TWI460017B - 於電暈放電離子化棒中自氣體離子分離污染物 - Google Patents

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Description

於電暈放電離子化棒中自氣體離子分離污染物 【相關申請案】
本申請案係根據美國專利法35 U.S.C. 119(e)請求同時待審理的美國專利申請案第61/337,701號的優惠，其係於2010年2月11日申請，且發明名稱為「將污染物自電暈放電離子化機之氣體離子中分離」(“Separating Contaminants From Gas Ions In Corona Discharge Ionizers”)；本申請案係美國專利申請案第12/799,369號的部份延續申請案(Continiation-in-part)，其依序請求美國專利臨時申請案第61/214,519號、第61/276,792號、第61/279,784號、第61/337,701號的優先權，美國專利臨時申請案第61/214,519號係於2009年4月24日申請，且發明名稱為「分離電暈放電離子化機中之微粒與氣體離子」(“Separating Particles and Gas Ions in Corona Discharge Ionizers”)；美國專利臨時申請案第61/276,792號係於2009年9月16日申請，且發明名稱為「分離電暈放電離子化機中之微粒與氣體離子」(“Separating Particles and Gas Ions in Corona Discharge Ionizers”)；美國專利臨時申請案第61/279,784號係於2009年10月26日申請，且發明名稱為「利用離子化氣流來覆蓋大區域」(“Covering Wide Area With Ionized Gas Streams”)；美國專利臨時申請案第61/337,701號係於2010年2月11日申請，且發明名稱為「於電暈放電離子化棒中自氣體離子分離污染物」(“Separating Contaminants From Gas Ions In Corona Discharge Ionizers”)。上述申請案的全部內容將以引用方式併入本案(Incorporated by Reference)。
本發明係有關於一種利用電暈放電來產生氣體離子之靜電中和裝置的領域。更具體而言，本發明係導向一種在乾淨(clean)或超乾淨(ultra clean)環境下產生乾淨離子化氣流來中和電荷的技術，這些乾淨或超乾淨環境係例如為一般於半導體、電子產品與藥物製造以及類似製程與應用所遭遇的環境。
在乾淨環境中的製程或操作係特別傾向於在所有的電性隔離表面上產生和累積靜電。這些電荷產生了不受歡迎的電場，這些電場會吸引大氣中的懸浮微粒至表面上，並在介電質中產生電應力(electrical stress)，且在導體或半導體材料中誘發電流，並開始在製造環境中放電及產生電磁干擾(Electromagnetic Interference；EMI)。
解決這些靜電危害的最有效率方式為提供離子化氣流至上述的帶電表面。此種形式的氣體離子化可允許不受歡迎電荷的有效補償或中和，並因此削減與不受歡迎電荷相關的污染物、電場以及EMI效應。用來產生氣體離子化的一種習知方式被稱為電暈放電(corona discharge)。基於電暈的離子化器(請參照例如：美國專利公開案第20070006478號、日本專利公開案第2007048682號)係值得使用的，此係因為其在小空間係有能源與離子化效率的。然而，這種電暈放電裝置的一個已知缺點為高電壓離子化電極/射極(具有細小線狀或尖銳點狀之形狀)會與所欲的氣體離子一起產生不受歡迎的污染物。電暈放電也會促進微小滴之水氣的形成，例如於環境空氣中之水氣形成。
固態污染性副產物的形成亦可由環境空氣/氣體大氣中與電暈放電相關的化學反應和/或射極表面的侵蝕所造成。表面侵蝕為電暈放電期間中，射極材料的飛濺(spatter)和蝕刻所造成的結果。具體而言，當負電性的氣體，例如空氣，出現在電暈中時，電暈放電會製造氧化反應。結果產生了電暈副產物，這些電暈副產物之形態為不受歡迎的氣體(例如臭氧、氮氧化物)以及在射極尖端上的固態沉積物。為了這個原因，習知用來減少發射污染微粒的做法為使用由強力抗腐蝕性材料所製成的射極。然而，此方法有自己的缺點：它通常需要使用的射極材料，例如鎢，此射極材料不適合技術製程，例如半導體製造製程。在半導體矽晶圓製造期間用來中和電荷的較佳離子化器矽射極並不具有所需的蝕刻與侵蝕抗性。
用來減少電暈離子化器之射極侵蝕與氧化效應的另一 個習知方法為利用乾燥清潔空氣(Clean Dry Air；CDA)、氮氣等氣體的氣流流動/流鞘(flow sheath)來持續地環繞射極，而氣流流動/流鞘係與主氣流同向流動。習知流鞘係由氣源所提供，如日本專利公開案第2006236763號和美國專利前案第5,847,917號案所描述與繪示。
美國專利公告案第5,447,763號案之矽離子射極電極和美國專利公告案第5,650,203號案之矽離子射極電極係揭露相關的射極結構，而這些專利案的全部內容將以引用方式併入本案。為了避免半導體晶圓的氧化，製造者利用了如氬氣、氮氣之正電性(Electropositive)氣體。在此兩前案中，污染性微粒係伴隨電暈離子化而產生，而在後者中射極侵蝕被電子放射和電子撞擊所惡化。這些微粒係與相同的氣體流鞘一起移動，且能夠污染電中性的物體。因此，在此架構下，一個問題的解決竟又製造了另一個問題。
操作於環境空氣或氣體中之交流在線(AC in-line)離子化機與交流或直流/脈衝直流離子化機之間有一些重要的差異：在線離子化機之單一射極係與周圍大氣(或氣體)隔離，而沒有來自帶電物體之電場來影響離子化單元。
相對地，周圍的離子化機射極「看到」來自帶電物體之電場，而此電場參與離子雲移動。再者，周圍離子化機中的射極並未與周圍大氣或氣體隔離。因此，在周圍的離子化機中，僅靠真空流(vacuum flow)並無法解決射極污染的問題。事實上，離子化機內的真空流可對環境 空氣的一部分產生拖曳效果(吸取)，其接著可在射極點附近造成一種殘屑的累積，此現象被稱為「模糊球(fuzz ball)」。
本發明可藉由提供超乾淨離子化棒來滿足上述的需求以及克服上述與前案相關之缺點及其他缺點，超乾淨離子化棒係提供一或多個下述之優點：(1)提供帶電中和目標/物體之靜態中和，而不使目標/物體暴露於離子化棒中由電暈放電電極必然產生的大量微粒污染物質下；(2)提供帶電中和目標/物體之靜態中和，而不使目標/物體暴露於因離子化棒之電暈放電而必然產生的化學反應所造成的大量副產物氣體(例如，臭氧、氮氧化物等)下；(3)避免或減少模糊球(fuzzy ball)和/或其他殘屑在離子化棒的電暈放電電極處形成/污染，以藉此延長電暈放電電極之免維修期間(maintenance-free time)；及(4)藉由結合空氣(氣體)協助技術和/或多頻電暈離子化技術來改善離子到帶電中和目標/物體的傳遞。
