TWI486996B - 電漿裝置及電漿裝置的操作方法 - Google Patents

電漿裝置及電漿裝置的操作方法 Download PDF

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Description

電漿裝置及電漿裝置的操作方法
本揭露是有關於一種電漿裝置與電漿裝置的操作方法。
電漿技術已廣泛應用於各產業上，如：光電與半導體產業、3C與汽車零組件產業、民生與食品化工業、生醫材料產業、烤漆與黏著前處理產業、空氣與水汙染處理產業等。目前常見的電漿技術中，已經發展出可以在常壓之下運作的電漿裝置，例如直接式電漿技術或是遙距式電漿技術。
所謂直接式(direct type)電漿技術是指將工件暴露於電場之中，使工件本身直接與電漿接觸。但電漿中的高電場及電流可能對導電性工件造成損傷。因此，直接式電漿可以應用的範圍受到局限。遠距式電漿(remote type)技術是以接地金屬將電漿中的電場/電流屏蔽，再利用氣流趨動電漿朝向工件，因此沒有直接式電漿技術中導致損傷元件的疑慮。然而，在遠距式電漿技術中，電漿朝向工件移動的過程可能使電漿能量的降低而造成電漿能量不足的問題。
本揭露提供一種電漿裝置，不容易損傷工件又可以有效對工件進行電漿處理。
本揭露提供一種電漿裝置操作方法，在電漿處理過程中不容易損傷工件又可以有效對工件進行電漿處理。
本揭露一實施例的電漿裝置，包括一介電屏障、一第一電極結構、一第二電極結構以及一第三電極結構。介電屏障具有一上游端及一下游端，且定義出一空間。第一電極結構位於空間中。第一電極結構與介電屏障之間具有一間隙，且間隙具有多重寬度。第二電極結構配置於第一電極結構周圍。介電屏障位於第一電極結構與第二電極結構之間。第二電極結構包括多個電極塊，且這些電極塊由上游端向下游端依序排列。介電屏障、第一電極結構與第二電極結構都位於第三電極結構的同一側，且第三電極結構位於介電屏障的下游端。這些電極塊與第三電極結構之間的最小距離不小於第一電極結構與第三電極結構之間的距離。
本揭露一實施例的電漿裝置的操作方法中，電漿裝置包括一介電屏障、一第一電極結構、一第二電極結構以及一第三電極結構。介電屏障具有一上游端及一下游端，且定義出一空間。第一電極結構位於空間中。第一電極結構與該介電屏障之間具有一間隙，且間隙具有多重寬度。第二電極結構配置於第一電極結構周圍。介電屏障位於第一電極結構與第二電極結構之間。第二電極結構包括多個電極塊，且這些電極塊由上游端向下游端依序 排列。介電屏障、第一電極結構與第二電極結構都位於第三電極結構的同一側，且第三電極結構位於介電屏障的下游端。這些電極塊與第三電極結構之間的最小距離不小於第一電極結構與第三電極結構之間的距離。並且，電漿裝置的操作方法包括以下步驟。將一工件放置於介電屏障與第三電極結構之間。由上游端通入一第一流體至空間中。施加一第一操作電壓給第一電極結構。施加一第二操作電壓給第二電極結構的電極塊的至少一者。施加一第三操作電壓給第三電極結構。
基於上述，本揭露實施例的電漿裝置可以有效率地在第一電極結構與介電屏障之間的間隙中生成電漿，再讓所生成的電漿朝向第三電極結構移動以對位在第三電極結構與第一電極結構之間的工件進行處理。如此，第一電極結構與第三電極結構之間不容易發生電弧放電現象，因此工件不容易受到損傷。此外，本揭露實施例的介電屏障設計為可移動的屏障時，介電屏障與第三電極結構的接近可以使生成的電漿更集中地朝向工件移動，也可避免外界氣體混入電漿中以提升電漿處理的效率。
為讓本揭露的上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300、400、500、700‧‧‧電漿裝置
110、510、710‧‧‧介電屏障
110A、510A‧‧‧上游端
110B、510B‧‧‧下游端
112、712‧‧‧空間
114、514‧‧‧第一擋板
116、516‧‧‧第二擋板
120、120A、120B、120C、720‧‧‧第一電極結構
120W‧‧‧第一寬度部
120N‧‧‧第二寬度部
122‧‧‧貫孔
124‧‧‧流體通孔
124A‧‧‧流入端
130、230、730‧‧‧第二電極結構
132、132A、132B、134、134A、134B、232、232A~232C、234、234A~234C、732、734、736‧‧‧電極塊
