TWI232480B

TWI232480B - Highly efficient compact capacitance coupled plasma reactor/generator and method

Info

Publication number: TWI232480B
Application number: TW090108442A
Authority: TW
Inventors: Kin-Chung Ray Chiu
Original assignee: Dryscrub Etc
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2005-05-11
Also published as: DE60124239D1; KR100549251B1; DE60124239T2; JP2003532257A; EP1277223A2; AU2001249429A1; EP1277223B1; CN1436359A; WO2001082329A2; US20050100487A1; US6998027B2; HK1079899A1; CN100437885C; KR20030014389A; HK1079898A1; WO2001082329A3; CN1700404A; US7241428B2; CN1700404B; CN100337301C

Description

1232480 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明範疇· 本發明係關於氣體離子化裝置及方法，一般或更特定而言，係關於電容耦合氣體電漿反應器及方法。發明背景電容耦合電漿反應器通常利用一對彼此相向的平行板電極，其平行地隔開，並放置在一真空室内來構建。一外加電場’不論是D C或A C，係接連於相反的電極上。在低塾及在適當的電極之間距之下，一穩定的電漿首先可藉由離子化來產生及維持，然後在該電極之間的氣體流動中產生一持續的輝光放電。多對的交替極性的平行板可相隔地配置及/或組疊在一起，藉以形成可發生電漿放電於複數個區域。這種電容耦合電漿反應器被廣泛地用於多種應用領域，例如基板餘刻，基板清洗，基板薄膜沉積，氣體處理，離子束源及多種化學反應。當使用“電容耦合電漿”詞義時，是指該等電極形成一電容，其通常為平行板形式。該最基本的形式僅為兩片相反電極性的平行板，其通常稱之為“平面二極體”。該等電極可被配置成多種幾何形態，包含具有曲面的形態，例如同軸心的平行圓柱或具有平行切線的同心球體。典型地，該等交替極性的電極之表面在整個辞構中會是等距間隔的，以維持該平行板關係。在這種結構中，該等電極表面之間的幾何規律性及對稱性係視為產生一均勾電場及一均勻電漿所必須。也可使用凹面或凸面的平板電極配對，用以聚焦或散焦該電漿濃度的強度在特殊應用的特定區域中，例 O:\70\70283-910403.DQC\ 4 - 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（2 ) 如焦點濺鍍，焦點蝕刻，或提供一聚焦的離子源。一些先前技藝中具有不同幾何形態之電容耦合平行板電極設計可見於第4,735,633號美國專利，名稱為“自氣體中擷取之蒸氣的方法及系統”，其頒給本發明的發明人，並讓予給本發明的受讓人。在該’633專利中所示的電極形態提供小型電漿反應器之較大的表面積對體積比。使用’633專利中所示的電極架構之反應器已成功地應用在業界，用以提供大於99% 的反應效率。除了電極間距之外，另一個在電容耦合電漿反應器中電漿產生及維持的關鍵參數為操作壓力。一穩定的輝光放電電漿可以更為有效率地及簡單地在較低的壓力下來維持。此是因為該電漿的產生及維持係依據在反應器容積中氣體分子的離子化來產生足夠的次級電子，以便參與在該一連串的碰撞離子化過程來彌補及平衡電子（及離子）的損失於該電極的表面。該平均自由路徑，亦即在反應器容積中，一主要電子在碰撞一分子而產生次級電子之前所行經的平均距離，係依據操作壓力而定。一般而言，壓力愈高，該平均自由路徑的數值即愈小。該平均自由路徑的數值會對其中該電極之間的電場電位中的主要電子可被加速來獲得進行離子化過程所需要的離子化電位能量的距離產生限制。因此，該平均自由路徑的數值愈小，一電子在碰撞一氣體分子之前對一給定的操作電位之離子化電位能量則愈少，次級離子化也會較少發生。對於一給定的操作壓力，該電極間距決定了一電子在其 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 - 5 -

裝訂

線本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（3 ) 到達並消失於該電極表面之前所牽涉到的平均自由路徑離子化的碰撞次數。對於非常短的電極間距，即不夠產生並維持輝光放電。此間距即稱之為黑暗間距。電漿在反應器容積中一經點燃，其本身即成為相當於一電極的導電板。在該電漿及電極之間，總存在一空間缝隙，其中不會發生離子化的輝光放電。在此缝隙中僅加速離子及電子，而不能進一步的產生輝光離子化放電，這個空間即為已知的“黑暗間距遮蔽”。該黑暗間距遮蔽的厚度隨壓力而定。因此，在該氣體分子會崩潰之點，以及在一穩定輝光放電電漿可以被產生及維持均係依據所施加的外部電場電位、崩潰電壓、電極間距及操作壓力的關係。Paschen的實驗發現該崩潰電位電壓（V)會隨著壓力P(單位為Ton:)及電極間距d(單位為cm)的乘積而改變。Paschen所發現的關係即為已知的輝光放電定律，並反應在圖1所示的“Paschen曲線’’ 中。圖1所示為數種不同氣體的Paschen曲線10。一電容搞合，平行板電漿反應器的電極設計必須符合Paschen曲線所示的物理要求。圖1的Paschen曲線10顯示出每種氣體在約1 Torr-cm處Pd 乘積，即約在點15處，有一最小的崩潰電壓（V)。因此，在實際項目中，如果平行板電極之柯的間距係固定在約1 cm ，在真空狀態下應用到該電極來啟始一氣體的離子化及崩潰所需要的最低外加電壓，係在約1 Torr壓力下獲得。如同可由Paschen曲線10所看出，對於一給定的電極間距d，當壓力P增加時，需要來滿足該1 Torr-cm崩潰參數的最小外加 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 - 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7

