TWI398926B - 具有與磁通通道耦合之電漿室的電漿反應器 - Google Patents

Description

具有與磁通通道耦合之電漿室的電漿反應器

本發明係有關於藉由電漿放電而產生包括離子、自由基、原子及分子的活性氣體之電漿源，以實施固體、粉末和氣體之電漿處理，且更特別而言，係有關於具有與磁通通道相耦合之電漿室的電漿反應器。

電漿放電係使用於氣體激發，以產生諸如離子、自由基、原子及分子的活性氣體。活性氣體係使用於各種領域的應用中，且典型上係使用於諸如蝕刻、沈積及清洗的半導體製程中。

近來，用以製造半導體裝置之晶圓或液晶顯示器(LCD)玻璃基板的尺寸正在加大。因此，需要能高度控制電漿離子能量及處理大面積的可擴張電漿源。

用以產生電漿的電漿源有許多種。例如，典型上會利用使用射頻的電容式耦合電漿源及電感式耦合電漿源。電感式耦合電漿源可依據射頻電源的增加而輕易地增加離子密度，使得適用來得到高密度電漿。

然而，因為與電漿耦合的能量低於所供應的能量，所以電感式耦合電漿法使用高電壓驅動線圈。因此，離子能量很高，於是電漿反應器的內部表面可能因離子轟擊而受損。因離子轟擊所導致之電漿反應器的內部表面之損害會當作電漿處理污染源，以及使電漿反應器的壽命縮短。在降低離子能量的情況中，與電漿相耦合的能量係如此的低，而使得頻繁地關閉電漿放電。因此，難以穩定地保持電漿。

另一方面，在電漿係使用於半導體製程中之處理中，遠距電漿的使用係非常有用的。例如，遠距電漿對於用來清洗處理室或用來剝除光阻的灰化處理係有用的。然而，因為處理室的體積會隨著即將被處理的目標基板之尺寸增加而增加，所以需要可遠端地供應高密度活性氣體之電漿源。對於同時處理複數個基板的多重處理室而言，更需要可遠端地供應高密度活性氣體之電漿源。

因此，本發明係有關提供一種具有與可擴張的磁通通道相耦合之電漿室的電漿反應器，其中電感式耦合能量的傳輸效率增加，以穩定地保持電漿，且確定地得到高密度電漿。

本發明也提供一種具有與可擴張的磁通通道相耦合之基板處理室的電漿反應器，其中電感式耦合能量的傳輸效率增加，以穩定地保持電漿，且確定地得到均勻的高密度電漿。

依據本發明的一技術樣態，提供有一種電漿反應器，包含磁芯，用以形成介於以一距離而彼此面對的磁通入口之間的磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於磁芯周圍；電漿室，具有產生電漿及形成磁通通道的中空區域、氣體入口，電漿氣體係經由氣體入口而注入至中空區域中、及氣體出口，中空區域中所產生的電漿氣體係經由氣體出口而排放；以及電源，係連接至磁通感應線圈，用以供應交流電力，使得磁通感應線圈的電流係由於電源而流動，且用以產生電漿室的中空區域中之電漿的交流(AC)電位係由於藉由磁通感應線圈，於磁通通道中所感應出的磁通量之變化而被感應出。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室的中空區域可包含介於氣體入口與氣體出口之間的單一中空區域。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室的中空區域可包含介於氣體入口與氣體出口之間的兩個或更多個分離的氣流通道。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，磁通通道可形成於單一磁芯的磁通入口之間。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，磁通通道可形成於分離之磁芯的磁通入口之間。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室可包含金屬。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室可包括至少一電氣絕緣區，使得電力不連續性係提供於此金屬中，以便使渦電流最小。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室可包含介電材料。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室的介電材料可包含形成於電漿室的一部分中，即將與磁通道相耦合之介電窗。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電漿室可包含冷卻水供應通道。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，可另包含點火感應線圈，係纏繞於磁芯周圍；以及點火電極，係電氣連接至點火感應線圈，且設置於電漿室中。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，可另包含設置於電源與初級繞組之間的阻抗匹配電路，以實施阻抗匹配。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，電源可在沒有可調整匹配電路之下操作。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，可另包含處理室，以接收及容納在電漿室中所產生的電漿氣體。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，可另包含即將被裝載於處理室上的結構，其中電源係與電漿反應器實際分離，且係藉由射頻纜線而遠端地連接至電漿反應器。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，其中被導引入電漿室中的氣體可選自惰性氣體、反應氣體、及惰性氣體與反應氣體的混合物之群組中。

依據本發明的一實施例之電漿反應器，磁芯的磁通入口可包含分成兩個或更多個部分的表面，且磁通感應線圈係沿著分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞

依據本發明的一實施例之電漿反應器，磁通感應線圈包含：第一感應線圈，係纏繞於磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於磁通入口中的另一磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從電源中接收交流電力，且藉由相位差而使交流電力分開，以將分開的交流電力供應至第一感應線圈及第二感應線圈。