140、340、440、740‧‧‧第三電極結構
250‧‧‧流體導入件
252‧‧‧開孔
460‧‧‧承載台
514A、516A‧‧‧第一阻擋部
514B、516B‧‧‧第二阻擋部
600‧‧‧線型電漿裝置
660‧‧‧外殼
662、664‧‧‧側板
666‧‧‧框體
668‧‧‧流入結構
670‧‧‧連接部
d、dc、dm‧‧‧距離
G‧‧‧間隙
I-I’、II-II’‧‧‧剖線
PM‧‧‧電漿
S‧‧‧工件
W1、W2‧‧‧寬度
圖1A為本揭露第一實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。
圖1B為第一電極結構的一種實施例。
圖1C為第一電極結構的又一種實施例。
圖1D為圖1C的第一電極結構沿剖線I-I的剖面。
圖1E為第一電極結構的又一種實施例。
圖1F為圖1E的第一電極結構沿剖線II-II的剖面。
圖2為本揭露第二實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。
圖3為本揭露第三實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。
圖4為本揭露第四實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。
圖5為本揭露第五實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。
圖6A至圖6D為本揭露的電漿裝置的操作方法的第一實施例。
圖7為本揭露的電漿裝置的操作方法的第二實施例。
圖8為電漿裝置500的使用狀態示意圖。
圖9為圖5的電漿裝置設計為線型電漿裝置的示意圖。
圖10為圖9的電漿裝置中介電屏障、第一電極結構、第二電極結構與第三電極結構的示意圖。
圖11為圖5的電漿裝置設計為環形電漿裝置的示意圖。
圖1A為本揭露第一實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。請參照圖1A，電漿裝置100包括一介電屏障110、一第一電極結構120、一第二電極結構130以及一第三電極結構140。介電 屏障110具有一上游端110A及一下游端110B，且介電屏障110定義出一空間112。第一電極結構120位於空間112中。第一電極結構120與介電屏障110之間具有一間隙G。第二電極結構130配置於第一電極結構120周圍。介電屏障110位於第一電極結構120與第二電極結構130之間。第二電極結構130包括多個電極塊132與134。介電屏障110、第一電極結構120與第二電極結構130都位於第三電極結構140的同一側，且第三電極結構140位於介電屏障110的下游端110B。在此，第一電極結構120、第二電極結構130以及第三電極結構140的材質可以包括金屬、合金或是可以做為電極的其他導電材料，但不限定為以單一材質所構成。另外，第一電極結構120、第二電極結構130以及第三電極結構140任一者的表面可以具有金屬氧化層，而有助於避免電極之間發生電弧放電現象。
第一電極結構120與介電屏障110之間的間隙G具有多重寬度。間隙G在鄰近下游端110B處的一第一寬度W1小於在遠離下游端110B處的一第二寬度W2。在本實施例中，第一電極結構120具有一第一寬度部120W以及一第二寬度部120N，其中第一寬度部120W的寬度大於第二寬度部120N的寬度，且第一寬度部120W位於第二寬度部120N與第三電極結構140之間。另外，由圖1A可知，第一電極結構120在剖面中具有階梯型輪廓，不過本揭露不以此為限。
在其他的實施例中，請參照圖1B，其為第一電極結構的 另一種實施例。第一電極結構120A在剖面中可選擇性具有島狀輪廓等。此時，第一電極結構120A的寬度可以設置為越鄰近於下游端110B(參照圖1)越大。因此，間隙G(參照圖1)的寬度可以為越鄰近於下游端110B越小。另外，圖1C為第一電極結構的又一種實施例，而圖1D為圖1C的第一電極結構沿剖線I-I的剖面。由圖1C與圖1D可知，第一電極結構120B具有至少一貫孔122。第一電極結構120B應用於圖1的電漿裝置100時，貫孔122適於讓一流體由上游端110A經過貫孔122流動至下游端110B。