電壓將會緩慢地增加。但是，當壓力降低時，所需要最小的電壓會急劇地增加（以Pd的線性比例增加）。因此，例如給定一電源供應，其可提供一最大電壓為丨〇〇〇 V，具有約i cm 的固定電極間距的反應器，對於氖氣的操作壓力最高到約 3 00 Torr，像是用在霓虹燈應用。但相同的1〇〇〇¥電源供應將不能夠用在氖氣中於低於0.1 Torr的壓力下而產生及維持电漿’除非該電極間距增大數倍，使得該paschen曲線1 〇的崩潰電壓在點15處發生在該1000V最大供應限制之下的一 Pd值。因此，在實際應用中，在paschen曲線1〇中所示的關係可決定出最小的電極間距，而得到對一給定電源供應率及操作壓力範圍的反應器之最小尺寸。在大多數的應用中，其有需要來使用一低壓電源供應，不論是AC或DC，而不是一高壓電源供應，因為較低的電壓供應的本身成本較低。其亦有需要來使用電極之間的較小間距，以使該反應器將較小，並更小型化。但是，當操作壓力低於約0.5 τ〇ΓΓ時，在某些應用中，例如許多半導體製程應用中，其必須增加電極間距到數公分或更多，因此而增加反應器尺寸，或另使用昂貴許多的高壓電源供應。雖然可使用額外的磁場源來限制該電漿在非常低壓力的操作應用中，此方案非常昂貴，且進一步複雜化且攪亂了所施加及發散的電漿能量的電容耦合’並導致更多的副作用。前述的’633專利揭示了藉由以一特定的方法來最大化該反應器容積中的電極表面積，藉以增加反應效率，從而增 O:\7O\70283-91O403.DOC\ 4 _ 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（5 ) 大一給定尺寸的反應器的效率。雖然在’633專利中所揭示的反應器主要是用於半導體製造應用來分解及處置有毒廢氣，在該專利中所述的電漿製程也提供一非常有效率的裝置來處理材料，例如藉由賤鍍，姓刻，沉積，表面處理等。其也提供一有效率的氣體化學反應裝置來產生所需要的副產品，例如化學合成，聚合物形成，化學分解等。此種電漿製程比其它化學方法要佳的地方是其包含大為降低的能源消耗，並在相當低的溫度下大為改善反應效率。在 ’633專利中所揭示的電漿反應器形式已被使用為商標 Dry Scrub®，並由本發明的受讓人所販售。如同在’633專利中所揭示，該Dry Scrub®反應器採取較有利的大電極表面積對電漿體積比，及一較長的氣體流動路徑來使在該電極表面上最大化化學反應。此相較於在氣體流本身中的氣相反應，可以最大化反應速率及反應效率。因此，如’633專利中所揭示，對於一對平行板電極，每一電極的每一表面的表面積為A，而該對電極的對向面的整體表面積為2A。在這些面之間所包含的體積對於電極之間的固定間距d為2Ad。對於低壓操作，該電極間距d必須因為先前所述的理由而增加。該電漿體積也會隨著電極間距d的增加而增加，因此該表面積對體緣比係與增加的間距d成反比地降低。因此，操作壓力的降低將會造成一些或全部的表面反應好處的喪失，除非該電極的表面積可以設法增加。當然，一種增加電極的表面積的方式係來增加該反應器及該電極的尺寸。但是，因為許多原因，包含成本，以及 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 - 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1232480 五、發明説明（6 應用或设計限制，其可不需要或甚至不實際。因此，其必《找出一種方法來進一步增加在該反應器體積中該電極的表面積’除此之外，其不需要對低壓應用來增加反應器的尺寸。本發明係藉由提供一新的及獨特的電極設計來處理此問題。孩新的電極設計的主要目的係要實質地增大該電極的表面積，而不需要實質地增加該反應器的體積大小。該新的包極設計在’633專利中所揭示的此種電容耦合平行板電裝反應為及方法中’可以對於相當廣泛的操作參數範圍中才疋供南效率的電極表面反應，而不需要實質地增加反應器的任何尺寸。因此，該新的電極設計也可大為擴大這種反應器的應用範圍及方法。發明概述如633專利中所揭示，習用的想法中，配對面向週邊延伸的對向表面之平行板電極的空間容積内，是不容許有任何外物介入其相對或相鄰表面之間的開放容積。其已想到不而要具有任何表面部份延伸或侵入到電極之間，因為其將在此♦’’·占或那些點的電極之間降低該距離。其有明顯的憂慮^於其將產生一短路路徑，其將造成該電極之間的電旅放電。目此，長期以來一直想要的電極設計，是使其對向表面必須儘可能地平坦，並儘可能地平滑曲線化，藉以避 Z此預期的問題。此外，基於前述相關的〜加曲線所討論的理由’從而擔心到電極間距之縮短’會不利於該輝光放包的電装的產生，維護及品質。此已經是習用的電極設 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 本紙張尺度適财@ g家標準(CNS) Μ規格(加Μ”公爱) 9- 1232480 A7 B7 五、發明説明（7 ) 計及構造之智慧。本發明在關於電極設計及構造上背逆了傳統的智慧。在本發明中，一對交替極性的電極加上複數個“L形”及“7形” 的導電片（fin)突出物來構建，藉以形成所謂的“L7”電極結構。該等突出物會延伸到該相鄰對向電極之間的開放空間，並以交錯方式來配置。該等電極及其交錯的突出物大致形成略為方形的“L7”形狀通道，該等通道具有一個或多個間距或缝隙，例如在一個或多個對角線角落上。一更為擴及的具體實施例中，使用一格柵形式的設計，在其多對的對向極性電極中，每一皆具有突出物，係重疊在一起，使得該突出物會交錯在該電極之間的空間中。該“L7”形狀具有交錯的突出物，其可維持平行的電極配對的對向面之間的電極間距d，但會增加一給定體積内的電極表面積為四倍或更多。眾多可能的突出物/導電片幾何形狀皆可提供甚至更多的單位體積之表面積，其包含連續曲面或如“W”形的表面。一包含本發明的“L7”電極設計的電漿反應器/產生器裝置及方法，其包含一具有内部容積開放的一反應器主體。該反應器主體包含一氣體入口及一氣體出口。較佳的電極裝置是設置為一單元組件，其可被整體地插入並自該反應器的容積内部移除。該電極組件通常是與該反應器主體電氣絕緣。在一開放系統中，該電極組件係包容在該反應器主體的内部之中，並界定了該氣體入口及氣體出口之間再細分的複數個氣體流動路徑。在一靜態或封閉系統中，該電 O:\70\70283-910403.DQC\ 4 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1232480 A7 B7 五、發明説明（8 ) 極組件可依據一所需要的樣式細分或區隔該氣體容積成複數個單元。一與該電極組件連通的電源可在其相鄰的相反極性電極配對之間產生一電極電位，足以在該反應器内點燃及維持一電漿來處理在一選定的氣體。在本發明的一個態樣中，一氣體流係以選定的壓力，流率及溫度來引進該氣體入口，並行經夾於相鄰的該電極表面間細分的流體路徑到詨氣體出口。一具有多個最好至少部份連通的不同區域的電衆被產生並可在該電極的表面上造成該氣體的南效率及完整的化學反應，因此該反應器即對該氣體執行一選定的製程或使用該氣體。在本發明的另一個態樣，該電漿產生器為一包含一氣體的封閉系統。該電漿係形成在該氣體中，例如用來產生照明。在此態樣中，本發明為一電漿產生器。圖式簡單說明圖1所示為一些典型氣體的Pas chen曲線。圖2所示為使用在習用電容耦合平行板電漿反應器中的一對習用地電容耦合平行板電極形式的一部份。圖3所示為根據本發明中一對使用一較佳的“L7”架構的電容耦合平行板電極之一部份。圖4為圖3所示的該對“L7”電極的下視圖。圖5所示為具有包含本發明的一較佳具體實施例的交錯導電片的一堆疊格柵的“L7”電極配對之側面剖視圖。圖6所示為一第一電極的目前較佳的具體實施例之一部份的平面圖，其形成具有圖7的第二電極的的一 “L7”電極配對 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（9 ) ，用於圖5所示的一堆疊格柵的“L7”電極配對。圖7所示為一第二電極的目前較佳的具體實施例之一部份的平面圖，其形成具有圖6的第一電極的的一 “L7”電極配對，用於圖5所示的一堆疊格柵的“L7”電極配對。圖8所示為包含重疊的圖6及7之電極的一較佳的“L7”電極配對之剖視平面圖。圖9所示為包含如圖6-8中所示的一堆疊格柵的“L7”電極配對之較佳的電極組件的側視圖。圖10所示為圖9的較佳電極組件的不同視角的另一個側視圖。圖11所示為使用本發明的一電容耦合平行板氣體電漿反應器的一較佳具體實施例的側視圖。特定具體實施例的說明在此將配合所附圖面來說明本發明的較佳具體實施例。圖2提供的圖片說明為一現今普遍用在幾乎所有習用電漿反應器設計的習用電容耦合平行板電極配對20形式。電極配對20包含第一平板電極22及第二平板電極24。第一及第二平板電極22及24其每一具有第一及第二表面，其每一表面具有一面積A。該第一及第二電極22及24的對向表面係以一固定距離d來分隔或隔開。該等平板電極包含一平行板形式電容的平板，其每一電極係電氣式地耦合到一電源26的相反終端，其可為AC或DC形式，因此，在任何時候，該等電極22及24係為相反的極性形式，使得一電壓電位（V)存在於它們之間，用以在該電極之間的空間中於一氣體流動中 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 - 12 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（1〇) 點燃並維持一輝光放電電漿。一簡單的計算可證明相鄭於該等電極之間的開放空間的整體電極表面積為2A，而在兩個電極之間的空間整體體積為Ad。因此，該電極表面積對體積比為2/d cm-1，對於一共通的電極間距約為1 cm，該表面積對單位體積的比約為2。在先前技藝的’633專利中的表面反應原理係依據在一低壓環境中操作可容易地維持一穩定的輝光放電的知識。藉由最大化該反應器中單位電漿體積的電極表面積，電極表面反應可以最大化。大的表面積提供該氣體在該表面上反應的一大反應場。吸附及附集的氣體分子可以輕易地找到該表面上的每一空位，且全數覆蓋可確保每一離子或電子撞擊該表面時，有很大的機率會產生一化學反應。該輝光放電的點燃及維持係依據該操作壓力及電極間距，如圖1的 Paschen曲線所示。根據經驗法則，大致做法為，對於一平行板電極，該陽極-陰極間距d(cm)及該操作壓力P(Torr)之乘積，即Pd Torr-cm，其值約為1 Torr-cm，對於大多數氣體的最小崩潰或電漿點燃電壓將發生在一電極電位約為 250-350 伏特。舉例而言，對於操作壓力在約500-1000 mTorr，在該平行板電極之間的最佳間距將為約1 cm。如果該操作壓力增加超過此範圍，該間距d將稍微變窄，藉以維持該最佳崩潰或電漿點燃的電壓範圍。但是，如果壓力降低到低於此範圍，該間距d將必須大幅地增加來保持該最佳的崩潰的電壓。換言之，藉由改變所需要的操作壓力，其必須來改變該間 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 - 13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 B7 五、發明説明（11 ) 距d來保持該操作Pd乘積儘可能地接近1，如果需要來維持該崩潰或點燃的電壓儘可能地接近最小值。否則，對於該電源供應的低壓操作，必須能夠提供非常高的電壓，最好是超過1000V。因此，增加該電極間距d為業界多年來所使用的典型方法。舉例而言，用於電漿蝕刻基板的反應離子蝕刻（RIE)法，例如半導體，其使用一電容耦合電極，以及操作壓力範圍在10到100 mTorr。在商用的反應器中，該電極間距d的範圍在5-1 5 cm。此可造成維持一相當低的崩潰電壓，以及減低由自我感應偏壓所導致的高能量電子及離子衝擊而對蝕刻的基板所造成不良的輕射損害。使用較大的電極間距d可克服啟動氣體離子化及電漿點燃及維持的困難，其係由Paschen關係式所控制。但是該較大的電極間距具有不想要的電漿體積增加的效應，藉此需要更大的反應器空間及更多的電極表面積，其會增加相當的費用。為了建構具有相同表面積的電極來在低壓下操作，該電極間距及其體積必須以倍數增加。但是，如果該反應器係設計具有較大表面積的電極，其會排除在較高壓力範圍中的實用性，因為Pd乘積將會在該Paschen曲線的高壓側的增加末端上。目前幾乎所有的基本平行板電漿反應器係根據前述的原理來設計。舉例而言，如果電極間距d約為1 cm，其可相當容易地對於幾乎所有可用的氣體來在約為1 Torr的壓力下產生及維持一輝光放電電漿。類似地，如果該間距d為2 cm， O:\70\70283-910403.DOC\ 4 - 14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝玎

