TW569282B - Dielectric barrier discharge apparatus - Google Patents

Description

A7 569282 五、發明說明（/ ) 本發明係有關電介質障壁放電準分子UV(紫外線)燈的 放電裝置，其用於乾洗淨裝置及灰化(ashing)裝置等，前者 用於去除附著在液晶顯示器等之玻璃基板及半導體矽晶圓 的表面之有機化合物污垢，後者則用於剝離去除矽晶圓上 不要之光阻，該不要之光阻係在半導體製造中與臭氧進行 光化學反應而產生。 具體而言，本發明有關一種電介質障壁放電裝置，其 由電介質障壁放電準分子UV燈及供電裝置所構成，該準 分子UV燈具有一對隔著充塡有放電用氣體之放電空間而 配置之電極，該放電用氣體藉由電介質障壁放電而產生準 分子；供電裝置則對該電介質障壁放電準分子UV燈的兩 電極間施加高頻電壓。 此種電介質障壁放電燈，其電介質存在於一對隔著充 塡有放電用氣體之放電電漿空間而配置之電極之間；在一 對以該電介質爲媒介之電極間，由於有電容器(condenser) 作用而會產生電流。 在放電開始前，即使對該等一對電極之間施加高頻電 壓，放電通路的電阻因無限大而仍爲電容器，然而，對該 電容器在某條件下施加放電開始能量時，透過電介質障壁 就非常容易放電，使充塡在此電介質障壁的放電用氣體受 到激發，而放射出此氣體特有波長之光能。 ； 此電介質障壁放電燈，在放電中雖在保有靜電容的特 性下持續放電，然而，此靜電容因介電常數的提高而較放 電前的値爲大，卻也具有在放電中不太改變的性質。 -_____2____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------#------ —訂---------線—AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 569282 A7 ___B7_ 五、發明說明（i ) 但是，此種習知的電介質障壁放電燈之放電裝置，係 在不改變頻率的情況下持續供給與在放電開始區域相同之 高電壓，故發光效率不足，且爲獲得所需之光量而將同時 產生相當程度的熱。 本案之發明者根據實驗發現，在含有電介質障壁放電 燈之共振電路中，如圖2所示，假設放電開始前的電介質 障壁放電燈的靜電容爲C1且電感爲L0時之共振頻率爲 fl，即使對兩電極之間施加高電壓，仍不易產生放電，但 在超過fl而達既定頻率區域時施加電壓，則極容易產生放 電。 再者，一旦開始放電，因放電開始前的靜電容C1變 成更大的靜電容C2,故放電開始前的共振頻率fl也變成 更低的共振頻率f2。 因此，本案申請專利範圍第1項之發明目的係提供一 種具高發光效率之電介質障壁放電裝置。 本案申請專利範圍第2項之發明目的係除了有申請專 利範圍第1項之發明目的外，還有可用簡單方法來檢測易 產生放電的振盪頻率區域。 爲達成上述目的，本案申請專利範圍第1項之發明之 特徵在於：供電裝置具有：含有電介質障壁放電準分子 UV燈之共振電路；振盪機構’使該共振電路處於該燈開 ^始放電前事先設定之易於開始放電的振盪頻率區域；觸發 機構，在該易於開始放電的振盪頻率區域進行啓動；檢測 機構，放電開始後檢測上述共振電路的共振頻率；及變更 ______4_____ ΐ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) " ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I --I----訂---------線 — r— — —— — — — — — — —----------- A7 569282 五、發明說明（$ ) 機構，變更施加電壓，以處於該檢測機構所檢測出之放電 開始後仍能持續穩定地放電之共振頻率。 用作上述準分子UV燈之激發源的電介質障壁放電中 有一種臭氧放電或無聲放電(silent discharge)以及利用電容 親合方式所產生之筒頻放電（闻頻電場之施加方法）。 基於上述結構所產生之申請專利範圍第1項之發明作 用，係在開始放電前的狀態，藉振盪機構事先設定在易於 產生放電的振盪頻率區域內，由觸發機構使燈之放電開始 ，之後，藉檢測機構，檢測放電後之共振電路的共振頻率 ，再藉變更機構變更兩電極的輸出電壓，以處於在開始放 電後仍穩定地放電的共振頻率。 申請專利範圍第2項之發明係如申請專利範圍第1項 之發明，其中上述振盪頻率區域爲比共振頻率爲高頻之區 域，該共振頻率則依據#先測得之共振電路在燈放電前之 靜電容來決定。 申請專利範圍第2項之發明作用，係可簡易地測出易 於放電開始的振盪頻率區域。 以下將參照圖面說明本發明的實施例。 該實施例如圖1所示，電介質障壁放電準分子UV燈 A，係沿著石英玻璃製之中央圓筒狀放電容器A3內側配置 內部電極A，沿著外側則配置外部電極A2，並於該放電容 ^器A3內的放電空間封入氙氣作爲放電用氣體Α4，而構成 172nm準分子VUV(真空紫外線)放射狀照射的雙圓筒型結 構。 _______5___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