根據本發明之離子化棒可包含具有與交流高電壓電源供應器(High Voltage Power Supplies；HVPS)相容之交流離子化電極的單一殼體組件，或是可供選擇地，包含具有與HVPS相容之交流離子化電極的多個殼體。另外可供選擇的是，根據本發明之離子化棒可同時包含與正電 性直流HVPS相容之專用正電性電極以及與負電性直流HVPS相容之專用負電性電極。
本發明之離子化棒所具有的態樣可將乾淨離子化氣流導向帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場。本發明之離子化棒可接收未離子化氣流，將污染性氣流自帶電中和目標抽離，以及接收足以在多個電極上誘發電暈放電之離子化電位。本發明之離子化棒可包含至少一氣體通道和至少一排氣通道。氣體通道係接收未離子化氣流，以及引導乾淨離子化氣流朝向帶電中和目標。排氣通道係從離子化棒排出污染性氣流，並使污染性氣流遠離帶電中和目標。本發明之離子化棒也包含多個殼體組件，每一殼體組件包含殼體、至少一離子化電極以及至少一排氣口。殼體可具有與氣體通道氣體連通之開口，以使未離子化氣流之一部分進入殼體。離子化電極可具有尖端，此尖端係根據離子化電位的施加來產生電漿區域，此電漿區域包含離子和污染性副產物。離子化電極可設置於殼體中，以使尖端自殼體開口陷入一段距離，此距離一般至少等於電漿區域的尺寸，藉此，所產生之離子之至少一實質部份(substantial portion)係遷移進入未離子化氣流，以藉此來形成乾淨離子化氣流，乾淨離子化氣流被非離子化電場所吸引而向帶電中和目標移動。離子化電極也可設計為延伸的細線或鋸齒刀。排氣口係氣體連通至排氣通道及殼體，以造成一氣壓於該殼體內及該殼體開口的鄰近區域中，該氣壓係低於位在 該殼體外側及該殼體開口之該鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，藉此，未離子化氣流之一部份係流入至殼體中並將污染性副產物之至少一實質部份掃入被排氣通道排出之污染性氣流。
在相關的態樣中，本發明可被導向至一離子化棒，此離子化棒係將乾淨離子化氣流導向帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場。本發明之離子化棒係接收未離子化氣流，將污染性氣流自帶電中和目標抽離，接收足以在正電性離子化電極上誘發電暈放電之正電位，以及接收足以在負電性離子化電極上誘發電暈放電之負電位。本發明之離子化棒的態樣係具有至少一氣體通道與至少一排氣通道。氣體通道係接收未離子化氣流，以及引導乾淨離子化氣流朝向帶電中和目標。排氣通道係從離子化棒排出污染性氣流，並使污染性氣流遠離帶電中和目標。
在此態樣中，本發明之離子化棒也可包含至少一正電性殼體組件。正電性殼體組件具有正電性殼體以及至少一正電性離子化電極。此正電性殼體具有與氣體通道氣體連通之開口，以使未離子化氣流之一部分進入正電性殼體。正電性離子化電極具有尖端，此尖端係根據正電性離子化電位的施加來產生電漿區域，此電漿區域包含離子和污染性副產物，正電性離子化電極係設置於正電性殼體中，以使尖端自殼體開口陷入一段距離，此距離一般至少等於電漿區域的尺寸，藉此，所產生之離子之 至少一實質部份係遷移進入未離子化氣流，以藉此來形成乾淨離子化氣流，乾淨離子化氣流係被非離子化電場所吸引而向帶電中和目標移動。正電性殼體組件也可包含至少一排氣口。排氣口係氣體連通至排氣通道及正電性殼體，以造成一氣壓於正電性殼體內及正電性殼體之殼體開口的鄰近區域中，此氣壓係低於位在殼體外側及殼體開口之鄰近區域中之未離子化氣流的氣壓，藉此未離子化氣流之一部份係流入至正電性殼體中並將污染性副產物之至少一實質部份掃入被排氣通道排出之污染性氣流。
在此態樣中，本發明之離子化棒也可包含至少一負電性殼體組件。負電性殼體組件具有負電性殼體以及至少一負電性離子化電極。此負電性殼體具有與氣體通道氣體連通之開口，以使未離子化氣流之一部分進入負電性殼體。負電性離子化電極具有尖端，此尖端係根據負電性離子化電位的施加來產生電漿區域，此電漿區域包含離子和污染性副產物，負電性離子化電極係設置於殼體中，以使尖端自殼體開口陷入一段距離，此距離至少一般等於電漿區域的尺寸，藉此，所產生之離子之至少一實質部份係遷移進入未離子化氣流，以藉此來形成乾淨離子化氣流，乾淨離子化氣流係被非離子化電場所吸引而向帶電中和目標移動。負電性殼體組件也可包含至少一排氣口。排氣口係氣體連通至排氣通道及負電性殼體，以造成一氣壓於負電性殼體內及負電性殼體之殼體 開口的鄰近區域中，此氣壓係低於位在殼體外側及殼體開口之鄰近區域中之未離子化氣流的氣壓，藉此未離子化氣流之一部份係流入至負電性殼體中並將污染性副產物之至少一實質部份掃入被排氣通道排出之污染性氣流。
自然地，本發明之上述方法係特別適用於本發明之上述裝置中。類似地，本發明之裝置可良好地適用於進行本發明上述之方法。
本發明之多個其他優點和特徵可透過下方較佳實施例之詳細描述、申請專利範圍、附加的圖式來使本領域中具有通常知識者所了解。
較佳之超乾淨交流電暈離子化棒100的發明概念係繪示於第1a圖之部分剖面示意圖。如其中所繪示，較佳的線形離子化棒100可包含複數個線狀設置之殼體組件20(每一個殼體組件具有離子化電極5和殼體4)，這些殼體組件20被複數個噴頭29所分開，噴頭29係與未離子化空氣/氣體通道2’氣流相通(gas communication)且被導向帶電中和目標T。噴頭29可幫助傳送正離子11/負離子10至帶電中和目標T上。另外，離子化棒100可包含低壓排氣通道14。排氣通道14可連接至工具內(in-tool)/自產(production)真空管線(未繪示)、內建真空源(未繪示) 或習知技術中可用來維持一氣壓之許多類似設置中的任一者，其中此氣壓係小於射極殼孔洞7附近之氣體壓力以及小於射極殼體4外部的氣體壓力。通道2’可連接至高壓氣體源(未繪示)，此高壓氣體源可針對每一個離子化器和/或未離子化噴頭29/29’，以範圍介於0.1至20.00公升/每分鐘之流量來供應乾淨的未離子化氣流3至通道2’。然而，在範圍約0.1至10.00公升/每分鐘之內的流率是最佳的。氣體可為乾淨的乾空氣(Clean Dry Air；CDA)或氮氣(或另一正電性氣體)，或習知技術之許多類似設置中的任一者(例如，高清潔度氣體(如氮氣)源)。