線 1232480 A7 p_______B7 五、發明説明^ 12 ) " '〜'〜 --- 該最佳操作壓力將為〇·5 Τ〇ΓΓ。該Paschen關係也意指出對於二固定的電極間距d，其夠產生及維持_電漿的能力將會= 著操作壓力增加而愈來愈困難，而該最小崩潰電壓將隨著上升的壓力而缓慢增加。相反地，當操作壓力降低時，啟動茲電漿的最小崩潰電壓則快速地增加，其會更為困難地來產生及維持一電漿。當操作壓力增加時，最小崩潰電壓的增加係實際上由以下物理學上的事實來解釋，在較高的操作壓力下，該氣體分子，原子及離子化的離子及電極在该電極之間的空間中的主要自由路程較短。因此，將在激發的分子’原子，離子及電子之間，於該激發的粒子到達該電極之前會發生多重碰撞。在每一碰撞中，一激發的粒子會損失能量，並由一較高的能量狀態轉換到一較低的能量狀態’因此，隨著時間會有愈來愈少可用的具有足夠高的能源狀態的粒子來啟動次級離子化，而次級離子及電子的產生可成為局部化，且更加困難。然後，此狀況將需要較高的外部操作電壓來產生及支援該離子化崩潰過程來維持該電漿。藉由較低的操作壓力，較長的平均自由路程會降低該電極之間的空間中激發的粒子的碰撞次數。在該例中，係由該外部施加電壓（AC或DC)所得到的能量來加速電極之間的主要電子，其在碰撞一氣體分子之前會具有較高的機會碰撞一電極，藉以離子化一中子，並產生更多的次級電子。更快地損失主要電子，連同較少的次級電子的產生，將需要來自外部電源的較高電壓來產生一更強的電場，及較高 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 _ 1 丐 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1232480