依據本發明的另一技術樣態，提供有一種電漿反應器，包含磁芯，具有以一距離而彼此面對的磁通入口，且用以形成磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於磁芯周圍，且被驅動而接收來自電源的交流電力，以形成介於磁通入口之間的磁通通道；以及基板處理室，係連接至磁通通道，且具有產生電漿放電的中空區域，此基板處理室包含：基板入口，係形成於基板處理室的一側；基板支撐架，用以支撐即將被處理於中空區域中的目標基板；氣體入口；及氣體出口。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，基板支撐架以垂直配置狀態及水平配置狀態的其中之一配置狀態來支撐目標基板。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，可另包含至少一氣體分佈板，係安裝於中空區域中，以面對基板支撐架，且使經由氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向基板支撐架。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，磁芯可包含：第一磁芯，具有第一磁通入口，以形成第一磁通通道；以及第二磁芯，具有第二磁通入口，以形成第二磁通通道；基板處理室可包含：第一基板處理室，係與第一磁通通道相耦合；以及第二基板處理室，係與第二磁通通道相耦合。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，磁通感應線圈可包含第一感應線圈及第二感應線圈，它們係獨立地纏繞於第一磁芯及第二磁芯周圍，以形成第一磁通通道及第二磁通通道。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，磁通感應線圈可包含共同感應線圈，係共同地地纏繞於第一磁芯及第二磁芯周圍，以形成第一磁通通道及第二磁通通道。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，第一磁芯及第二磁芯可具有整體結構及單獨結構的其中之一結構。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，第一基板處理室及第二基板處理室可具有單獨的基板入口，或彼此相連通的基板入口。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，第一基板處理室及第二基板處理室可具有彼此相連通的基板入口，且第一基板處理室中所處理的目標基板係饋送至第二基板處理室。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，磁芯的磁通入口可包含分成至少兩部分的表面，且磁通感應線圈係沿著分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞。

依據本發明的另一實施例之電漿反應器，磁通感應線圈包含：第一感應線圈，係纏繞於磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於磁通入口中的另一磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從電源中接收交流電力，且藉由相位差而使交流電力分開，以將分開的交流電力供應至第一感應線圈及第二感應線圈。

依據本發明的又另一技術樣態，提供有一種電漿反應器，包含：磁芯，具有以一距離而彼此面對的磁通入口，且用以形成磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於磁芯周圍，且被驅動而接收來自電源的交流電力，以形成介於磁通入口之間的磁通通道；以及基板處理室，係連接至磁通通道，且具有產生電漿放電之第一與第二分開的中空區域，此基板處理室包含第一基板入口，待處理的第一目標基板經由第一基板入口而進入及離開第一中空區域；第二基板入口，待處理的第二目標基板經由第二基板入口而進入及離開第二中空區域；第一基板支撐架，用以支撐第一中空區域中的第一目標基板；以及第二基板支撐架，用以支撐第二中空區域中的第二目標基板。

依據本發明的又另一實施例之電漿反應器，可另包含共同的氣體供應單元，用以將處理氣體供應至第一中空區域及第二中空區域；氣體入口，係連接至共同的氣體供應單元；第一氣體出口與第二氣體出口，係分別與第一中空區域及第二中空區域相連通；以及氣體分佈板，係分別安裝成面對第一中空區域中的第一基板支撐架及第二中空區域中的第二基板支撐架，且使經由氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向第一基板支撐架及第二基板支撐架。

依據本發明的又另一實施例之電漿反應器，可另包含第一氣體入口與出口，係與第一中空區域相連通；第二氣體入口與出口，係與第二中空區域相連通；以及氣體分佈板，係分別安裝成面對第一中空區域中的第一基板支撐架及第二中空區域中的第二基板支撐架，且使經由第一氣體入口及第二氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向第一基板支撐架及第二基板支撐架。

依據本發明的又另一實施例之電漿反應器，磁芯的磁通入口可包含分成多個部分的表面，且磁通感應線圈係沿著分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞。

依據本發明的又另一實施例之電漿反應器，磁通感應線圈可包含第一感應線圈，係纏繞於磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於磁通入口中的另一磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從電源中接收交流電力，且藉由相位差而使交流電力分開，以將分開的交流電力供應至第一感應線圈及第二感應線圈。

為了充分了解藉由下面實施例所達成之本發明的優點及目的，以下的說明必須參照附圖及圖式中所含有的說明。對於熟習此項技術者而言，所揭露的實施例之不同變型將顯然可知，但不意謂詳盡的，或限制本發明於所揭露的確切形式。因此，為了清楚說明起見，圖式中之元件的形狀會放大。應該要注意的是，類似參考標號會指配給相同或類似的元件。此外，在本發明的下面說明中，若已知結構的詳細說明及操作會混淆本發明的標的物，則將省略其詳細說明。

(實施例)

在下文中，本發明的實施例將參照附圖來予以說明，以詳細說明依據本發明的實施例之具有與磁通通道相耦合之電漿室的電漿反應器。

圖1為依據本發明的一實施例之電漿反應器的立體圖；圖2A及2B為圖1的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖。

參照圖式，依據本發明的一實施例之電漿反應器10包含具有本體21的電漿室20，以形成產生電漿的中空區域24。包含磁芯31及纏繞於磁芯31周圍的磁通感應線圈32之變壓器30係安裝於電漿室20中。磁通感應線圈32相當於變壓器30的初級繞組。