可設置至少一條高壓匯流排17於例如排氣通道14的下壁上，較佳地，排氣通道14的下壁至少在鄰接於高壓匯流排17的部份為不導電。高壓匯流排17較佳地係電性連接至管體26，管體26可為中空導電管的形式且可提供至少兩個功能：提供電性連接至離子化電極5以及從射極殼體4中排出低壓副產物氣流(包含電暈產生之污染物)。管體26可具有結尾於排氣通道14中之一開口端，以及形成內部容納有電暈放電離子化電極5之一夾持插槽的另一開口端。管體26可部份或完全地以導電材料或半導電材料來形成，且亦電性連接至離子化電極5，如此施加於高壓匯流排17之離子化電壓也會被離子化電極5所接收。當從高電壓電源供應器(High Voltage Power Supply；HPVS)輸出之交流電壓超過離子化電極5的電暈閥值時，氣體離子化便會開始。如本領域習知技 藝者所知，這會藉由在大致為球狀之電漿區域12中的交流(或是在以下所討論之其他實施例中的直流或脈衝式直流)電暈放電來造成正離子11與負離子10的產生，其中電漿區域12係位於射極尖端附近且由射極尖端所發出。此電暈放電也會導致不受歡迎之污染副產物15的產生。值得注意的是，如果沒有射極保護殼4，污染副產物15便會因離子風(ionic wind)、擴散以及電性互斥力(由射極尖端所發出)而持續地往帶電中和目標T移動。如此，污染副產物15會被掃入未離子化氣流3(伴隨新產生的離子)並朝向帶電中和目標T移動，接著目標物體便會被污染(危及到乾淨電荷中和的目標)。
然而，因為射極殼體4以及排氣通道14所貢獻的低壓，離子化電極5在電漿區域12周邊和/或周邊內部產生的氣流模式可防止污染副產物15進入未離子化氣流3。具體而言，第1a圖所繪示的配置產生了一氣壓差，此氣壓差係介於孔洞7附近之未離子化氣流以及電漿區域12(位於殼體4內部)之未離子化氣流之間。因為此氣壓差，高速未離子化氣流3的一部份透過孔洞7從通道2’漏出至殼體4中。此氣流可產生一拉力，此拉力可大致誘導所有的電暈產生的污染副產物15從電漿區域12到達排氣通道14中。如以上所討論，本領域中具有通常知識者可了解污染副產物15容易受到可驅使正離子11/負離子10進入主氣流之相同的離子風、擴散以及電子作用力(electrical force)的影響。然而，本發明意欲製造一 個狀態，在此狀態下，氣流部分可強到足以克服這樣的反向力量。因此，正離子11與負離子10以及污染副產品15係根據電性和空氣動力來分開且往不同的方向移動：進入未離子化氣流的正離子11與負離子10藉此形成離子化氣流並順著未離子化氣流之流向流往帶電中和目標T。相對地，污染副產物15被排入和/或掃入排氣通道14，接著較佳地被送至副產物控制器、過濾器或捕捉器(未繪示)。
請再參照第1a圖，管體26可具有至少一個位於接近管體之射極插槽末端且靠近離子化電極5的開口/孔洞。如第1a圖所示，離子化電極5和管體26的射極插槽末端係較佳地位於中空殼體4的內側，而離子化電極5的放電末端在孔洞7內部係以距離R(請參照第1b圖)來被隔開(或同義地，以距離R來被陷入)。陷入距離R越大，來自電漿區域12的污染性副產物越容易藉由低壓排氣流來被掃向排氣通道14。已經確定的是，穿過通道之低壓氣流的流量在約0.1至20公升/每分鐘的範圍內對此目的是合適的。最佳地，對於每一離子化機或離子化組件而言，氣體流量可為約1至10公升/每分鐘，以可靠地排出具有大範圍尺寸的微粒(例如，10奈米至1000奈米)。然而，陷入距離R越小，來自電漿區域12的離子越容易穿過開口7並如所想要地遷移進入主氣流2的離子漂流區域。為了達到不相容條件的理想平衡，已確定如果距離R一般且較佳地被選擇為至少實質等於離子化 電極5尖端之電暈放電所產生之電漿區域12的尺寸(電漿區域通常約為1毫米(millimeter)寬)，可達到理想的離子/副產物之分離。另外，較佳的距離R可一般地與圓形開口7的直徑D(在約2毫米至3毫米的範圍內)來比較。最佳地，D/R比值之範圍可為約0.5至2.0。
請繼續參照第1a圖，本領域中具有通常知識者可輕易地了解第1a圖所示之離子化棒100包含方向性的箭頭，這些箭頭代表穿過離子化棒100的兩個主要氣流：未離子化氣流3和污染副產物流15’，其中未離子化氣流3係在殼體4附近移動，藉此來推動正離子11/負離子10向帶電中和目標T前進；污染副產物流15’係因週圍環境與排氣通道14間的壓力差來透過排氣通道14吸引污染性氣體和微粒。藉此，污染副產物流15’至少實質地將離子化電極5之尖端與周圍環境隔離。再者，如上所述，污染副產物流15’挾帶固態污染微粒和其他電暈副產物/氣體，並透過管體26來將它們傳送至排氣通道14中(且重要的是遠離帶電中和目標T)。
在實作上，未離子化氣流3之強度和污染副產物流15’之強度間的關係(例如，未離子化氣流3之強度對污染副產物流15’之強度的比值3/15’)在定義離子傳送效率和離子化機之清潔度方面是很重要的。而此氣流比值可被改變，以於各種不同的情況/應用下來達成理想的效能。例如，如果帶電中和目標T係位在靠近離子化棒100的區域(如同通常在半導體製造應用中的情況)，未離子化氣 流3的速度應被限制在(例如)從約75英呎/每分鐘至100英呎/每分鐘之範圍。
在某個氣流比值3/15’的情況下，可將離子化電極5的電漿區域12與環境大氣隔離，所以建立於離子化電極5之尖端的大部分殘屑皆會被限制，而大致全部的電暈產生污染性副產物都被移除。因此，在一些最佳實施例中，未離子化氣流3和污染副產物流15’(具體為氣流比值3/15’)兩者可基於各種不同的因素(例如，殼體組件20與帶電中和目標T之間的距離)來調整，以藉此來管理污染性副產物的移動。
相較之下，如果帶電中和目標T係位在較為遠離離子化棒100的地方，未離子化氣流3的流量應該增加，此係因為在這些情況下，由帶電中和目標T所造成的電場會較為衰弱(即，較低的電場強度會出現在離子化棒上)，而離子之傳送將會主要由未離子化氣流3來提供。然而，未離子化氣流3不能太大而允許污染副產物15從電漿空間12逃出並流向帶電中和目標T。
請再參照第1a圖，如上所述，當離子化棒100利用交流電源供應器時，離子化棒100可包含可供使用者自行選擇的參考電極6，以(1)幫助離子化電極5尖端的離子產生，以及(2)提供使正離子11/負離子10遠離離子化電極5之尖端的電場。電性隔離參考電極6係較佳地以形成離子化棒100之一外表面之大致平坦面來設置，以藉此來於形成電漿區域12的離子化電場中造成相對較低 強度(非離子化)電場，而此相對較低強電場係額外於離子化電場。
離子化電極5所接收的電場可位於約3千伏特(kilovolt)至15千伏特之範圍內，且典型約為9千伏特。參考電極6所接收的電位可位於約0伏特至1000伏特的範圍內，最佳為30伏特。在使用非離子化氣體為空氣之處，非離子化電壓可於0伏特以下擺動(swing)。值得注意的是，較佳地，可透過電容來將射頻離子化電位施加至離子化電極5上。類似地，參考電極可透過電容和電感(被動的電感電容電路)來「接地」，其中可從此電感電容電路來獲得一回饋訊號。此設置係因此在離子化電極5與非離子化電極6之間造成一電場。當電極間的的電位差足以建立電暈放電時，電流會從離子化電極5流向參考電極6。因為離子化電極5和參考電極6兩者皆會被電容所隔離，相對小的直流偏移電壓會自動地建立，且任何可能出現的暫態離子化平衡偏移將會減少至大約0伏特的暫態。