也就是說，第一電極結構120B應用於圖1的電漿裝置100時，由上游端110A注入的流體除了通過間隙G流至下游端110B外還可以經過貫孔122流動至下游端110B。圖1E為第一電極結構的又一種實施例，而圖1F為圖1E的第一電極結構沿剖線II-II的剖面。由圖1E與圖1F可知，第一電極結構120C具有至少一流體通孔124。流體通孔124具有一流入端124A。第一電極結構120C應用於圖1的電漿裝置100時，可以讓一流體由流入端124A經過流體通孔流動至下游端110B。由於流體通孔124不與上游端110A連通，由流入端124A注入的流體可以不同於由上游端110A流入的流體。當然，兩者也可以是相同的。在此，無論第一電極結構120的外型設計為何，第一電極結構120的表面都可以具有一表面氧化層，這有助於避免第一電極結構與其他導電構件之間的電弧放電現象。
就本實施例的設計而言，間隙G的多重寬度可以是由第 一電極結構120的輪廓來決定，不過本揭露不以此為限。在其他的實施例中，間隙G的多重寬度可以是由介電屏障110的輪廓來決定。也就是說，本揭露實質上不需限定間隙G的多重寬度的構成方式，只要第一電極結構120與介電屏障110之間的寬度符合鄰近上游端110A較小而鄰近下游端110B較大即為可採用的一種實施方式。
在本實施例中，介電屏障110包括一第一擋板114與一第二擋板116，且介電屏障110的材質包括石英或是其他耐溫性佳且具高介電系數的陶瓷材料，例如氧化鋁。第一擋板114與第二擋板116彼此相對以圍設出空間112以及定義出空間112的上游端110A與下游端110B。在此，第二電極結構130被劃分為兩個部分，一部分為多個電極塊132、另一部分為多個電極塊134。第一擋板114位於這些電極塊132與第一電極結構120之間，而第二擋板116位於這些電極塊134與第一電極結構120之間。多個電極塊132中的電極塊132A與電極塊132B由上游端向下游端依序排列，而多個電極塊134中的電極塊134A與電極塊134B由上游端向下游端依序排列。另外，在上下游不同位置的電極塊132A與132B各自可以獨立被電性驅動，而在上下游不同位置的電極塊134A與134B各自可以獨立被電性驅動。不過，位於相似高度位置的電極塊132A與134A可以彼此獨立被驅動或是同步被驅動。同時，位於相似高度位置的電極塊132B與134B可以彼此獨立被驅動或是同步被驅動。因此，在驅動過程中，電極塊132A與134A 可以具有相同電位，而電極塊132B與134B可以具有相同電位。
除此之外，在一實施方式中，介電屏障110可設計為可移動式介電屏障。因此，介電屏障110與第三電極結構140之間具有一可變距離。也就是說，介電屏障110與第三電極結構140之間的距離dc可以依照製作過程中的需要而縮小或是增加。在另一實施例中，介電屏障110雖可移動，但仍維持其位置可以屏蔽第一電極結構120與第二電極結構130之間，以避免此兩電極結構彼此間的電弧放電現象。
位於空間112中的第一電極結構120以及位於介電屏障110外的第二電極結構130用以點燃或是生成電漿。在本實施例中，這些電極塊132、134與第三電極結構140之間的最小距離dm不小於第一電極結構120與第三電極結構140之間的距離d，其中第一電極結構120與第三電極結構140之間的距離d例如小於或等於4毫米。由本實施例可知，電極塊132、134大致上是位於第一電極結構120的周圍，而不至於與第一電極結構120相隔太遠。
第三電極結構140在本實施例中是一個平台狀的結構。因此，第三電極結構140具有一承載面142，以承載一工件S，讓工件S位於第三電極結構140與第一電極結構120之間。也就是說，第三電極結構140實質上是利用一個可通電的承載台來實施。不過，本揭露不應以此為限。在其他的實施方式中，第三電極結構140可以是配置在一承載台上的電極而不需具有一定面積來乘載工件S。
在本實施例的電漿裝置100中，氣體可以由介電屏障110 的上游端110A導入空間112中。此時，第一電極結構120與第二電極結構130可以被施加操作電壓以使流動至間隙G的氣體受到電場作用而生成電漿。也就是說，電漿的生成大致上是發生於間隙G處。在本實施例中，間隙G具有多重寬度的設計，可以降低電漿阻塞於間隙G當中的情形。舉例而言，間隙G的寬度可以由0.2毫米至2毫米。