磁芯31形成介於以一距離而彼此面對的磁通入口34之間的磁通通道。電漿室20係與磁通道相耦合，使得磁通量自產生電漿的中空區域24進入及離開。電漿室20包括氣體入口22，氣體係經由氣體入口22而注入至中空區域24中；及氣體出口23，中空區域24中所產生的電漿氣體係經由氣體出口23而排放。磁通感應線圈32係電連接至電源33，以供應交流(AC)電力。

當由於電源33而使磁通感應線圈32的電流流動時，用以產生電漿室20的中空區域24中之電漿的交流電位係由於藉由磁通感應線圈32，於磁通通道34中所感應出的磁通量之變化而被感應出。所感應出的交流電力實際上完成變壓器30的次級電路。

電源33係藉由可在無阻抗匹配單元之下，控制輸出電壓的射頻(RF)電源來予以實施。另一種是，電源33係藉由具有阻抗匹配單元的射頻電源來予以實施。

被導引入電漿室20中的氣體可選自惰性氣體、反應氣體、及惰性氣體與反應氣體的混合物之群組中。可選擇適用於電漿處理的其他氣體。

圖2C例舉電漿反應器的點火電路之結構。

參照圖2C，點火電極40係設置於電漿室20的中空區域24中。點火電極40係電連接至纏繞於磁芯31周圍的點火感應線圈41。

當高電壓脈衝在電漿放電的初始階段自電源33被施加於初級繞組32時，高電壓被感應至點火感應線圈41，使得排放係在點火電極40之間實施，且實施電漿點火。在點火處理之後，點火電極40及點火感應線圈41彼此會電氣中斷，使得點火電極40並未用來當作電極使用。另外，在點火處理之後，點火電極40及點火感應線圈41彼此不會電氣中斷，使得點火電極40用來當作電極使用。

電漿室20係由如鋁、不鏽鋼、銅及類似物的金屬、如電鍍鋁及鎳電鍍鋁的塗佈金屬、或耐火金屬所組成。特別是，電漿室20包括介電窗區域(未顯示出)，其中與磁通通道34相耦合的部分係由介電材料所組成。介電窗區域可以薄狹縫的形式來予以形成，使得交錯配置介電窗區域及金屬。

另一種選擇是，電漿室20可完全由如石英、陶瓷、及類似物的介電材料所組成，或可由適用於實施希望的電漿處理之另一材料所組成。當電漿室20包括金屬時，為了使渦電流最小，電漿室20會包括至少一電氣絕緣區(未顯示出)，使得電力不連續性係提供於此金屬中。

雖然未顯示於此圖式中，但是電漿室20包括適當位置中的冷卻水供應通道。例如，冷卻水供應通道可安裝於電漿室20與磁芯31之間。

圖3例舉電漿反應器係安裝於處理室上的一例。

參照圖3，電漿反應器10係安裝於處理室40中，以將電漿遠端地供應至處理室40。例如，電漿反應器10可安裝於處理室40的頂部之外側。電漿反應器10自射頻產生器42中接收射頻，當作電源，且藉由氣體供應系統(未顯示出)來接收氣體，以產生活性氣體。

處理室40容納藉由電漿反應器10所產生的活性氣體，以實施預定的電漿處理。處理室40可例如為用以實施沈積製程的沈積室、用以實施蝕刻製程的蝕刻室、或用以剝除光阻的灰化室。處理室40可為用以實施不同的半導體製程之電漿處理室。

特別是，電漿反應器10及供應射頻之當作電源的射頻產生器42係彼此分離。亦即，電漿反應器10為安裝於處理室40上的固定型式，而射頻產生器42為與電漿反應器10分離的分離型式。射頻產生器42的輸出端與電漿反應器10的射頻輸入端係藉由射頻纜線44而彼此遠端地連接。因此，與射頻產生器及電漿反應器係彼此整合成同一單元之習知結構不同的是，電漿反應器10係輕易地安裝於處理室40中，且可改善系統的維護及管理。

依據上述的實施例，電漿室20的本體21包括介於氣體入口22與氣體出口23之間的單一中空區域24。當保持以上所提及的特徵時，可進行下面不同的變型。在下面的變型中，與上述實施例的元件相同之元件係藉由相同參考標號來予以指配，且將省略其說明。

圖4為例舉修改的電漿反應器之一例的立體圖，而圖5A及5B為圖4的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖。

參照圖式，在作為變型的電漿反應器10a中，磁芯31及磁通感應線圈32係與電漿室20相耦合，而成為一對。

對於熟習此項技術者而言，將了解到的是，此類變型可擴張來產生大量的電漿。可擴張的變型係例舉於圖6至13中。

如圖7中所例舉，磁芯31及磁通感應線圈32可與電漿室20的兩側相耦合。圖8及9例舉磁芯31係藉由E型芯來予以實施的一例，及磁通感應線圈32係纏繞於不同位置周圍之一例。在圖10中，磁芯31係藉由PM型芯來予以實施。