另一個選擇是，往帶電物體方向的離子雲移動可由來自噴頭29(另請參照第2a圖之具有速度罩的噴頭29’)之另一氣體流來提供，噴頭29係位於接近殼體組件20和/或殼體組件20之間的位置。噴頭29可與高壓/乾淨氣體通道2’氣流相通，且每一噴頭29的剖面區域係較佳地明顯小於每一殼體開口7的剖面區域。因此，每一噴頭29可創造較高速的氣流(相較於殼體組件)，有效率地挾帶 環境空氣、獲得(收集)離子、並將它們移動至遠方的(例如，1000毫米或1000毫米以上)帶電中和目標T。利用這種方式，來自噴頭29之氣流幫助傳遞離子至帶電中和目標T，以藉此來明顯地增加離子化機的效率。此概念已揭露於2006年10月6日所申請且2010年4月13日所公告之美國專利第7,697,258號案，其名稱為「空氣吹動式交流靜電消除器」(“Air Assist For AC Ionizers”)，此專利案的全部內容將以引用方式併入本案，本發明係相容於如上所述之美國專利第7,697,258號案所揭露之發明。
多頻之高電壓波形可作為離子化電位來應用至此處所揭露之有進步性的離子化棒，而此波形的代表性範例係繪示於第1c圖中。具有此本質的電壓係詳細揭露於2008年3月14日所申請且2010年10月12日所公告之美國專利第7,813,102號案，其名稱為「利用電子波形來避免射極污染」(“Prevention Of Emitter Contamination With Electronic waveforms”)，此專利案的全部內容將以引用方式併入本案。根據這些教示，當訊號的振幅接近等於離子化電極之電暈閥值電壓(最低可能電壓)時，高頻交流電壓元件(12-15千赫茲(kHz))提供有效率的離子化。這也降低了射極侵蝕與電暈副產物的產生速率。再者，高頻之離子化係中和固態微粒和射極殼體之牆壁的可能電荷。另外，根據前述美國專利第7,813,102號案之教示，離子化電位可具有「極化」或「推動」離子朝向目 標之低頻元件。此元件的電壓振幅一般為離子化電極與目標間之距離的方程式。利用此方式，電子(以及原本的擴散)作用力誘導正離子11與負離子10的至少一實質部份(substantial portion)來從電漿區域12遷移出殼體4(透過出口7並朝向帶電中和目標T，同時也橫向地沿著參考電極6的方向來移動)。因為在接近離子化電極5之處的電場強度很低，正離子11與負離子10會被掃入未離子化氣流3(以藉此來形成乾淨的離子流)且被導向帶電中和目標T的中和目標表面。據此，本發明的一些實施例可利用氣流和交流離子化電位的低頻元件來推動離子，使離子從離子化機朝帶電中和目標移動。再一個用以提供與此處所描述之發明相容之離子化電位的選項可於2010年10月20日所申請之美國專利申請案第12/925,360號案，其名稱為「自我平衡離子化氣流」(“Self-Balancing Ionized Gas Stream”)，此專利申請案的全部內容將以引用方式併入本案。
雖然離子化電極5係較佳地以具有尖銳端點之錐形(tapered)細桿來設計，但可瞭解的是本領域中有許多習知的不同射極結構係適合用於根據本發明之離子化殼體組件中。在沒有限制的情況下，這些射極結構可包含：端點、小直徑細線、線圈等。再者，離子化電極5可由本領域習知之各種材料來製造，這些材料包含金屬以及導電性和半導電非金屬，像矽、單晶矽、多晶矽、碳化矽、陶瓷與玻璃(主要根據它將被使用的具體應用/環境 而定)。
通道2’和排氣通道14可由多種數量的習知金屬和非金屬材料來製造(根據它將被使用的具體應用/環境而定)，這些材料可包含可抵抗電漿之隔離材料，例如聚碳酸酯、鐵氟龍、非導電性陶瓷、石英或玻璃。另外，通道的受限部份可用上述所想要的材料來製造。作為另一個選項，可在一些或所有的通道2’和/或排氣通道14上塗佈所想要的可抵抗電漿之隔離材料的薄層。
射極殼體4可由多種數量的習知金屬和非金屬材料來製造(根據它將被使用的具體應用/環境而定)，這些材料可包含可抵抗電漿之隔離材料，例如聚碳酸酯、鐵氟龍、非導電性陶瓷、石英或玻璃。另外，只有位在殼體開口附近的殼體部分才可用上述的材料來製成。作為另一個選項，可在一些或所有的射極殼體4上塗佈可抵抗電漿之隔離材料的薄層。
現請參照第1b圖，其係繪示根據本發明一相關較佳實施例之超乾淨離子化棒的一部份，其可用來幫助說明諸多均等的設計變化。如第1b圖所示，離子化棒100’可具有一些類似於第1a圖之離子化棒100的物理特性(藉由使用類似的標號來指出)，而此實施例之運作原理係如同以上所討論的內容。因此，除了以下即將所討論的不同處之外，上述關於棒100的討論也可應用至棒100’。第1b圖所示之第一個不同處為通道2’和殼體4’的牆壁稍微不同於第1a圖所示之通道和殼體。其次，在設計/選擇 上，增加位在通道2’的牆壁與參考電極6’之間的間隙。另外，離子化線5’(其並未電性連接至管體26’而是電性連接至離子化高壓電源供應器)已取代錐形離子化電極5。再者，管體26’可用絕緣材料來形成，此係因為離子化線5’並未從管體26’接收離子化電位。離子化線5’可軸向地(並因此為軸心的)對齊至管體26’，而管體26’係一般地「稻桿成形」(straw-shaped)，以於電漿區域12附近的區域提供大致為圓形之孔洞。自然地，污染副產物15可流入此孔洞，並藉此透過管體26’之相對末端來被傳送至排氣通道。
在第1d圖所繪示之另一個可供選擇的實施例中，狹縫離子化棒100a可具有唯一的延伸正電性殼體組件20”，此延伸正電性殼體組件20”具有包含延伸(實質為線形)電暈線5”之一離子化電極，電暈線5”係位於具有排氣口26”之延伸殼體4”中且產生大致為圓柱形之電漿區域12a，當離子化電位出現時，電漿區域12a會包含正離子11/負離子10以及污染性副產物。延伸殼體4”可具有殼體開口7’(例如，狹縫)，殼體開口7’係沿著至少大致平行於電暈線5”之方向來延伸(超出頁面的平面)。如同此處所討論的其他實施例，本實施例亦可包含環繞延伸殼體4”之氣體通道2”(例如，較大的延伸高壓通道)，如此穿過氣體通道之未離子化氣流3的一小部份可進入延伸殼體，以透過排氣口26”來將污染副產物15掃入排氣通道14’。自然地，電暈產生之正離子11/負離子10的一實 質部份仍會進入未離子化氣流3來形成被導向目標之乾淨的離子化氣流，如同其他實施例之討論。基於本文各處所提供的敘述，使用一個或多個參考電極6’是可選擇的且在本領域習知技術之範圍內。在本實施例之變形實施例中，實質為線形且延伸之電暈鋸刀(未繪示)可替代電暈線5”來作為等效的設計選項，這也在本領域習知技術之範圍內。