另外，在本實施例中，在間隙G中生成電漿之後，第三電極結構140可以被施加操作電壓，以讓電漿衍生至第一電極結構120與第三電極結構140之間而對工件S進行處理。在讓電漿對工件S進行處理時，第二電極結構130中至少一部份的電極塊(例如電極塊132A、134A、132B與134B，或是所有電極塊)可以同樣被施加操作電壓。此時，第一電極結構120與第三電極結構140之間以及第一電極結構120與第二電極結構130之間都會有對應的電場產生，這有助於避免第一電極結構120與第三電極結構140之間的電力線過於集中而發生電弧放電的現象。因此，本實施例的電漿裝置100可以降低工件S在電漿處理過程中受到損害的情形。
圖2為本揭露第二實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。請參照圖2，電漿裝置200，其組成構件大致相似於第一實施例的電漿裝置100。因此，兩實施例中相同元件符號標示為相同的構件。具體而言，在本實施例中，第二電極結構230包括有兩個部分，一部分為位於第一擋板114外側的多個電極塊232、另一部 份為位於第二擋板116外側的多個電極塊234，其中電極塊232包括電極塊232A、232B與232C，而電極塊234包括電極塊234A、234B與234C。電極塊232A、232B與232C由上游端110A向下游端110B依序排列，而電極塊234A、234B與234C也由上游端110A向下游端110B依序排列。此外，在本實施例中，電漿裝置200可以更包括流體導入件250，其例如為具有多個開孔252的擋板，用以控制流體導入空間112中的均勻性。電漿裝置200的操作模式以及其他構件的設計可以參照第一實施例的說明。
圖3為本揭露第三實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。請參照圖3，電漿裝置300，其組成構件大致相似於第二實施例的電漿裝置200。因此，兩實施例中相同元件符號標示為相同的構件。具體而言，本實施例的第三電極結構340例如為可導電的滾輪。在工件S具有可撓性時，電漿裝置300可以應用於卷對卷(roll to roll)設備中。由於本實施例的其他構件都可參照第二實施例，因此電漿裝置300的操作模式以及其他構件的設計可以參照第二實施例以及第一實施例的說明。
圖4為本揭露第四實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。請參照圖4，電漿裝置400，其組成構件大致相似於第二實施例的電漿裝置200。因此，兩實施例中相同元件符號標示為相同的構件。具體而言，本實施例的第三電極結構440配置於一承載台460，而第三電極結構440配置於承載台460上。此承載台460適於承載工件S以讓工件S位於第三電極結構440與第一電極結構 120之間。此時，第三電極結構440不需直接承載工件S，而不需限定為具有大面積的承載面。另外，承載台460可以是絕緣承載台，而不須具備導電性。
圖5為本揭露第五實施例的電漿裝置的局部剖面示意圖。請參照圖5，電漿裝置500，其組成構件大致相似於第二實施例的電漿裝置200。因此，兩實施例中相同元件符號標示為相同的構件。具體而言，在本實施例中，介電屏障510具有上游端510A與下游端510B，介電屏障510的第一擋板514包括一第一阻擋部514A以及一第二阻擋部514B並且介電屏障510的第二擋板516也包括一第一阻擋部516A以及一第二阻擋部516B。
以第一擋板514而言，第一阻擋部514A位於電極塊232與第一電極結構120之間，且第二阻擋部514B連接於第一阻擋部514A。並且，第二阻擋部514B位於下游端510B，並由第一阻擋部514A的端部遠離第一電極結構120延伸出去。因此，第一擋板514在剖面結構中具有L型輪廓。
以第二擋板516而言，第一阻擋部516A位於電極塊234與第一電極結構120之間，且第二阻擋部516B連接於第一阻擋部516A。第二阻擋部516B位於下游端510B，並由第一阻擋部516A遠離第一電極結構120延伸出去。也就是說，本實施例與第二實施例的差異主要在於，本實施例的第一與第二擋板514、516彎曲成L型，而非限定於二維平板狀的結構物。