圖11例舉電漿室20為特別情況的圓柱形之一例。圖12A及12B為具有圓柱形電漿室20的電漿反應器10g之平視剖面圖及側視剖面圖。磁芯31可藉由具有適用於圓柱形電漿室20的複數個輪輻(spokes)之環形芯來予以實施。輪輻可交錯地予以配置，或彼此對準，如圖13A及13B中所例舉的。

圖14為例舉依據本發明的另一實施例之電漿反應器的立體圖。圖15A及15B為圖14的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖。參照圖式，依據本發明的另一實施例之電漿反應器100具有與依據上述實施例之電漿反應器10的結構實質上相同的結構。然而，電漿室120包括環形本體121。因此，兩個分隔的氣體流道係形成於氣體入口122與氣體出口123之間，且磁芯131於各自的氣體流道處係與環形本體121相連接，使得磁通入口134彼此面對。磁通感應線圈132係纏繞於磁芯131周圍圖16為例舉修改的電漿反應器之一例的透視圖，圖17A及17B為圖16的電漿反應器之分解立體圖及側視剖面圖。參照圖式，在此變型中，磁芯131係藉由PM芯來予以實施。

與上述實施例及其不同的修改類似的是，磁通通道可形成於單一磁芯的磁通入口之間，或不同且分開之磁芯的磁通入口之間。除了以上的變型之外，可有其他的變型，且熟習此項技術者從本發明的精神中了解到此類變型。

圖18為例舉依據本發明的又另一實施例之電漿反應器的立體圖，圖19為圖18的電漿反應器之分解立體圖，而圖20為圖18的電漿反應器之剖面圖。

參照圖18至20，依據本發明的又另一實施例之電漿反應器包括基板處理室210，以處理待處理之目標基板220的電漿。基板處理室210包括產生電漿放電的中空區域211。用於目標基板220的入口及出口之基板入口214係設置於基板處理室210的一側，而用以支撐中空區域211中的目標基板220之基板支撐架213係設置於目標基板220的下側中。例如，目標基板220為用以製造半導體裝置的矽晶圓基板，或用以製造液晶顯示器(LCD)及電漿顯示器的玻璃基板。基板處理室210係由諸如鋁、不鏽鋼、銅等等的金屬、諸如電鍍鋁、鎳電鍍鋁等等的塗佈金屬、或耐火金屬所組成。另一種選擇是，基板處理室210可完全由諸如石英及陶瓷的介電材料所組成，或可由適用於實施所想要的電漿處理之另一材料所組成。當基板處理室210包括金屬時，為了使渦電流最小，基板處理室210會包括至少一電氣絕緣區(未顯示出)，使得電力不連續性係提供於此金屬中。基板處理室210係安裝於磁感應芯240的兩磁通入口232與234之間，以與藉由磁感應芯240所形成的磁通通道236相耦合。磁芯230具有C型結構，其中兩磁通入口232與234係彼此相隔部分距離，以彼此面對，且用以形成磁通通道236。磁感應芯240係纏繞於磁芯230周圍，且係電性連接至電源244且由電源244來予以驅動，以供應交流(AC)電力。磁通入口232與234的磁通入口表面231與233較佳為具有等於或大於基板處理室210的頂部表面與底部表面之面積。因此，設置於基板支撐架213上的目標基板220係完全容納於磁通通道236中。此外，磁感應芯240被驅動而使得中空區域211中所感應出的時變磁場及電場係均勻地分佈於中空區域211上。因此，在中空區域211上得到均勻的高密度電漿。

電源244將射頻經由阻抗匹配單元242而供應至磁感應芯240。然而，電源244可藉由能在無阻抗匹配單元之下，控制輸出電壓的射頻電源來予以實施。基板支撐架213係連接至電源246，以經由阻抗匹配單元248供應偏壓電力，而電氣偏壓。電源246可藉由能在無阻抗匹配單元之下，控制輸出電壓的射頻電源來予以實施。在此實施例中，基板支撐架213具有單一偏壓結構。然而，基板支撐架213可修改成藉由雙重頻率所偏壓的結構，其中會接收不同的射頻而偏壓。

基板處理室210包括氣體入口216及氣體出口218。例如，氣體入口216及氣體出口218係分別設置於基板處理室210的上端及下端，使得氣體從中空區域211的上側流至下側。為了使氣體能更均勻地流動，一個或更多個氣體分佈板250可安裝於中空區域211的上側中，以面對基板支撐架213。經由氣體入口216進入的處理氣體係藉由一個或更多個氣體分佈板250而均勻地分佈，以朝向基板支撐架213注入。包括氣體入口216、氣體出口218、及一個或更多個氣體分佈板250的氣體供應與排放結構可修改成使氣體能在中空區域211中流動，以產生均勻電漿。供應至基板處理室210的處理氣體係選自惰性氣體、反應氣體、及惰性氣體與反應氣體的混合物之群組中。可選擇處理目標基板220之電漿所需的其他氣體。