能量的電子來保證該離子化過程的啟動，並維持該電漿。但較鬲的場電壓會將電子加速地更快，並縮短在它們損失到該電極之前的時間，藉此而降低了次級電子產生碰撞的機率。因此，當降低操作壓力時，需要來啟動及維持該電漿的最小崩潰電壓即快速地增加。在許多目前的電漿反應器應用中，例如半導體製造應用，該電漿反應器需要在低於100 mTorr的壓力範圍下操作。為了在這樣低的壓力下操作，在這種反應器中的該電極間距必須增大’因而一電漿將被產生及維持在一低於約i〇〇〇V 的a理氣壓。更因為向電壓電漿產生器係比低電壓產生器要昂貴得多。再者，為了發散相同的功率，p==IV ,在較高電壓下操作表示較低的電流將被發散在該電漿中。因為所牽/步的化學反應需要電子交換，較低的電流顯示一較低的化學反應率。因此，為了增進該電漿反應器的效率，其將更佳地是使用一較低的電壓，較高的電流的電漿。同時，其需要保持先前在，633專利中所提出的反應器設計的成功特徵，例如平行板設計，最佳化電極間距，高表面積對體積比，長流動路徑，及細小足跡。圖3及4所示為基本“L7”平行板電極架構，其包含了本發明的基本較佳具體實施例。如下所述，該“L7，，電極配置克服了上述的先前技藝的缺點，而保持了在，633專利中所揭示先前設計的成功特徵。该“L7”電極配置包含一第一平行板電極32及一第二平行板電極34 ,其配置成習用的對向關係。電極32及34係個別 Q:\70\70283-910403.D0C\ 4 Λα 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公羞) 1232480 A7 _ B7 五、發明説明（14 ) 電性連接到一電源36的相反終端，其可為AC或DC形式，並適用於電容耦合平行板電漿反應器。因此，電極32及34係具有相反的極性。每一電極具有一第一面33a，35a及一第二面3 3b，3 5b〇在該較佳具體實施例中，該第一及第二表面係形成一體，並保持直角，雖然可預見其結構及角度關係可能會改變。面33a及35a係彼此間距一固定的距離d，其對向面係彼此平行。類似地，面33b及35b係彼此間距一固定的距離d，其對向面係彼此平行。面33b及3 5b突出或延伸到該平行面33a及35a之間的開放空間，使得面33b的遠處末端靠近面35a，而面3 5b的遠處末端靠近面33a。因此，所述的該 L 7電極配對配置可以形成一大致的方形，或再細分一通道到個別的單元。較佳地是，該通道或單元並不完全地封閉。在一個或多個對角線角落提供有小的缝隙，使得該電極係在面33b的遠處末端與面35a，及面35b的遠處末端與面 3 3 a之間相隔一距離d’。每一面33a，33b，35a及35b的面積皆大致為A。依此方式，該較佳的“L7”電極配置大為增加了表面積對電漿體積比’而維持了相同的電極間距d。舉例而言，由該四個面到方形通道或單元的整體表面積為。整體體積仍維持Ad，如圖2的習用平行板電極配置。因此，該“乙7，，電極配對配置的表面積對體積比大約為4/d cm-i或為習用平行板電極配對配置比例之兩倍。該“L7”電極配對配置在關於平行板電極配對設計上是與習用想法相反。習用的想法是反對將突出延伸物例如面33b O:\70\70283-9l0403.D0C\ 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 A7 ___ B7 五、發明説明（15 ) 及35a到該平行面33a及35a之間的空間中，且當然不會進到與那些表面的鄰近處。該習用想法即為應用在許多反應器中具有南廷壓電位者’在相鄰電極之間將發生電孤。但是，藉由以更進一步的瞭解來重新檢視圖1的Paschen曲線的意義’該“L7”電極設計的發明者已決定了該“L7，，電極所可能的使用的低壓範圍’在角落處的相反極性的電極32及34 之間的間距縫隙d，可做得足夠小，且使得該pd，乘積將僅允許一電漿被產生及維持在縫隙中，其崩潰電壓之值則高於任何电源供應器所能提供者。因此，在那些條件下將不會有電漿存在於縫隙中。此外，在那些操作條件下，可避免電孤及短路的考慮，因為該縫隙間距d，的距離很短，使電子典法充份的加速來造成離子化。一電旅或短路僅會發生在當連績的離子化產生該電極之間的一導電路徑（如同一閃電路徑）。這些條件實際上不能夠存在於低壓的操作條件之下’其中係L7”電極主要要應用的地方。舉例而言，間距縫隙d’ = 0.5 cm，而電極間距d = 2 cm，即可允許電極以低於電源供應電壓1000V及低於0.1 Torr的壓力下操作。當操作壓力增加到一相當高的壓力時，如2 T〇rr，仍會產生並維持一適當的電漿，且有可能包含該縫隙區域，然而，只要該縫隙距離d’被保持地足夠短，即不會在縫隙之間產生電弧或短路。另一個為何本發明人斷定短縫隙距離d，之間的電弧及短路不需擔憂的原因是因為電弧的關鍵需求係一放電的集中點的存在，使彳于在該放電點及該對向電極之間產生一高電 O:\70\70283-9t0403.00C\ 4 ^ I紙張尺度適用巾家標準(CNS) A4規格(21GX297公着） ------— 1232480

4導私路徑。在“L7”電極配對設計中，該電極形成一導電線條，所以其沿著它們之間的整條線（而非一點）皆為一分散式的放私。因此，在預期的操作條件下，不會在電極上的任何一點處累積起足夠的電壓來啟動一場放電，其中該等電子將具有高於崩潰電壓電位的足夠高的電壓電位來離子化電極之間的整個導電路徑。換言之，因為在“L7，，設計中私極之間所產生的電漿係良好分佈在該電極的整個對向表面，在任何給足點，包含最靠近那些電極最接近的角落處之點，疋不會產生足夠的電位，而使得在電極之間的完整導私路徑可被離子化，及發生電弧。因此，雖然與習用的想法相反此處並不考慮電弧及短路。另一個“L7”電極配置的較佳特徵為其本質上提供了該電極配對的較佳垂直表面之間的可變間距。有效間距範圍係由該縫隙間距d’延伸到該電極的對向平行表面之間的距離d ，即面33a及35a，或33b及35b。事實上，在電極之間沿著每一電極的最接近的末端角落到其它的最接近的末端角落之對角線上，即由表面33a相交面33b的點到面35a相交面 35b的點，會有甚至更大的分隔距離。因此，該新的設計本質上提供了電極之間的可變間距來在不同的壓力下容許最佳的運作。該電極設計因此可提供在一廣大的操作條件範圍上來簡單地及有效率地啟動及維持一電聚。再者，如下述的詳細說明，此設計特徵可以進一步地延仲。舉例而言，藉由一角形的電極設計，其具有一較小截面的開放端，然後可得到該封閉端，及進一步可變的間距範園，其可允 O:\70\70283-9i0403.D0C\ 4 . -|g . I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）— ----------— 1232480 A7