現請參照第1c圖，其係繪示代表性的射頻交流離子化訊號40，其可應用至第1a圖和第1b圖之實施例所描述的離子化電極。交流離子化訊號40可較佳地具有射頻成分，此射頻成分具有為約3千伏特至約15千伏特之振幅，且較佳的頻率為約12kHz。交流離子化訊號40亦可較佳地具有低頻交流(推動)成分，此低頻交流成分具有約100伏特至約2千伏特之振幅，且較佳的頻率係介於約0.1赫茲至約100Hz。如本領域中具有通常知識者所知，具有此一般本性之離子化訊號不僅造成離子化的發生，也幫助「推動」產生的離子沿著所想要的方向來離開電漿區域。
本發明之超乾淨離子化棒的另一較佳實施例可設置來以直流或脈衝式直流模式運作。如第2a圖所示，超乾淨離子化棒100”可具有類似於第1a圖和第1b圖之離子化棒100和100’的實體架構(藉由使用類似的標號來指出)。因此，除了以下即將所討論的不同處之外，上述關於棒100和100’的討論也可應用至棒100”。如第2a圖 所示，棒100”可具有至少兩個殼體組件(分別具有專用的正射極和負射極)20’和20”，負電性殼體組件20’和正電性殼體組件20”係分別電性連接至正電性與負電性高壓匯流排17b和17a。負電性高壓匯流排17a和正電性高壓匯流排17b可位於高壓/乾淨氣體通道2’和/或排氣通道14的非導電部分。本領域中具有通常知識者可輕易瞭解(依據此處所包含的揭露內容)，離子化棒100”不需要任何的非離子化參考電極。此係因為正電性和負電性殼體組件20”和20’係成對來設置，且每一組件對包含相反電性的組件，相反之電性可誘導電暈產生的離子雲來於這些正電性和負電性殼體組件間橫向移動。因此，可瞭解的是，第2a圖中所出現的參考電極6純粹只是供使用者自行選擇，而如此做的理由會在下面的段落中再進行解釋。
在最佳的實施例中，正電性和負電性殼體組件20”與20’之組件對係沿著離子化棒100”來設置，如此每一其他的殼體組件為負電性殼體組件，且如此所有的殼體開口至少大致面向帶電中和目標。在此結構中，施加至正電性離子化電極之離子化電位強加一非離子化電場至負電性殼體組件20’的電漿區域12’，此非離子化電場足以誘導至少一實質部份的負離子10來遷移至未離子化氣流中。在此方面，值得注意的是，如本領域中具有通常知識者所知，約99%的離子再結合率是很普遍的，且因此即使是小於1%的離子，在本文中也可認為是所產生之離 子的一實質部份。同樣地，施加至負電性離子化電極之離子化電位強加一非離子化電場至正電性殼體組件20”的電漿區域12”，此非離子化電場足以誘導至少一實質部份的正離子11來遷移至未離子化氣流中。
如本領域中具有通常知識者所知，因為正電性射極的射極侵蝕比負電性射極的射極侵蝕嚴重，所以正電性射極傾向產生較多的污染性微粒和殘屑。根據本發明之直流或脈衝式直流實施例，正電性殼體組件20”的污染副產物流15’(或氣流比值3/15’)應較佳地高於負電性殼體組件20’的真空流，如此污染物移除會以不相等的速率來發生且與不同類型之負電性殼體組件20’和正電性殼體組件20”的污染物產生速率成比例。
可應用於離子化棒100”之脈衝式直流(正電性和負電性)離子化波形(分別為50p和50n)的代表性範例係繪示於第20圖中。如代表性波形50p和50n所指，電壓振幅、脈衝頻率和/或週期可被改變，以適當地將平衡的正離子和負離子雲傳送至本文任何應用中之目標/物體。再者，高電壓脈衝可與真空和/或各種的上游氣流同步，以增加離子化機的效率以及減少微粒產生/殘屑建立。如同應用至第2a圖所示之較佳實施例，正電性脈衝直流訊號50p會透過負電性高壓匯流排17a來出現在負電性殼體組件20’上，而負電性脈衝直流訊號50n會透過正電性高壓匯流排17b來出現在正電性殼體組件20”上。對訊號50p和50n中的每一者而言，可使用習知的脈衝式直流振福 範圍和頻率範圍。僅透過實例，訊號50p和50n的振幅可為約3千伏特至約15千伏特，而訊號50p和50n的頻率可為約0.1赫茲至約200赫茲。如本領域中具有通常知識者所知，此一般本性之離子化訊號不僅造成離子化的發生，也幫助「推動」產生的離子沿著所想要的方向來離開電漿區域。
雖然本發明已以目前認為最有實用性和最佳的實施例來描述，可瞭解的是，本發明並不受限於所揭露的實施例，且意圖涵蓋後附申請專利範圍之精神和範圍所包含之各種變更和等效的設置。關於以上的描述，例如，可瞭解的是，本發明元件的理想尺寸關係，例如尺寸、材料、形狀、形式、功能和運作方式、組件與應使用的改變，被認為是本領域中具有通常知識者可輕易瞭解的，而關於圖式中所繪示之內容以及說明書中所描述之內容，其所有均等關係意圖由後附之申請專利範圍所涵蓋。因此，以上的敘述可認為是本發明原理的例示性敘述，而非詳盡徹底的敘述。
除了在操作範例中或是在其它特別指出的地方，在說明書中和申請專利範圍中，有關材料數量、反應條件等所有數字和表示皆可藉由所有範例中的用語「約」來修改。因此，除非有相反的表示，在說明書中以及申請專利範圍中所闡述的數字參數為近似值，且近似值可根據本發明想獲得的特性來改變。在此至少且並非意圖限制本申請之申請專利範圍之範圍的均等論，每一個數字參 數應至少依照所記載的表示數字並藉由應用相近的原本技術來解釋。
儘管數字範圍和參數闡述本發明之大範圍為近似值，具體範例中數值仍盡可能精確地來記載。然而，任何數值在本質上即包含某些誤差，這些誤差係由可在相應量測設備中發現的偏差所造成。
再者，應可瞭解的，此處所描述的任何數字範圍係意圖涵蓋其中所包含的所有子範圍。例如，「1至10」的範圍係意圖涵蓋介於與包含所描述的最小值1以及最大值10間的所有子範圍；也就是說，具有等於或大於1的最小值以及等於或小於10的最大值。因為所揭露的數字範圍為連續的，所以它們包含介於最大值和最小值之間的每一個數值。除非另外特別地指出，否則本案中的各種具體數字範圍皆為近似值。
為了描述的目的，用語「上方」、「下方」、「右方」、「左方」、「垂直」、「水平」、「頂面」、「底面」與其變形應參照它在圖式中所朝的方向。然而，應了解的是，本發明可採用多種可選擇的變化和步驟流程，除了有具體的相反表示。亦可理解的是，繪示於所附之圖式中的具體裝置和製程以及說明書中所描述的內容僅為本發明的示範性實施例。因此，與此處所揭露之相關的具體尺寸和其他物理特性並不認為是限制。
2’、2”‧‧‧乾淨氣體通道
3‧‧‧未離子化氣流
4、4’、4”‧‧‧射極殼體
5‧‧‧離子化電極
5’‧‧‧離子化線
5”‧‧‧電暈線
6、6’‧‧‧參考電極
7、7’‧‧‧孔洞
10‧‧‧負離子
11‧‧‧正離子
12、12a‧‧‧電漿區域
14、14’‧‧‧排氣通道
15‧‧‧污染副產物
15’‧‧‧污染副產物流
17‧‧‧高壓匯流排