雖然未顯示於圖式中，但是電漿反應器包括用以防止基板處理室210、磁芯230、及磁感應芯240過熱之冷卻系統。

當處理氣體自氣體源(未顯示出)經由氣體入口216而注入至中空區域211，且自電源244供應射頻，使得驅動磁感應芯240時，用以產生基板處理室210的中空區域211中之電漿的交流電位係由於於磁通通道236中所感應出的磁通量之變化而被感應出，以實施電漿放電。因為磁通入口232與234的磁通入口表面231與233具有等於或大於基板處理室210的頂部表面與底部表面之面積，所以基板處理室210的中空區域211中所感應出的時變磁場及電場係均勻地產生於中空區域211上。因此，在中空區域211上，完全產生均勻的高密度電漿，使得目標基板220為均勻地電漿處理。

圖21為例舉電漿反應器的透視圖，其中修改基板入口的配置，而圖22為電漿反應器的立體圖，其中垂直地修改基板處理室。

參照圖21，依據本發明的此實施例之電漿反應器可組構為具有與在有關基板入口214的上述例子中(見圖19)，基板處理室210與磁芯230彼此相耦合的方向不同之方向的耦合結構。如圖22中所例舉的，依據本發明的此實施例之電漿反應器可被組構成使得目標基板220係在以垂直配置狀態的基板處理室210中來予以處理，而基板處理室210與磁芯230可垂直地予以配置，使得以垂直配置狀態的目標基板220可進入及離開基板處理室210。

圖23至26例舉具有兩個基板處理室之電漿反應器的不同變型。

如圖23及24中所例舉，依據本發明的此實施例之電漿反應器可被組構成使得並列配置或累積兩個基板處理室210a與210b，及兩個磁芯230a與230b，以處理即將並列處理的兩個目標基板220a與220b。另外，如圖25中所例舉的，電漿反應器可包括具有兩對對稱的磁通入口236、237、238、與239，及安裝於磁通入口236、237、238、與239中的兩個基板處理室210a與210b之磁芯230c，使得兩個目標基板220a與220b係並列地做處理。

因而，本發明之電漿反應器的不同變型係藉由使用一個或更多個磁芯，以形成兩個或更多個磁通通道及各自的基板處理室係與各自的磁通通道相耦合，使得兩個或更多個目標基板係並列地做處理而達成。在此情況中，纏繞於一個或更多個磁芯周圍的感應線圈係單獨用於各自的磁芯，以對應於各自的通通通道(見圖23及24)，或單一感應線圈係共同纏繞於兩個或更多個磁芯周圍。另外，在具有兩個或更多個磁通通道的磁芯之情況中(見圖25)，單一感應線圈可纏繞於磁芯周圍，以由兩個或更多個磁通通道所共有。

如圖26中所例舉者，本發明的電漿反應器可被組構成使得兩個或更多個基板處理室210a與210b係串聯連接至磁芯230a與230b，以依序地實施兩個處理。兩個基板處理室210a與210b包括彼此相連通的基板入口255。前基板處理室210a包括基板入口214a，目標基板220經由基板入口214a而自外部載入，後基板處理室210b包括基板入口(未顯示出)，目標基板220經由此基板入口而卸載。因此，第一處理係在前基板處理室210a中實施，而第二處理係在後基板處理室210b中實施。第一與第二處理為彼此不同的基板處理。如所述，兩個或更多個基板處理室210a與210b可串聯地予以配置，以依序處理基板處理。不需說的是，基板饋入裝置必須設置於依序的基板處理室210a與210b之間，以饋入目標基板220。

圖27及28為例舉依據本發明的又另一實施例之電漿反應器的立體圖及剖面圖，而圖29為例舉經修改的電漿反應器之剖面圖，其中基板支撐架彼此面對。

參照圖27及28，依據本發明的又另一實施例之電漿反應器具有與依據首先敘述的實施例之電漿反應器的結構實質上相同的結構與組態。因此，將省略有關相同元件的說明。然而，為了同時處理兩個目標基板220a與220b，此實施例中的電漿反應器包括基板處理室260，其具有兩個單獨的第一中空區域261a與第二中空區域261b，及分別形成於第一中空區域261a與第二中空區域261b中的第一基板入口264a與第二基板入口264b。

基板處理室260係藉由氣體供應單元262而分隔成第一中空區域261a與第二中空區域261b。氣體供應單元262將經由氣體入口266所注入的處理氣體供應至第一中空區域261a與第二中空區域261b。基板處理室260包括分別與第一中空區域261a與第二中空區域261b相連通的第一氣體出口268a與第二氣體出口268b。第一氣體出口268a與第二氣體出口268b分別具有基板支撐架263a與263b。在第一中空區域261a與第二中空區域261b中，一個或更多個氣體分佈板250a與250b係安裝為面對基板支撐架263a與263b。經由的氣體入口266進入的處理氣體係藉由一個或更多個氣體分佈板250a與250b而均勻地分佈，以朝向基板支撐架263a與263b注入。

第一基板支撐架263a與第二基板支撐架263b係分別安裝於與第一中空區域261a與第二中空區域261b中之磁芯230的磁通入口232與234對應的側壁。另一種是，如圖29中所例舉，分割區267係設置於基板處理室260的中央區域，且第一基板支撐架263a與第二基板支撐架263b接觸分割區267為可行的。在此情況中，第一中空區域261a與第二中空區域261b係形成為具有各自的氣體入口266a與266b，而氣體分佈板250a與250b係分別安裝於第一中空區域261a與第二中空區域261b中，以面對第一基板支撐架263a與第二基板支撐架263b。第一基板支撐架263a與第二基板支撐架263b經由各自的組抗匹配單元242a與242b，而自電源244a與244b中接收偏壓電力，而電氣偏壓。