許該電漿在能夠容易地啟動該最佳的間距。電漿的操作條件下來選擇其。因此，一簡單點燃的電漿為—簡單維持的電漿，其代表眾“L7”電極設計將允許在一廣範圍的操作條件下來簡單及有效率地點燃及維持電漿。在該“L7”設計及其延伸物固有電極間距的可變性為—有意義的特徵。一旦電漿被點燃之後而在其中具有許多導杏的電子，其成為一導電&，其本身即成為一電極。因此包該電漿本身為-額外的電子源來維持電子損失於該電極上圖5所示為該基本“L7”電極配對設計的延伸到一堆疊的電極配對電極組件架構。因此，圖5所示為四個電極52, 5七= 及58堆疊成一垂直的架構。每一電極具有兩個對向表面，因此電極52具有對向表面52a及52b，電極54具有對向表面 54a及54b，電極56具有對向表面56a及56b，及電極58具有對向表面58a及58b。該等電極堆疊起來使得其表面係彼此平行，因此表面 52a，52b，54a，54b，56a，56b，58a 及 58b 皆彼此平行。電極52及56係共同連接到一適當AC或DC電源供應器60的一個終端，而電極54及58則連接到電源供應6〇的相反終端。因此，在該堆疊的組件中相鄰電極的極性係交錯的’每一堆疊電極的相鄰配對形成一相反極性的配對。因此’電極52及54形成一相反極性配對，電極54及56形成另組配對’電極5 6及5 8又形成另一配對。其可注意到，電極，如54，其相反側，如54a及54b，皆會使用到，其大為增加了在反應器中發生化學反應的電極表面積。與基本 -20- O:\70\70283-910403.D0C\ 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1232480 A7 B7 五、發明説明（18 ) “L7”設計哲學相符的是，每一電極具有複數個導電片或突出物64，其由對向表面呈直角延伸到相鄰電極之間的空間中。因此，該導電片64由電極52的表面52b延伸，導電片64 由相鄰電極5 4的對向表面5 4 a延伸，其每一皆延伸到相鄰電極之間的開放空間中，進入該相鄰電極的鄭近處。如圖所示，有一些理由使其較佳地是使該導電片位在一變換或交錯配置中一電極配對的相鄰電極上。其一為，此可協助來分佈電漿在每一電極配對的相鄰電極之間，其依次協助來保證不會有點離子化來源來造成電極之間的電弧或短路。如以下的進一步解釋，其也可協助來區隔該電漿，來產生品質較佳的電漿，因此而改善了反應效率。再者，其可保證氣體在反應器中的處理可有一長的迴轉流動路徑，其也可改善反應效率。此基本“L7”電極設計的延伸可維持對向於先前平行板電極之表面積對電漿體積比例的改良，並將其效果藉由堆疊電極配對在該反應器容積中而加倍。假設相同的極的相鄰導電片64之間的距離，如電極52為d，而在每一配對中相鄰電極的對向表面之間的距離，如電極52的表面52b及電極54 的表面54a也為d。也假設在每一電極上相鄰導電片之間的表面積為A，而每一導電片的表面積也大約為A。然後在一電極的相鄰導電片所包圍的每一“單元”中，如電極52，及每一配對的相鄰電極之對向平行表面，如表面52b及54a，其整體電極面積為4 A。如同在習用平行板電極設計中，該電極間距係保持在d，因此對於每一單元或通道中的電漿所 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1232480

接收的電極表面積對電漿體積比大約為4/d em_ 1。该“L7”設計哲學可進-步延伸來提供一甚至更高的表面積對體積比，其藉由進—步將大致為方形的“L7，，通道再細分成具有大約為d的間距之立方單元，並加入額外的導電片元件做為自隔。此可使得在—大略為以_ +的電裝獲传大約為6 / d c m · 1的表面對體積比。雖然圖5所示的堆疊“L7”電極組件為截面圖，本技藝的專業人士可瞭解到該電極52_58可以是許多形狀。舉例而言，如下所述，每一電極可為圓形。類似地，雖然該導電片Μ 顯示成截面形狀，其將可瞭解到，該導電片可以是許多不同的形狀，包含平直面，曲面，“U”形，“V”开），开）及角形。再者，該等電極不需要為連續的表面，但可包含一個或多個開口來促進氣體流動。類似地，該導電片64不需要為連續表面，但仍可具有氣體流動的開口及達到電漿流動的目的。另外，該單元的尺寸及幾何形狀可以改變來調變該電漿。例如，電漿強度可根據一需要的圖案來在該等單元之間調變。可產生電漿聚焦及散焦的區域。也可產生電漿格栅及像素。這種調變效應可以做成週期性或根據其它所需要的圖案而定。類似於基本“L7”設計，相鄰電極的導電片64 ,如電極52 及54延伸到該電極配對的對向表面的鄰近處，如表面5以及 54a，但仍維持由一縫隙距離4，來隔開。藉由關於基本“L7，，電極設計所討論的相同理由，如果縫隙距離d，係維持得足 O:\70\70283-910403.DOC\ 4 - 22 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1232480 五、發明説明（2〇夠二’則電極〈間的電派及短路則不是_個考慮因素。，參考圖卜8’所示為較佳的導電以件形式，電極及電 :、且件的列。圖6為_相反極性電極配對的—電極之一部、平面圖如圖5的電極52。圖6所示為電極52的表面，面52b較佳地是，電極52係如圖8所示的圓形。導電片“為平直表面，其可由表面似大致垂直地向外延伸。圖個K圭的導電片形狀之上視圖，即_開放端的角形。圖7所示的角形導電片係由像是圖5中的電極54的表面A =夕卜延伸。如圖8所示，複數個這種角形導電片㈣位在像疋私極54的表面54a之上，所以該平直導電片64係由電極52 勺表面52b延伸，其將會交錯或叉合在該角形導電片料的側邊之間，而環繞相鄰電極52及54的整個表面。因此，圖8為透過-剖面圖來顯示該平直導電片“及該角形導電片料在當圓形m電極52及54，係彼此相_疊時，是如何又口及人錯的。在圖8亦顯示出，每一電極配對的至少一個 ,較佳形<，即此例中的電極52，具有一中央開口8〇來讓氣體流來流過。再如圖8所示，其它電極54的直徑將可略小於啟私極52，來允终氣體流過該電極的邊緣上，並進入下一個堆疊的電極配對。除了藉由插入額外的導電片表面積到電極之間的空間來改善該電極表面積對電漿體積比之外，該導電片也可藉由轉換該電極之間的平坦路徑到多個較窄的路徑來增加該氣體流的流動路徑長度。如前所述，如果所需要的路徑甚至可進一步地由加入額外的導電片元件到該“L7，，形狀的通道 O:\70\70283-910403.D0C\ -23- 1232480