17a‧‧‧負電性高壓匯流排 正電性高壓匯流排
20‧‧‧殼體組件
20’‧‧‧負電性殼體 組件
20”‧‧‧正電性殼體組件
26、26’‧‧‧管體
26”‧‧‧排氣口
29、29’‧‧‧噴頭
40‧‧‧交流離子化訊號
100、100’、100”、100a‧‧‧離子化棒
T‧‧‧帶電中和目標
R‧‧‧陷入距離
本發明之較佳實施例係參照所附圖式來描述，已如前述，其中類似的標號係代表類似的步驟和/或結構，其中：第1a圖係繪示根據本發明之一較佳實施例之離子化棒之一部分與相關之帶電中和目標/物體之一部分。
第1b圖係繪示另一較佳離子化棒之剖面圖，其中此離子化棒係延伸出頁面的平面以及利用變化的設計來使剖面部分穿過殼體組件。
第1c圖係繪可應用至第1a、1b及1d圖之實施例所描繪之離子化電極的射頻交流離子化電位波形的代表性範例。
第1d圖係繪示再一較佳離子化棒之剖面圖，其中此離子化棒係延伸出頁面的平面以及利用另一變化設計來使剖面部分穿過殼體組件。
第2a圖係繪示根據本發明之另一較佳實施例之離子化棒之一部分與相關之帶電中和目標/物體之一部分。
第2b圖係繪示可應用至第2a圖之實施例所描繪之離子化電極的代表性脈衝式直流離子化電位。
2’‧‧‧乾淨氣體通道
3‧‧‧未離子化氣流
4‧‧‧射極殼體
5‧‧‧離子化電極
6‧‧‧參考電極
7‧‧‧孔洞
10‧‧‧負離子
11‧‧‧正離子
12‧‧‧電漿區域
14‧‧‧排氣通道
15’‧‧‧污染副產物流
17‧‧‧高壓匯流排
20‧‧‧殼體組件
26‧‧‧管體
29‧‧‧噴頭
100‧‧‧離子化棒
T‧‧‧帶電中和目標

Claims (34)

  1. 一種離子化棒，其將一乾淨離子化氣流導向至一帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場，該離子化棒接收一未離子化氣流，並將一污染性氣流自該帶電中和目標排出，且接收足以在複數個電極上誘發電暈放電之一離子化電位，該離子化棒包含：至少一氣體通道，其接收該未離子化氣流，並引導該乾淨離子化氣流朝向該帶電中和目標；至少一排氣通道，其從該離子化棒排出該污染性氣流，並使該污染性氣流遠離該帶電中和目標；以及複數個殼體組件，每一殼體組件包含：一殼體，具有與該氣體通道氣流相通之一殼體孔洞，以使該未離子化氣流之一部分進入該殼體；至少一離子化電極，其產生一電漿區域以回應該離子化電位的施加，該電漿區域包含複數個離子和複數個污染性副產物，該離子化電極係設置於該殼體中，以使該離子化電極自該殼體孔洞凹陷一距離，該距離至少實質等於該電漿區域的尺寸，藉此，所產生之該些離子之至少一實質部份(substantial portion)係遷移進入該未離子化氣流，藉此來形成該乾淨離子化氣流，該乾淨離子化氣流被該非離子化電場所吸引而向該帶電中和目標移動；以及至少一排氣口，氣體相通至該排氣通道及該殼體， 該至少一排氣口造成一氣壓於該殼體內並於該殼體孔洞的鄰近區域中，該氣壓係低於位在該殼體外側及該殼體孔洞之該鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，藉此該未離子化氣流之一部份係流入至該殼體中並將該些污染性副產物之至少一實質部份掃入被該排氣通道排出之該污染性氣流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中：該離子化電極包含具有一尖點之一錐形桿，該尖點係面向該殼體孔洞；以及該排氣口包含一導電性中空插槽，該錐形桿係設置於該導電性中空插槽內，以使該離子化電位可透過該排氣口被施加至該錐形桿。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中該離子化電位為一射頻電位，該射頻電位係週期性地超出該離子化電極之正電暈閥值和負電暈閥值，藉此該電漿區域係實質電性平衡且該些污染性副產物被實質中和。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中該些污染性副產物之至少一實質部份為透過該排氣口而被排出之氣體，且係選自由臭氧及氮氧化物所組成之群組。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中該離 子化電位為一射頻電位，該射頻電位係週期性地超出該離子化電極之正電暈閥值和負電暈閥值，藉此該離子化電極係產生正離子和負離子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中：該殼體孔洞係大致為圓形且具有一直徑；以及該殼體孔洞之該直徑與該凹陷距離的比值係介於約0.5至約2.0之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中：該離子化電極之製造材料係選自由金屬導體、非金屬導體、半導體、單晶矽以及多晶矽所組成之群組；以及該排氣口係連接至一低壓源且於該殼體內提供氣流，該氣流介於約1至20公升/每分鐘之範圍內，以藉此排出該些污染性副產物之該至少一實質部份。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中：該離子化氣體為一正電性氣體；該離子化電位為一射頻離子化電位；以及該離子化電極產生一電漿區域，該電漿區域包含電子、正離子、負離子及副產物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，其中該氣體通道更包含複數個噴頭，該些噴頭係設置於該些殼體 組件之相鄰者之間，且該未離子化氣體可透過該些噴頭被導向該帶電中和目標，以藉此推動該離子化氣流向該帶電中和目標移動。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之離子化棒，更包含至少一非離子化電極，用以疊加一非離子化電場至該電漿區域中，該非離子化電場係誘導該些離子之至少一實質部份透過該殼體孔洞遷移並進入該未離子化氣流中，該未離子化氣流被導向該帶電中和目標。