圖30及31為例舉具有多重分隔磁通入口的磁通入口表面之結構的磁芯之立體圖。

參照圖30及31，本發明的電漿反應器中所使用的磁芯230係組構成使得磁通入口232與234的磁通入口表面213與233係分隔成兩個或更多個部分，且感應線圈240係沿著所分隔的磁通入口232與234的分隔凹部280來予以纏繞。例如，磁通入口232與234的分隔結構具有如圖30中所例舉的四個分隔部分，或如圖31中所例舉的十六個分隔部分。

圖32為磁通入口的部分立體圖，其例舉將感應線圈纏繞於磁通入口周圍之方法的一例。

如圖32中所例舉者，感應線圈240可以交叉形狀，沿著所分隔的磁通入口232與234的分隔凹部280來予以纏繞。在此情況中，帶型繞組可用來當作感應線圈240。此外，感應線圈240可包括纏繞於一磁通入口232的周圍之第一感應線圈240a，及纏繞於另一磁通入口234的周圍之第二感應線圈240b，且分隔電源供應器247將藉由相位差所分開的電力供應至第一感應線圈240a與第二感應線圈240b。例如，分隔電源供應器247藉由180度的相位差來分隔電力，以供應分隔電力。

當分隔電力藉由相位差而供應至第一感應線圈240a與第二感應線圈240b時，第一感應線圈240a與第二感應線圈240b用來當作電容式耦合電極。因此，在基板處理室的中空區域中，電漿係由於電感式耦合與電容式耦合來予以產生。因此可得到均勻且高密度的電漿。在此情況中，因為電容式耦合能量係由控制相位差來予以控制，所以可調整基板處理室的中空區域中所產生之電漿的離子能量。此情況可應用於本發明之又另一實施例及變型。

如以上所述，依據本發明之具有與磁通通道相耦合的電漿室之電漿反應器，磁芯的磁通入口之表面係設置於電漿室的中空區域中，使得中空區域中所產生的電漿非常均勻且磁通量的損失很小。因此，電感式耦合能量的傳輸速率很高。因此，確定地得到均勻且高密度的電漿。此外，在額外用來當作電容式耦合方法之結構中，可輕易地調整電漿的離子能量。再者，電漿反應器的整體結構具有產生大尺寸電漿的結構，且具有良好的可擴張性。

本發明已使用較佳範例的實施例來予以說明。然而，要了解到的是，本發明的範圍不受限於揭露的實施例。反之，意謂本發明的範圍包含熟習此項技術者能使用目前已知或未來的技術及等效內之不同修飾及其他配置。因此，應該給予申請專利範圍的範圍最廣的解譯，以包含所有此種修飾及類似配置。