AT ____ B7 五、發明説明（21—) ^ " -— 中’再細分為大略為立方形的單元。該較寬路徑的區隔可明顯地增加氣體流在流經該反應器時所碰到的電極表面積，而不需要增加該反應器的體積或尺寸。此可見於圖9及10 ,其為圖5_8中部份顯示的該種堆疊 “L7”電極組件的不同角度的兩個側視圖。在圖9及1〇中，其可看出該堆疊的電極組件包含一系列交替的堆疊電極92及 94。如圖5所示，電極92係共同連接到一適當電源供應器（未示出）的一終端，而電極94則連接到相反的終端，所以相鄰堆疊的電極92及94係為相反的極性。每一電極92為碟形，其具有一中央開口 96來允許氣體由該堆疊的層到層之間流動。母一電極94也為碟形的，但不具有中央開口。較佳地是’該電極94的直徑係略小於電極92，來允許氣體由該堆疊的層到層之間流經電極94的外緣之上。明顯地，電極 92係透過絕緣間距器或類似者來與電極94絕緣。電極92係形成具有導電片64’其可由每一電極92的每一表面向外垂直延伸到鄰近處，但並不與每一電極92的任一側上相鄰的電極94來接觸。類似地，每一電極94具有角形的導電片64 ，其可由每一電極94的每一表面垂直地向外延伸到鄰近處，但並不與相鄰電極92的表面接觸，不論是在每一電極94 的任一側。再者，該平直及角形導電片64較佳地是交錯的，所以其可交錯或叉合到相鄰電極92及94之間的空間中。以此架構，該進入第一電極92的中央開口 96的氣體流必須遵循複數個較小的路徑，其可漫遊在第一電極92及第一電極94之間的空間中交錯的導電片之間，其係在第一電極94 0:\70\70283-910403.D0C\ 4 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐） 1232480 A7 __ B7 五、發明説明（22 ) 的外緣上流到該堆疊的下一層。在那裏該氣體流經相鄰的第二電極92及94之間的空間中的交錯導電片之間的多個漫遊路徑’到達該第二電極92中的中央開口，並由那裏到達遠堆®的下一層，重複相同的漫遊路徑而穿過該堆疊的每一層，直到行進到最後一層。該電極92及94可使用熟習本技藝之專業人士所熟知的許多適當的導電材料來製成，其在過去已被運用到電漿反應器中。在圖9及1〇中所示的電極92及94中，較佳地是用較低成本不銹鋼製成的架構。當該電源供應器為一射頻形式的供應器時’也可用一導電核心如三明治方式夾入絕緣材料内。本發明的該較佳的堆疊“L7”電極組件架構的進一步好處在於，在電極之間的空間區隔可改善該電漿的品質，因此改善了泫反應器的反應效率。觀念上的突破在於一習用的平行板電極配對可以視為兩條長平行線。基本上，該電漿係形成為該電極之間的空間的中央區域的一塊“板”，並在靠近電極處具有明顯的‘‘盲點，，。具有導電片元件的電極之間的二間區隔可分割該平行板間的盲點。為此目的，在該電極之間區隔該空間的導電片元件可以是具有相同電位的兩片對向板，或為陽極或陰極電極，彼此對向的兩個L形及兩個7形板即做為“ L7，，面對板。該“ L7，，形板的配置可允許在涘通道的中心的電漿“看’’到該等電極的所有面所面對的基本上整個S間，即使該通道的中心正為該電漿產生及維持的地方。此疋因為在該通道中心產生的離子及電子可放射 O:^0\7〇283-91〇4〇3.DOC\ 4 c 本紙張尺^中國國家 1232480 A7 B7 五、發明説明（23 ) 一~ ~- 到所有由每一‘‘單元，，的電極及區隔導電片元件所形成的包覆走道或隔間，而造成化學反應。藉此可大為改善反應效率° 一此外’在延伸的平行板電極反應器中，該電漿係維持成一檢向展開的板面夬在該電極的對向表面之間中產生。此可允許在該電極之間並平行於該電極的空間中的電漿中的明顯橫向展開的化學反應。因為該化學反應係發生在氣相 ’其有可能形成分子叢集及凝結粒子，稱之為“電漿塵，，，其可包含在該氣體流中，並隨著該氣體流離開該反應器。此可造成嚴重的問題，例如在下游的泵浦會遭遇此問題，特別是如果該“電漿塵，，係為侵蝕性或腐蝕性時。藉由將該電漿“板”區隔成個別的單元或段落，本發明可大幅改善對於形成電漿塵的橫向展開的化學反應之控制。事實上，該 “L7”設計可允許設計者相當容易地掌握該流動路徑及隔間數目來提供對於所需要的表面反應及氣相反應平衡的控制。儘管如此，其有時候需要在相鄰的單元或段落中的電漿有一些交流。舉例而言，因為製造公差或其它理由，其在相鄰隔間會有尺寸變化，或其它因素，其會造成在一單元或隔間中形成比相鄰單元或隔間中較弱的電漿。藉由允許在相鄰單元或隔間中的電漿之間的一些交流，可達到一均化效果，其中在相鄰單元或隔間中較強的電漿可以加強在一相鄰單元或隔間中一較弱的電漿。這種交流可透過圖4所示的角落缝隙的使用，或是圖5所示的導電片64及電極52_ 5 8的相鄰表面之間的縫隙來部份或全部地達成。如果需要 O:\70\70283-910403.DQC\ 4 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1232480 A7 ___ B7 五、發明説明（~24 ^ ~ -- 額外的交流，該等導電片的一些或全部皆可在其表面中提供X泥孔。該孔的尺寸當然是依據應用，該導電片及電極本身的尺寸，及所需要的操作參數而定。本發明的較佳“L7”電極架構的又一個好處在於其材料強度的考慮。一電漿的形成及維持可產生相當的熱量。並且 ’孫電極的表面積愈大，該操作電壓愈高，所產生的熱量愈多。因此，該電極需要承受相當的熱變形應力。習用的平行板電極包含相當大的連續板來累積大的熱應力，並傾向於結構變形。這種變形可改變電極間距’並由此改變該電容’電氣特性及電漿性質。在一些較嚴苛的例子中，該結構變形會造成短路。在選擇電極材料時，必須考慮這些因素。相反地，該“L7”電極結構，特別是堆疊的“L7”電極組件結構，其包含許多較小的表面及内連接的成角度的表面’其可提供相較於大型平板之改良的結構支撐及穩定性。也因為該電漿係區分為較小的元件，在該結構上整體累積的熱應力將可降低。該改善的本質性結構強度允許電極使用設計給類似操作參數及條件的習用平板反應器更薄的平板金屬。此依次可造成在該反應器内部容積中更多的空間中對於一給定的小型容積具有更大的表面積，並達到更佳的效能。圖11所示為使用本發明的該較佳“L7，，電極架構之電容耦合平行板電極電漿反應器的側視圖。該反應器11〇具有一外殼來包覆一内部容積（未示出），其中如圖9及1〇所示的該電極組件係安裝成一個單元。該反應器外殼可使用習用的裝 O:\70\70283-9I0403.DOC\ 4 〇7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1232480