  11. 一種離子化棒，其將一乾淨離子化氣流導向至一帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場，該離子化棒接收一未離子化氣流，並將一污染性氣流自該帶電中和目標排出，且接收足以誘發電暈放電之一離子化電位，該離子化棒包含：多個接收構件，用於接收該未離子化氣流，並引導該乾淨離子化氣流朝向該帶電中和目標移動；多個排出構件，用於從該離子化棒排出該污染性氣流，並使該污染性氣流遠離該帶電中和目標；以及複數個殼體組件，每一殼體組件包含：一殼體，具有一殼體孔洞與該接收構件氣體連通，以使該未離子化氣流之一部分可進入該殼體；多個產生構件，用於產生複數個離子和複數個污染性副產物，來回應該離子化電位的施加，以使所產生 之該些離子之至少一實質部份(substantial portion)遷移進入該未離子化氣流中，以藉此來形成該乾淨離子化氣流，該乾淨離子化氣流被該非離子化電場所吸引而向該帶電中和目標移動，其中該產生構件包含至少一離子化電極，該離子化電極具有一尖端，該尖端產生一電漿區域以回應該離子化電位的施加，該電漿區域包含複數個離子和複數個污染性副產物，該離子化電極係設置於該殼體內，以使該尖端自該殼體孔洞凹陷一距離，該距離至少實質等於該電漿區域的尺寸；以及多個造成構件，用於造成一氣壓於該殼體內及該殼體孔洞的鄰近區域中，該氣壓係低於位在該殼體外側及該殼體孔洞之鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，該造成構件係氣流相通至該排出構件及該殼體，藉此該未離子化氣流之一部份係流入至該殼體中並將該些污染性副產物之至少一實質部份掃入被該排出構件排出之該污染性氣流中，其中該造成構件包含一導電性中空插槽，該離子化電極係設置於該導電性中空插槽內，以使該離子化電位可透過該造成構件被施加至該離子化電極。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中該離子化電位為一射頻電位，該射頻電位係週期性地超出該離子化電極之正電暈閥值和負電暈閥值，藉此該電漿 區域係實質電性平衡且該些污染性副產物被實質中和。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中該些污染性副產物之至少一實質部份為透過該造成構件而被排出之氣體，且係選自由臭氧及氮氧化物所組成之群組。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中該離子化電位為一射頻電位，該射頻電位係週期性地超出該產生構件之正電暈閥值和負電暈閥值，藉此該產生構件產生正離子和負離子。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中：該產生構件包含具有一尖點之一錐形射極桿，該尖點係於離子電暈放電週期間產生一電漿區域，該尖點係面向該殼體孔洞且自該殼體孔洞凹陷一距離，該距離至少實質等於該電漿區域的尺寸；該殼體孔洞係大致為圓形且具有一直徑；以及該殼體孔洞之該直徑與該凹陷距離的比值係介於約0.5至約2.0之間。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中：該產生構件之製造材料係選自由金屬導體、非金屬導體、半導體、單晶矽以及多晶矽所組成之群組；以及 該造成構件係連接至一低壓源且於該殼體內提供氣流，該氣流介於約0.1至20公升/每分鐘之範圍內，以藉此排出該些污染性副產物之該至少一實質部份。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，其中該非離子化氣體為正電性氣體；該離子化電位為射頻離子化電位；以及該產生構件係產生一電漿區域，該電漿區域包含電子、正離子、負離子及副產物。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之離子化棒，更包含至少一非離子化電極，用以疊加一非離子化電場至該電漿區域中，該非離子化電場係誘導該些離子之至少一實質部份透過該殼體孔洞遷移進入該未離子化氣流中，該未離子化氣流被導向該帶電中和目標。
  19. 一種離子化棒，其將一乾淨離子化氣流導向至一帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場，該離子化棒接收一未離子化氣流，並將一污染性氣流自該帶電中和目標排出，且接收足以在至少一個電極上誘發電暈放電之一離子化電位，該離子化棒包含：至少一氣體通道，其接收該未離子化氣流，並引導該乾淨離子化氣流朝向該帶電中和目標；至少一排氣通道，其從該離子化棒排出該污染性氣 流，並使該污染性氣流遠離該帶電中和目標；以及至少一殼體組件，每一殼體組件包含：一殼體，具有與該氣體通道氣體連通之一殼體孔洞，以使該未離子化氣流之一部分進入該殼體；至少一離子化電極，其產生一電漿區域以回應該離子化電位的施加，該電漿區域包含複數個電荷載體和複數個污染性副產物，該離子化電極係設置於該殼體中，以使該電漿區域自該殼體孔洞凹陷，藉此，所產生之該些電荷載體之至少一實質部份(substantial portion)係遷移進入該未離子化氣流，以藉此來形成該乾淨離子化氣流，該乾淨離子化氣流被該非離子化電場所吸引而向該帶電中和目標移動；以及至少一排氣口，氣流相通至該排氣通道及該殼體，用以造成一氣壓於該殼體內並於該殼體孔洞的鄰近區域中，該氣壓係低於位在該殼體外側及該殼體孔洞之該鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，藉此該未離子化氣流之一部份係流入至該殼體中並將該些污染性副產物之至少一實質部份掃入被該排氣通道排出之該污染性氣流。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之離子化棒，其中：該至少一殼體組件之數量為複數個；每一殼體組件具有一個離子化電極，該離子化電極具有一錐形桿，該錐形桿具有一尖點，該尖點係面對該殼 體孔洞；以及每一殼體組件具有一排氣口，該排氣口包含一導電性中空插槽，該錐形桿係設置於該導電性中空插槽內，以使該離子化電位可透過該排氣口被施加至該錐形桿。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之離子化棒，其中該至少一殼體組件之數量為一個，該殼體組件具有一離子化電極，包含實質為線形之一電暈線，該電暈線產生大致為圓柱狀之電漿區域，當該電漿區域利用該離子化電位來造成時，該電漿區域包含該些電荷載體和該些污染性副產物；該殼體孔洞為一插槽，該插槽係沿著與該電暈線至少大致平行之方向來延伸。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之離子化棒，其中：該至少一殼體組件之數量為一個，該殼體組件具有一離子化電極，包含實質為線形之一電暈鋸刀，該電暈鋸刀產生大致為平面狀之電漿區域，當該電漿區域利用該離子化電位來造成時，該電漿區域包含該些電荷載體和該些污染性副產物；該殼體孔洞為一插槽，該插槽係沿著與該電暈鋸刀至少大致平行之方向來延伸。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之離子化棒，更包含 至少一非離子化電極，其疊加一非離子化電場至該電漿區域中，該非離子化電場係誘導該些離子之至少一實質部份透過該殼體孔洞遷移進入該未離子化氣流中，該未離子化氣流被導向該帶電中和目標。