10．．．電漿反應器

10a．．．電漿反應器

10c．．．電漿反應器

10d．．．電漿反應器

10e．．．電漿反應器

10f．．．電漿反應器

10g．．．電漿反應器

20．．．電漿室

21．．．本體

22．．．氣體入口

23．．．氣體出口

24．．．中空區域

30．．．變壓器

31．．．磁芯

32．．．磁通感應線圈

33．．．電源

34．．．磁通入口

40．．．點火電極

41．．．點火感應線圈

42．．．射頻產生器

44．．．射頻纜線

100．．．電漿反應器

100a．．．電漿反應器

120．．．電漿室

121．．．環形本體

122．．．氣體入口

123．．．氣體出口

131．．．磁芯

132．．．磁通感應線圈

134．．．磁通入口

210．．．基板處理室

210a．．．基板處理室

210b．．．基板處理室

211．．．中空區域

213．．．基板支撐架

214．．．基板入口

214a．．．基板入口

216．．．氣體入口

218．．．氣體出口

220．．．目標基板

220a．．．目標基板

220b．．．目標基板

230．．．磁芯

230a．．．磁芯

230b．．．磁芯

230c．．．磁芯

231．．．磁通入口表面

232．．．磁通入口

232a．．．磁通入口

232b．．．磁通入口

233．．．磁通入口表面

234．．．磁通入口

234a．．．磁通入口

234b．．．磁通入口

236．．．磁通通道

237．．．磁通入口

238．．．磁通入口

239．．．磁通入口

240．．．磁感應芯

240a．．．第一感應線圈

240b．．．第二感應線圈

242．．．阻抗匹配單元

242a．．．阻抗匹配單元

242b．．．阻抗匹配單元

244．．．電源

244a．．．電源

244b．．．電源

246．．．電源

247．．．分隔電源供應器

248．．．阻抗匹配單元

250a．．．氣體分佈板

250b．．．氣體分佈板

255．．．基板入口

260．．．基板處理室

261a．．．第一中空區域

261b．．．第二中空區域

262．．．氣體供應單元

263a．．．基板支撐架

263b．．．基板支撐架

264a．．．基板入口

264b．．．基板入口

266．．．氣體入口

266a．．．氣體入口

266b．．．氣體入口

267．．．分割區

268a．．．第一氣體出口

268b．．．第二氣體出口

280．．．分隔凹部

對於一般熟習此項技術者而言，本發明之以上及其他的特性及優點將藉由詳細說明參照附圖的較佳實施例而變成更顯然可知，其中：圖1係依據本發明的一實施例之電漿反應器的立體圖；圖2A及2B係圖1的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖；圖2C例舉電漿反應器的點火電路之結構；圖3例舉電漿反應器係安裝於處理室上的一例；圖4係例舉經修改的電漿反應器之一例的立體圖；圖5A及5B係圖4的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖；圖6至10例舉磁芯與初級繞組之間之不同變型的耦合；圖11係例舉具有圓柱形產生器本體之電漿反應器的立體圖；圖12A及12B係圖11的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖；圖13A及13B例舉具有輪輻的環形芯之安裝的變型；圖14係例舉依據本發明的另一實施例之電漿反應器的立體圖；圖15A及15B係圖14的電漿反應器之平視剖面圖及側視剖面圖；圖16係例舉經修改的電漿反應器之一例的立體圖；圖17A及17B係圖16的電漿反應器之分解立體圖及側視剖面圖；圖18係例舉依據本發明的又另一實施例之電漿反應器的立體圖；圖19係圖18的電漿反應器之分解立體圖；圖20係圖18的電漿反應器之剖面圖；圖21係例舉電漿反應器的立體圖，其中修改基板入口的配置；圖22係電漿反應器的立體圖，其中垂直地修改基板處理室；圖23至26例舉具有兩個基板處理室的電漿反應器之不同的變型；圖27及28係例舉依據本發明的又另一實施例之電漿反應器的立體圖及剖面圖；圖29係例舉經修改的電漿反應器之剖面圖，其中基板支撐架彼此面對；圖30及31係例舉具有多重分隔磁通入口的表面之結構的磁芯之立體圖；以及圖32係磁通入口的部分立體圖，其例舉將感應線圈纏繞於磁通入口周圍之方法的一例。

20．．．電漿室

21．．．本體

24．．．中空區域

30．．．變壓器

31．．．磁芯

32．．．磁通感應線圈

33．．．電源

34．．．磁通入口

Claims (34)