569282 A7 _B7____ 五、發明說明（+ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用來將高頻電壓施加於該兩電極Al、A2之間的供電 裝置B具有：含有電介質障壁放電準分子UV燈A之共振 電路1 ;振盪機構2，使該共振電路1處於該燈A開始放 電前即設定完成之易於開始放電的振盪頻率區域ft;觸發 機構3，在該易於開始放電的振盪頻率區域ft進行啓動； 檢測機構4,放電開始後檢測上述共振電路1的共振頻率 f2 ;及變更機構5，變更施加電壓，以處於該檢測機構4 所檢測出之放電開始後仍能持續穩定地放電之共振頻率f2 〇 本實施例中，係在上述準分子UV燈A放電前事先測 定共振電路1的靜電容C1來決定共振頻率fl。 上述振盪機構2，係一種振盪電路，供在開始放電前 振盪出較上述共振頻率fl更高的易於開始放電之振盪頻率 區域ft，其輸出端透過加法電路6接至功率放大器7，經 此功率放大器7放大後透過上述共振電路1輸出至兩電極 Al、A2 〇 上述觸發機構3，係一種觸發電路，供在上述振盪機 構2所決定的易於開始放電之振盪頻率區域ft輸出開始放 電訊號，其輸出端接至加法電路6，振盪頻率區域ft的電 壓根據來自觸發電路的輸出並透過功率放大率6及共振電 路1輸出至兩電極Al、A2。 ^ 上述檢測機構4，係由檢測電路所構成，其輸入端的 線圈、於上述功率放大器lb的輸出端連接的線圈、及共振 電路1的電感線圏構成電容器，設該電容器爲共振電路1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569282 B7 五、發明說明（$ ) 的電感L0 ’並在該準分子UV燈A開始放電後，例如1秒 後檢測共振電路1的共振點，並將該共振點反饋至上述振 盪機構2的振盪電路。 又，前述振盪機構2之振盪電路也是變更機構5，其 當經上述檢測機構4所檢測出之共振電路1的共振點被反 餽時，就切換至較上述共振頻率fl爲低的共振頻率f2振 盪，根據於此，遂將對兩電極A1、A2的輸出電壓改爲具 有開始放電後可持續穩定放電的共振頻率f2之電壓。 又，上述供電裝置B的電路中，亦可按實際需要另接 衰減器8來使所通過之訊號適當地衰減。 接著，說明此電介質障壁放電裝置的動作。 首先，藉振盪機構2的振盪電路，先將振盪頻率區域 設定在較測得的共振頻率Π更高之易於開始放電之振盪頻 率區域ft。 在此狀態下，藉觸發機構3的觸發電路，將開始放電 訊號輸出至兩電極Al、A2，藉此使該準分子UV燈A極 易開始放電。 放電開始後例如1秒，藉檢測機構4檢測上述共振電 路1的共振點，並控制振盪電路，使得低於上述共振頻率 Π的共振頻率f2，當反饋至振盪機構2(變更機構5)之振盪 電路時即變成最佳的共振頻率f2。 ^ 結果，將對兩電極Al、A2的輸出電壓變更爲具有在 開始放電後穩定放電區域之共振頻率f2的電壓。 例如，若所測得的共振頻率fl爲2.08MHz，在以高出 _______2____ __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 569282 五、發明說明（6 ) 其約0.2MHz的2.10MHz爲中心的振盪頻率區域ft，使準 分子UV燈A放電時，在準分子UV燈A開始放電後若不 變更頻率下，照射出放射照度爲25mW/cm2的準分子VUV ，則須將約600W的電力輸入兩電極Al、A2，其反射電力 約爲400W。 相對地，在準分子UV燈A開始放電後，若將振盪頻 率改爲較上述振盪頻率ft(約2.10MHz爲中心之區域)爲低 的共振頻率f2，例如1.80MHz，將產生放射照度爲 25mW/Cm 2的準分子VUV，則須將約200W的電力輸入兩 電極Al、A2，其反射電力約70W。 兩者之差異是由於將電能轉換爲準分子VUV光能時 效率上之差異所致。 結果，提昇相對於輸入電力的發光效率，藉此獲得預 期之光量也同時減少發熱。 又’用作上述準分子UV燈A的激發源之電介質障壁 放電中有臭氧放電或無聲放電，以及利用電容耦合方式之 商頻放電（作爲商頻電場之施加方法），然而，任一種放電 方式皆適用於本發明。 又，在上述實施例中，電介質障壁放電準分子uv燈 A，係沿中空圓筒狀放電容器A3的內側配置內部電極A1 ，沿其外側配置外部電極A2，並於此放電容器A3內封入 以氣氣爲放電用氣體A4而構成之雙圓筒型結構，然而， 其運用不侷限於此，即使放電容器A3的形狀及兩電極A1 、A2的配置位置，或是放電用氣體A4不同，皆可適用。 ___8 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 569282 五、發明說明㈠） 如以上說明，申請專利範圍第1項之發明，係藉振盪 機構先設定在易於開始放電的振盪頻率區域，再藉觸發機 構的啓動來使燈開始放電，之後，藉檢測機構，檢測放電 後共振電路之共振頻率’再藉變更機構將對兩電極的輸出 電壓改爲開始放電後穩定放電區域的共振頻率之電壓，故 可提供高發光效率的電介質障壁放電裝置。 因而，可在發熱減少下獲得預期的光量，可節省能源 及縮小電源體積。 申請專利範圍第2項之發明，係除了有申請專利範圍 第1項之發明效果外，還有在燈放電前的狀態利用共振電 路的電容來先測定共振頻率，故可簡易地檢測易於開始放 電的振盪頻率區域。 (圖式之簡單說明） 圖1，係本發明一實施例的電介質障壁放電裝置的電 路圖。 圖2，係顯示兩電極間的電壓與共振頻率的關係。 (符號說明） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ------->·1:-------線！ A 電介質障壁放電準分子UV燈 Al、A2 電極 A4 放電用氣體 B 供電裝置 1 共振電路 2 振盪機構 3 觸發機構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569282 A7 _ B7五、發明說明（《）4 檢測機構5 變更機構 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ___ΙΩ_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