  24. 一種離子化棒，其可將一乾淨離子化氣流導向一帶電中和目標之一具有吸引力之非離子化電場，該離子化棒接收一未離子化氣流，將一污染性氣流自該帶電中和目標排出，接收足以在一正電性離子化電極上誘發電暈放電之一正離子化電位，以及接收足以在一負電性離子化電極上誘發電暈放電之一負離子化電位，該離子化棒包含：至少一氣體通道，其接收該未離子化氣流，並引導該乾淨離子化氣流朝向該帶電中和目標；至少一排氣通道，其從該離子化棒排出該污染性氣流，並使該污染性氣流遠離該帶電中和目標；至少一正電性殼體組件，包含：一正電性殼體，具有與該氣體通道氣體連通之一殼體孔洞，以使該未離子化氣流之一部分進入該正電性殼體；至少一正電性離子化電極，具有一尖端，該尖端產生一電漿區域以回應該正電性離子化電位的施加，該電漿區域包含複數個離子和複數個污染性副產物，該正電性離子化電極係設置於該正電性殼體中，以使該 尖端自該殼體孔洞凹陷一距離，該距離至少實質等於電漿區域的尺寸，藉此，所產生之該些離子之至少一實質部份係遷移進入該未離子化氣流，以藉此來形成該乾淨離子化氣流，該乾淨離子化氣流被該非離子化電場所吸引而向該帶電中和目標移動；以及至少一排氣口，氣流相通至該排氣通道及該正電性殼體，該排氣口係造成一氣壓於該正電性殼體內及該殼體孔洞的鄰近區域中，該氣壓係低於位在該正電性殼體外側及該殼體孔洞之該鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，藉此該未離子化氣流之一部份係流入至該正電性殼體中並將該些污染性副產物之至少一實質部份掃入被該排氣通道排出之該污染性氣流；以及至少一負電性殼體組件，包含：一負電性殼體，具有與該氣體通道氣體連通之一殼體孔洞，以使該未離子化氣流之一部分進入該負電性殼體；至少一負電性離子化電極，具有一尖端，該尖端產生一電漿區域以回應該負電性離子化電位的施加，該電漿區域包含複數個離子和複數個污染性副產物，該負電性離子化電極係設置於該負電性殼體中，以使該尖端自該殼體孔洞凹陷一距離，該距離至少實質等於電漿區域的尺寸，藉此，所產生之該些離子之至少一實質部份係遷移進入該未離子化氣流，以藉此來形成該乾淨離子化氣流，該乾淨離子化氣流被該非離子化 電場所吸引而向該帶電中和目標移動；以及至少一排氣口，氣流相通至該排氣通道及該負電性殼體，該排氣口係造成一氣壓於該負電性殼體內及該殼體孔洞的鄰近區域中，該氣壓係低於位在該負電性殼體外側及該殼體孔洞之該鄰近區域中之該未離子化氣流的氣壓，藉此該未離子化氣流之一部份係流入至該負電性殼體中並將該些污染性副產物之至少一實質部份掃入被該排氣通道排出之該污染性氣流。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，更包含複數對正電性殼體組件與負電性殼體組件，其中該些正電性殼體組件與負電性殼體組件之設置係使每一其它的殼體組件為負電性殼體組件，以及使所有的殼體孔洞至少大致地面向該帶電中和目標。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之離子化棒，其中該氣體通道更包含複數個噴頭，該些噴頭係設置於該些殼體組件之相鄰者之間，且該未離子化氣體可透過該些噴頭被導向該帶電中和目標，以藉此推動該乾淨離子化氣流向該帶電中和目標移動。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之離子化棒，更包含：一正電性導電匯流排，電性耦接至該些正電性離子化電極，以接收該正電性離子化電位以及提供該正電性離 子化電位至該些正電性離子化電極；以及一負電性導電匯流排，電性耦接至該些負電性離子化電極，以接收該負電性離子化電位以及提供該負電性離子化電位至該些負電性離子化電極。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之離子化棒，其中：該排氣通道更包含一電性隔離表面；以及該正電性導電匯流排與該負電性導電匯流排中之至少一者係設置於該該排氣通道之該電性隔離表面上。
  29. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，其中：該離子化棒更包含一正電性導電匯流排，該正電性導電匯流排係接收該正電性離子化電位；該正電性離子化電極包含一錐形桿，而該尖端包含位於該錐形桿之一自由端點上之一尖點；以及該排氣口包含一導電性中空插槽，該錐形桿係設置於該導電性中空插槽內，以及該導電性中空插槽係電性耦接至該正電性導電匯流排，以使該正電性離子化電位可透過該排氣口和該正電性導電匯流排被施加至該錐形桿。
  30. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，其中該些污染性副產物之至少一實質部份為透過該排氣口而被排出之氣體，且係選自由臭氧及氮氧化物所組成之群組。
  31. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，其中：該負電性離子化電極包含一錐形桿，而該尖端包含位於該錐形桿之一自由端點上之一尖點；該負電性殼體之該殼體孔洞係大致為圓形且具有一直徑；以及該殼體孔洞之該直徑與該凹陷距離的比值係介於約0.5至約2.0之間。
  32. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，其中：該負電性離子化電極之製造材料係選自由金屬導體、非金屬導體、半導體、單晶矽以及多晶矽所組成之群組；以及該負電性殼體組件之該排氣口係連接至一低壓源且於該負電性殼體內提供氣流，該氣流介於約1至20公升/每分鐘之範圍內，以藉此排出該些污染性副產物之該至少一實質部份。
  33. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，其中該些正電性殼體組件和該些負電性殼體組件係沿著該離子化棒之方向來設置，以使：施加至該正電性離子化電極之該離子化電位施加一非離子化電場至該負電性殼體組件之該電漿區域中，該非離子化電場足以誘導該些負離子之至少一實質部份遷移 進入該未離子化氣流中；以及施加至該負電性離子化電極之該離子化電位施加一非離子化電場至該正電性殼體組件之該電漿區域中，該非離子化電場足以誘導該些正離子之至少一實質部份來遷移進入該未離子化氣流中。
  34. 如申請專利範圍第24項所述之離子化棒，更包含至少一非離子化電極，其係疊加一非離子化電場至該電漿區域中，該非離子化電場係誘導該些離子之至少一實質部份透過該殼體孔洞遷移進入該未離子化氣流中，該未離子化氣流被導向該帶電中和目標。
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