於所述第五天線段與所述第六天線段之間且串聯電連接所述第五天線段與所述第六天線段； 其中所述第五天線段及所述第六天線段配置於與所述中心軸相交的第二平面上，以及 其中所述第一平面及所述第二平面為不同平面。
  9. 如請求項8所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 第一層間電容負載，串聯電連接所述第二天線段與所述第五天線段。
  10. 如請求項9所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 第七天線段，具有圍繞所述中心軸的所述第一曲率半徑； 第八天線段，具有所述第二曲率半徑； 第四電容負載，定位於所述第七天線段與所述第八天線段之間且串聯電連接所述第七天線段與所述第八天線段；以及 第二間層電容負載，串聯電連接所述第六天線段與所述第七天線段； 其中所述第七天線段及所述第八天線段配置於第三平面上，所述第三平面與所述中心軸相交且與所述第一平面及所述第二平面不同，以及 其中所述第一層間電容負載及所述第二間層電容負載具有圍繞所述中心軸的預定角度。
  11. 如請求項1所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中所述第一天線段自一個末端延伸至另一末端，且所述第一天線段的所述另一末端電連接至所述第一電容負載的所述一個末端，以及 其中所述第二天線段自一個末端延伸至另一末端，且所述第二天線段的所述另一末端電連接至所述第一電容負載的所述另一末端。
  12. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中當所述AC電力施加至所述天線結構時，至在所述第一天線段的所述另一末端處的參考節點的最大電壓對應於至在所述第二天線段的所述另一末端處的所述參考節點的最大電壓。
  13. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中當所述AC電力施加至所述天線結構時，所述第二天線段的所述另一末端至所述第二天線段的所述一個末端的電壓對應於所述第一天線段的所述另一末端至所述第一天線段的所述一個末端的電壓。
  14. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中當所述AC電力施加至所述天線結構時，所述第一天線段的所述另一末端至參考節點的最大電壓值對應於所述第二天線段的所述一個末端至所述參考節點的最大電壓值。
  15. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中在所述AC電力施加至所述天線結構之後的任意時間點處，所述第一天線段的所述另一末端至參考節點的電壓具有與所述第二天線段的所述一個末端至所述參考節點的電壓相反的正負號。
  16. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構，更包括： 第一點，位於所述第一天線段的所述一個末端與所述另一末端之間；以及 第二點，位於所述第二天線段的所述一個末端與所述另一末端之間； 其中當所述AC電力施加至所述天線結構時，所述第一點至參考節點的最大電壓對應於所述第二點至所述參考節點的最大電壓。
  17. 如請求項11所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中在所述AC電力施加至所述天線結構之後的任意時間點處，所述第一天線段的所述另一末端至參考節點的電壓對應於所述第二天線段的所述一個末端至所述參考節點的電壓。
  18. 如請求項1所述的藉由接收AC電力在腔室中感應電漿的天線結構， 其中所述天線結構實施於以下類型中的至少一者中：平面類型，用於在所述天線結構的上部部分或下部部分中感應電漿；及管類型，用於在所述天線結構的中心中感應電漿。
  19. 一種電漿產生裝置，包括： 電漿產生單元，包含感應電漿的內部空間；以及 第一天線結構，具有圍繞虛擬中心軸的第一曲率半徑且安置於所述電漿產生單元外部； 其中所述第一天線結構包含具有所述第一曲率半徑的多個第一天線段及至少一個第一電容負載，所述第一電容負載配置於所述多個第一天線段之間以使得所述多個第一天線段串聯電連接， 其中所述多個第一天線段至少部分地與垂直於所述中心軸的虛擬第一平面重疊，以及 其中所述多個第一天線段中的每一者具有第一長度，且所述多個第一天線段的總長度小於對應於所述第一曲率半徑的圓周。
  20. 如請求項19所述的電漿產生裝置，更包括： 第二天線結構，具有圍繞所述中心軸的大於所述第一曲率半徑的第二曲率半徑且配置於所述第一平面上； 其中所述第二天線結構包含具有所述第二曲率半徑的多個第二天線段及至少一個第二電容負載，所述第二電容負載配置於所述多個第二天線段之間以使得所述多個第二天線段串聯電連接，以及 其中所述多個第二天線段中的每一者具有第一長度，且所述多個第二天線段的總長度小於對應於所述第二曲率半徑的圓周。
  21. 如請求項19所述的電漿產生裝置， 其中所述電漿產生單元的厚度為0.5毫米或更大及30毫米或更小。
  22. 如請求項19所述的電漿產生裝置， 其中所述電漿產生單元的寬度為10毫米或更大及300毫米或更小。
  23. 如請求項19所述的電漿產生裝置， 其中所述電漿產生單元的至少一部分由氧化鋁、氮化矽、二氧化矽、氧化釔、陶瓷、碳化矽以及其組合中的至少一者製成。
  24. 如請求項19所述的電漿產生裝置， 其中界定所述內部空間的所述電漿產生單元的內表面由碳化矽製成。
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