1. 一種電漿反應器，包含：磁芯，用以形成介於以一距離而彼此面對的磁通入口之間的磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於該磁芯周圍；電漿室，具有產生電漿及形成該磁通通道的中空區域、氣體入口，電漿氣體係經由該氣體入口而注入至該中空區域中、及氣體出口，該中空區域中所產生的該電漿氣體係經由該氣體出口而排放；以及電源，係連接至該磁通感應線圈，用以供應交流電力，使得該磁通感應線圈的電流係由於該電源而流動，且用以產生該電漿室的該中空區域中之該電漿的交流(AC)電位係由於藉由該磁通感應線圈，於該磁通通道中所感應出的磁通量之變化而被感應出。
2. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該電漿室的該中空區域包含介於該氣體入口與該氣體出口之間的單一中空區域。
3. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該電漿室的該中空區域包含介於該氣體入口與該氣體出口之間的兩個或更多個分離的氣流通道。
4. 如申請專利範圍第2或3項之電漿反應器，其中該磁通通道係形成於單一磁芯的磁通入口之間。
5. 如申請專利範圍第2或3項之電漿反應器，其中該磁通通道係形成於分離之磁芯的磁通入口之間。
6. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該電漿室包含金屬。
7. 如申請專利範圍第6項之電漿反應器，其中該電漿室包括至少一電氣絕緣區，使得電力不連續性係提供於該金屬中，以便使渦電流最小。
8. 如申請專利範圍第4項之電漿反應器，其中該電漿室包含介電材料。
9. 如申請專利範圍第8項之電漿反應器，其中該電漿室的該介電材料包含形成於電漿室的一部分中，即將與該磁通道相耦合之介電窗。
10. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該電漿室包含冷卻水供應通道。
11. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，更包含：點火感應線圈，係纏繞於該磁芯周圍；以及點火電極，係電氣連接至該點火感應線圈，且設置於該電漿室中。
12. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，更包含設置於電源與初級繞組之間的阻抗匹配電路，以實施阻抗匹配。
13. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該電源係在沒有可調整匹配電路之下操作。
14. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，更包含處理室，以接收及容納在該電漿室中所產生的電漿氣體。
15. 如申請專利範圍第14項之電漿反應器，更包含即將被裝載於該處理室上的結構，其中該電源係與該電漿反應器實際分離，且係藉由射頻纜線而遠端地連接至該電漿反應器。
16. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中被導引入該電漿室中的該氣體係選自惰性氣體、反應氣體、及該惰性氣體與該反應氣體的混合物之群組中。
17. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該磁芯的該等磁通入口包含分成兩個或更多個部分的表面，且該磁通感應線圈係沿著該等分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞
18. 如申請專利範圍第1項之電漿反應器，其中該磁通感應線圈包含：第一感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的另一磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從該電源中接收該交流電力，且藉由相位差而使該交流電力分開，以將該分開的交流電力供應至該第一感應線圈及該第二感應線圈。
19. 一種電漿反應器，包含：磁芯，具有以一距離而彼此面對的磁通入口，且用以形成磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於該磁芯周圍，且被驅動而接收來自該電源的交流電力，以形成介於磁通入口之間的磁通通道；以及基板處理室，係連接至該磁通通道，且具有產生電漿放電的中空區域，該基板處理室包含：基板入口，係形成於該基板處理室的一側；基板支撐架，用以支撐即將被處理於該中空區域中的目標基板；氣體入口；及氣體出口。
20. 如申請專利範圍第19項之電漿反應器，其中該基板支撐架以垂直配置狀態及水平配置狀態的其中之一配置狀態來支撐該目標基板。
21. 如申請專利範圍第19項之電漿反應器，更包含至少一氣體分佈板，係安裝於該中空區域中，以面對該基板支撐架，且使經由該氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向該基板支撐架。
22. 如申請專利範圍第19項之電漿反應器，其中該磁芯包含：第一磁芯，具有第一磁通入口，以形成第一磁通通道；以及第二磁芯，具有第二磁通入口，以形成第二磁通通道；該基板處理室包含：第一基板處理室，係與該第一磁通通道相耦合；以及第二基板處理室，係與該第二磁通通道相耦合。
23. 如申請專利範圍第22項之電漿反應器，其中該磁通感應線圈包含第一感應線圈及第二感應線圈，它們係獨立地纏繞於該第一磁芯及該第二磁芯周圍，以形成該第一磁通通道及該第二磁通通道。
24. 如申請專利範圍第22項之電漿反應器，其中該磁通感應線圈包含一共同感應線圈，係共同地纏繞於該第一磁芯及該第二磁芯周圍，以形成該第一磁通通道及該第二磁通通道。
25. 如申請專利範圍第22項之電漿反應器，其中該第一磁芯及該第二磁芯具有整體結構及單獨結構的其中之一結構。
26. 如申請專利範圍第22項之電漿反應器，其中該第一基板處理室及該第二基板處理室具有單獨的基板入口，或彼此相連通的基板入口。
27. 如申請專利範圍第22項之電漿反應器，其中該第一基板處理室及該第二基板處理室具有彼此相連通的基板入口，且該第一基板處理室中所處理的該目標基板係饋送至該第二基板處理室。
28. 如申請專利範圍第19項之電漿反應器，其中該磁芯的該等磁通入口包含分成至少兩部分的表面，且該磁通感應線圈係沿著該等分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞。
29. 如申請專利範圍第19項之電漿反應器，其中該磁通感應線圈包含：第一感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的另一個磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從該電源中接收該交流電力，且藉由相位差而使該交流電力分開，以將該分開的交流電力供應至該第一感應線圈及該第二感應線圈。
30. 一種電漿反應器，包含：磁芯，具有以一距離而彼此面對的磁通入口，且用以形成磁通通道；磁通感應線圈，係纏繞於該磁芯周圍，且被驅動而接收來自該電源的交流電力，以形成介於磁通入口之間的磁通通道；以及基板處理室，係連接至該磁通通道，且具有產生電漿放電之第一與第二分開的中空區域，該基板處理室包含第一基板入口，待處理的第一目標基板經由該第一基板入口而進入及離開該第一中空區域；第二基板入口，待處理的第二目標基板經由該第二基板入口而進入及離開該第二中空區域；第一基板支撐架，用以支撐該第一中空區域中的該第一目標基板；以及第二基板支撐架，用以支撐該第二中空區域中的該第二目標基板。
31. 如申請專利範圍第30項之電漿反應器，更包含共同的氣體供應單元，用以將處理氣體供應至該第一中空區域及該第二中空區域；氣體入口，係連接至該共同的氣體供應單元；第一氣體出口與第二氣體出口，係分別與該第一中空區域及該第二中空區域相連通；以及氣體分佈板，係分別安裝成面對該第一中空區域中的該第一基板支撐架及該第二中空區域中的該第二基板支撐架，且使經由該氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向該第一基板支撐架及該第二基板支撐架。
32. 如申請專利範圍第30項之電漿反應器，更包含第一氣體入口與出口，係與該第一中空區域相連通；第二氣體入口與出口，係與該第二中空區域相連通；以及氣體分佈板，係分別安裝成面對該第一中空區域中的該第一基板支撐架及該第二中空區域中的該第二基板支撐架，且使經由該第一氣體入口及該第二氣體入口所導引入之即將被注入的處理氣體均勻地分佈朝向該第一基板支撐架及該第二基板支撐架。
33. 如申請專利範圍第30項之電漿反應器，其中該磁芯的該等磁通入口包含分成多個部分的表面，且該磁通感應線圈係沿著該等分開的磁通入口之分隔凹部來予以纏繞。
34. 如申請專利範圍第30項之電漿反應器，其中該磁通感應線圈包含：第一感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的其中之一磁通入口；第二感應線圈，係纏繞於該等磁通入口中的另一個磁通入口；以及分隔電源供應器，用以從該電源中接收該交流電力，且藉由相位差而使該交流電力分開，以將該分開的交流電力供應至該第一感應線圈及該第二感應線圈。