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Claims (1)

1. A8B8C8D8 569282 六、申請專利範圍 1_一種電介質障壁放電裝置，係由電介質障壁放電準 分子UV燈(A)及供電裝置(B)所構成，該準分子UV燈(A) 具有一對隔著充塡有放電用氣體(A4)的放電空間而配置之 電極(Al、A2)，該放電用氣體(A4)會藉由電介質障壁放電 而產生準分子；該供電裝置(B)則對此電介質障壁放電準分 子UV燈(A)的兩電極(Al、A2)之間施加高頻電壓；其特徵 在於：上述供電裝置(B)具有： 含有電介質障壁放電準分子UV燈(A)之共振電路（1); 振盪機構(2)，使該共振電路（1)處於該燈(A)開始放電 前事先設定之易於開始放電的振盪頻率區域(ft); 觸發機構(3)，在該易於開始放電的振盪頻率區域(ft) 進行啓動；. 檢測機構(4)，放電開始後檢測上述共振電路（1)的共振 頻率(f2);及 變更機構(5)，變更施加電壓，以處於該檢測機構(4)所 檢測出之放電開始後仍能持續穩定地放電之共振頻率（f2) 〇 2·如申請專利範圍第1項之電介質障壁放電裝置，其 中上述振盪頻率區域(ft)係比共振頻率(fl)爲高頻之區域， 該共振頻率（fl)則依據事先測得之共振電路（1)在燈放電前 之靜電容(C1)來決定。 本紙張用中國國家標準(⑽)A4規格(210 Tig?1公$ ...........—^9,-------------·、1τ-!，-------------t丨 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)