發明説明（25 置來開啟及關閉。|果f要的話’該外殼可提供用於空氣的冷卻表面。-氣體人口 115可提供以接收—氣體流以便處 j。一氣體出口 120也可提供該處理的氣體流來離開該反應其也可提供用以連接一適當的電源供應器之終端到該反應器内部的電極之外部電極（未示出），例如圖5所示。圖10及11所示為根據本發明所建構的一氣體電漿反應器如所建構者，該反應器具有一反應室來界定一略成圓柱形的内部容積。該反應器的外部高度約為420 mm，而其直 &約為290 mm。其内部約為305 mm高，直徑為254 mm。該反應室係以鋁製成，並界定了約為15,436 cm3的内部容積。一電極組件，如圖1 〇所示，係以3丨6L不銹鋼製成，其包含6 個碟形的陽極陰極配對。相鄰陽極與陰極之間的間距在靠近該反應器的氣體入口處約為1英吋，並在較靠進該反應器的氣體出口處略為減少，藉以當氣體流經該入口及該出口 <間的電極組件時來增進氣體處理效率。該電極組件之外部尺寸略為小於254 mm，並約為300 mm高。該陽極碟提供了中心孔’而該陰極碟則具有比陽極碟略小的外部尺寸，藉以提供在相鄰陽極陰極配對之間的漫遊氣體流動路徑。在每一陰極的每一表面之周邊有等距離配置的16個號角形的導電片元件，而在每一陰極的每一表面之周邊則有16個等距離配置的板形導電片元件，該板形導電片係交錯在每一號角形導電片之間，並夾於每一號角形導電片的每一腳之間（參見圖8)。該角形導電片及板形導電片之間距及尺寸係大略界定了相鄰陽極與陰極之間該流動路徑的一立方英 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 · 28 _ 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱：) 1232480 A7 B7 五、發明説明（26 ) 吋的片段或細分空間。在該反應器的内部容積中的整體電極面積因此約為27,700 cm2，而電極表面積對體積的比例約為 1.8 〇對於空氣中啟動及維持一電漿的測試已使用前述的反應器針對操作壓力及電壓的範圍進行過測試。這些測試可使用一 Advanced Energy Industries型號 2500E 電源供應器，修正為在100 Khz下操作，來進行測試。藉此修正，該電源供應器的負載約在1 500 W。如測試結果，該反應器已成功地在氣壓達500 Torr之空中，以約1000V及負載阻抗約為 100 ohms的條件啟動並維持一電漿，並能夠在低到約18 mTorr 的氣壓，以約1400V及負載阻抗約1000 ohms下來進行。前述對於本發明的目前較佳具體實施例的說明，係為示範的性質而非限制。對熟習本技藝的專業讀者很明顯可在不背離本發明的精神之下，對該較佳具體實施例進行不同改變及修正。舉例而言，所揭示的不同尺寸皆可改變，並可用不同材料來取代那些所揭示者。對於電極、反應器的反應室、該導電片元件及類似者，皆可選擇不同的幾何形狀，例如“U”，“V”，“W”形，或甚至圓柱形、球形或錐形。因此，本發明實際上可消除先前對於電極幾何及設計的限制。操作參數亦可改變。本發明的範圍並非由該較佳具體實施例的特定細節所界定及限制，而是由後附申請專利範圍來界定及限制。 O:\70\70283-910403.D0C\ 4 - 29 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims

Ι232·^3ι。8442號專利申請案中文申請專利範圍替換本(92年1月）申請專利範圍 2. 3. 4. 5. 7. 一種用於氣體電漿反應器之電極裝置，-其包含·· 複數個陽極及陰柽，每個該等陽極與該陰極皆包含複數個對向表面，其中該等陽極和陰極之表面彼此相對且彼此相隔而在其間界定一氣體的漫遊流動路徑；湓等陽極具有一共同的電氣連接器且該等陰極具有一共同的電氣連接器；以及複數個導電片元件，其連接到該等陽極及該等陰極的對=表面上，並安插在該等對向表面之間的空間中，藉以貫質劃分該漫遊流動路徑。如申請專利範圍第i項之電極裝置，其中該等複數個導電片兀件係配置成具有複數個對向及隔開的表面，藉此增加在該陽極與該陰極之間的容積中的電極表面積。印如申請專利範圍第2項之電極裝置，其中連接到該陽極的孩等複數個導電片元件係與連接到該陰極的導電片元件相交錯。固如申請專利範圍第3項之電極裝置，其中該等複數個導電片兀件、該陽極與該陰極的至少一者之形狀大致 “V，，或，，W，，。巧 u，如申請專利範圍第4項之電極裝置，其中該陽極與係為碟形。 A 如中請專利範圍第i項之電極裝置，其中該等複數個導電片讀係分別由該陽極與該陰極成—個角度向外延伸。一種用於氣體電漿反應器之電極裝置，其包本：一具有複數個第一表面的陽極；訂本纸張尺度適用中国國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 123248〇

K、申請專利範圍 Α8 Β8 C8 D8 一具有複數個弟'一表面的陰極’該等第一和第二表面彼此相面對且彼此相隔開並大致平行以便形成一氣體的漫遊流動路徑；一第一導電片元件’其連接到該等第一表面的一個，並延伸進入該第一表面和該等第二表面的一個之間，該第一導電片元件具有一第三表面；以及一第二導電片元件，其連接到該等第二表面的一個，並延伸進入該第二表面和該等第一表面的一個之間，該第二導電具有一第四表面，該第三及第四表面彼此相面對並相間隔以劃分該漫遊流動路徑。 8·如申請專利範圍第7項之電極裝置，其中該陽極與該陰極大體上為碟形。 9.如申請專利範圍第8項之電極裝置，其具有複數個該第一及第二導電片元件。 10·如申請專利範圍第8項之電極裝置，其中該等複數個第一及第二導電片元件係分別分佈環繞在該陽極與該陰極的周圍。 U·如申請專利範圍第10項之電極裝置，其中該等複數個第一及第二導電片元件係彼此交錯。 12·如申請專利範圍第1丨項之電極裝置，其中：每一該等複數個第一導電片元件包含複數個加長的導電表面而構成該第三表面積，該加長的導電表面内連接到一端’並在另一端開放，形成相鄰表面之間的一空間；本紙張尺度相中目國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱)

裝玎

線六、申請專利範圍每一該等複數個第二導電片元件包含一表面；及 ^t 該等複數個第二導電片元件的一第二導電片元入到每-該等複數個第一導電片元件的相鄰表二:: 該空間中。两 < 間的 13· —種用於氣體電漿反應器之電極組件，其包含· 一陽極〃與一陰極，每一個陽極和陰極具有複數個表面，其中琢等陽極和陰極表面安插有彼此相對的相鄰表面 ’並相隔開以界定一氣體的漫遊流動路徑；一用於該陽極的該等複數個表面的每個之共同電氣連接器和一用於該陰極的該等複數個表面的每個之雨氣連接器；以及 E 複數個導電片元件，其連接到該等複數個表面的對向表面，並置於該等對向表面之間的空間中，藉此實質劃分該漫遊流動路徑。 ^ ⑷如申請專利範圍第13項之電極組件’其中該等複數個導電片兀件係配置有複數個對向且相隔開的表面，藉此增加每一相鄰陽極與陰極之間的容積中之電極表面積。B Μ.如申請專利範圍第14項之電極組件，其中連接到每一該陽極的該等複數個導電片元件係與連接到每一 2 該等複數個導電片元件相交錯。以=申請專利範圍第15項之電極組件，其中該等複數個導电片元件、該等複數個陽極與該等複數個陰極的至少一者的形狀大格為“U，，，“V，，或，，W”形。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公爱） -3- 1232480 B%8 C8 D8 六、申請專利範圍 17. 如申請專利範圍第16項之電極組件，其中該等複數個陽極與該等複數個陰極係大略為碟形。 18. 如申請專利範圍第17項之電極組件，其中該等複數個陽極或該等複數個陰極在該對向表面中具有一開口，用以造成相鄰陽極與陰極之間的氣體流。 19. 如申請專利範圍第1 8項之電極組件，其中該等複數個陽極或該等複數個陰極之直徑係小於另一個的直徑，藉以造成相鄰陽極與陰極之間的氣體流。 20. 如申請專利範圍第13項之電極組件，其中該等複數個導電片元件係分別由該等複數個陽極與該等複數個陰極成一角度地向外延伸。 21. —氣體電漿反應器，其包含：一反應器反應室，其界定一内部體積，並具有一氣體入口及一氣體出口；一電極組件，其置於該内部體積中，並通聯到該氣體入口及該氣體出口，該電極組件可被安插而介於該氣體入口到該氣體出口的氣體流之中，該電極組件包含：複數個交插的陽極與陰極，每一個陽極和陰極具有複數個相隔開的對向表面，以界定一氣體的漫遊流動路徑 f 一用於該陽極的每一個表面的共同電氣連接器和一用於該陰極的每一個表面的共同電氣連接器；以及複數個導電片元件，其連接到該陽極與該陰極的對向表面上，並安插於該等對向表面之間的空間中，藉此劃 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1232480 A8 B8 C8 I~ --— Ds 六、申請專利範圍 --- - 分該漫遊流動路徑。一 22. 如中請專利範圍第21項之氣體電漿反應器，其中該等複數個，电：元件係配置成具有複數個對向且相隔開的表面，藉此增加每一相鄰陽極與陰極之間的體積中該電極表面積。 23. 如申請專利範圍第22項之氣體電漿反應器，丨中連接到該陽極的該等複數個導電片元件係與連接到每—該陰極的該等複數個導電片元件相交錯。 24. 如申請專利範圍第23項之氣體電聚反應器，其中該等複數個導電片元件、該等複數個陽極與該等複數個陰極的至少一者的形狀大略為“U，，，“V，，或，，w，，开j。 25·如申咕專利範圍第24項之氣體電漿反應器，其中該等複數個陽極與該等複數個陰極係大略為碟形，而其中該反應器反應室界定大略為圓柱形的一内部容積。 26·如申請專利範圍第25項之氣體電漿反應器，其中該等複數個陽極或該等複數個陰極在該對向表面中具有一開口 ’用以造成相鄰陽極與陰極之間的氣體流。 27·如申请專利範圍第％項之氣體電漿反應器，其中該等複脑陽極或該等複數個陰極之直徑係小於另一個的直徑 ’藉以造成相鄰陽極與陰極之間的氣體流。 28·如申請專利範圍第21項之氣體電漿反應器，其中該等複數個導電片元件係分別由該等複數個陽極與該等複數個陰極成一角度地向外延伸。 29· 一種氣體電漿產生器，其包含：本紙張尺度適財國s家標準(CNS) A4規格_χ撕公董) 1232480 έβ8 C8 D8 六、申請專利範圍一產生器室，其界定一内部體積；一陽極與一陰極，其放置於該内部體積，並安插於一氣體中，該陽極與陰極相互交插且每一個皆具有複數個相隔開的對向表面，以界定該氣體的一容積；一用於該陽極的每個表面的共同電氣連接器和一用於該陰極的每個表面的共同電氣連接器；以及複數個導電片元件，其連接到該等複數個該陽極與該陰極的該對向表面，並介於該等對向表面之間的空間中，藉此劃分該容積。 30·如申請專利範圍第29項之氣體電漿產生器，其中該等複數個導電片元件係配置成具有複數個對向且相隔開的表面，藉此增加每一相鄰陽極與陰極之間的體積中該電極表面積。 31·如申請專利範圍第30項之氣體電漿產生器，其中連接到該陽極的該等複數個導電片元件係與連接到每一該陰極的該等複數個導電片元件相交錯。 32. —種建構一電漿反應器/產生器之方法，其包含：提供一界定一内部體積的外殼；提供複數個在該外殼内的陽極與陰極；在界定複數個單元的該陽極與該陰極上提供複數個導電片元件；以一選擇的圖案來配置該單元，以便操控在該體積中的一電漿形狀。 33·如申請專利範圍第32項之方法，其包含調整該等單元的 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1232480 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍尺寸來操控在該體積中該電漿的特性。 34. 如申請專利範圍第33項之方法，其中該等單元的尺寸係調整成操控該電漿的聚焦點。 35. 如申請專利範圍第33項之方法，其中該單元的尺寸係調整成操控該電漿的強度。 36. 如申請專利範圍第33項之方法，其中該電漿係被操控成產生一幾何圖案。 37. —種用於氣體電漿反應器的電極裝置，包含：一陽極和一陰極，該陽極和陰極每個具有複數個連續彎曲表面，其中該等陽極和陰極表面相隔開並彼此相面對以於其間界定一氣體的漫遊流動路徑；一用於該等陽極表面的共同電氣連接器和一用於該等陰極表面的共同電氣連接器；以及複數個導電片元件，其連接至該等連續彎曲表面並安插於該等連續彎曲表面之間，藉此實質劃分該漫遊流動路徑。

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