以下將以圖5的電漿裝置500為例來說明電漿裝置的操 作方法的多個實施例，當然以下方法也可以應用於上述電漿裝置100~400任一者中。圖6A至圖6D為本揭露的電漿裝置的操作方法的第一實施例。請先參照圖6A，本實施例先提供圖5所述的電漿裝置500，並且將工件S放置於第三電極結構140上，讓工件S位於介電屏障510與第三電極結構140之間。並且，本實施例的操作方法包括有前置步驟與工件處理步驟，其中前置步驟包括由上游端510A通入流體至空間112中，施加一第一操作電壓給第一電極結構120，以及施加一第二操作電壓給第二電極結構的電極塊232C以及234C，其中電極塊232C以及234C是第二電極結構中最接近第三電極結構140的電極塊。同時，第三電極結構140在前置步驟中暫不施加操作電壓。
由上游端510A通入流體至空間112時，流體可以流經第一電極結構120與介電屏障510之間的間隙後再朝向工件S流動。在第一電極結構120具有圖1C與圖1D所表示的結構設計時，流體還可以由第一電極結構120B的貫孔122朝向工件S流動。另外，在第一電極結構120具有圖1E與圖1F所表示的結構設計時，電漿裝置500還可以讓另一種流體由流體通孔124的流入端124A經過流體通孔124再流向下游端以朝工件S流去。此時，流經第一電極結構120與介電屏障510之間的間隙的流體可以視為第一流體，而流經流體通孔的流體可以視為第二流體。第一流體與第二流體可以為不同的流體，但也可以為相同的流體。
在本實施例中，位於第一電極結構120與介電屏障510 之間的間隙中的流體可以受到第一電極結構與第二電極結構的電壓作用而生成電漿PM。具體而言，受到第一電極結構120的外型設計所影響。電極塊232C以及234C是第二電極結構中與第一電極結構120距離最近的電極塊。因此，在電極塊232C以及234C與第一電極結構120之間較為容易生成或點燃電漿PM。相對的，電極塊232A以及234A與第一電極結構120之間的距離最遠，而較不容易生成或點燃電漿PM。因此，為了較為容易點燃電漿PM，本實施例先將第二操作電壓輸入給電極塊232C以及234C而暫不施加第二操作電壓給其他電極塊232A、232B、234A與234B。
在此一步驟中，第一操作電壓例如是非接地電壓而第二操作電壓為接地電壓。因此，第一操作電壓調整至合適條件時，電漿PM即可以在第一電極結構120與電極塊232C、234C之間生成或點燃。第一操作電壓的調整可以視注入的流體的種類以及所要生成的電漿PM的狀態而決定。在一實施例中，第一操作電壓可以藉由一高頻電源供應器(未繪示)提供給第一電極結構120，且此高頻電源供應器的頻率可以高達13.56MHz或是此數值的倍數。另外，注入空間112中的流體可以包括氬氣、氦氣或其組合做為維持電漿產生的主氣體。主氣體中可以添加製程所需的反應物，例如氧氣等。另外，添加的反應物不以氣體為限。在一實施例中，添加物可以包含霧化的液體。具體而言，液體可以先在霧化產生器中霧化，再由載體氣體導入電漿裝置500。
在本實施例中，前置步驟除了圖6A所示的流程外，實質 上還包括圖6B與6C所示的流程，用以控制電漿PM產生在第一電極結構120以及第二電極結構230間的特定區域。也就是說，本實施例的前置步驟實質上是根據電極塊232與234距離第三電極結構140之間的距離遠近，依照由近到遠的順序施加第二操作電壓給電極塊232與234。以圖6B而言，是將第二操作電壓施加給電極塊232B與234B的狀態。同時，電極塊232C與234C不再被輸入第二操作電壓，且第三電極結構140仍舊未被施加電壓。因此，電漿PM逐漸向上游端510A移動產生於電極塊232B、234B與第一電極結構120之間。電漿PM在電極塊232B、234B與第一電極結構120之間具有相對大的距離(對應於較大的寬度W2)，因此電漿PM中添加或是生成有反應物時可減少反應物沉積於流道(第一電極結構120與電極塊232C與234C之間的空間112)造成阻塞。另外，由於電漿PM在圖6A的前置步驟中已經點燃，因此電極塊232B、234B與第一電極結構120之間的距離即使較大，兩者之間仍可維持電漿狀態。
以圖6C而言，係依序將第二操作電壓施加給電極塊232C與234C，隨後切換至將第二操作電壓施加給電極塊232B與234B，而最後是將第二操作電壓施加給電極塊232A與234A的狀態。同時，電極塊232C、234C、232B與234B都不再被輸入第二操作電壓，且第三電極結構140仍舊未被施加電壓。因此，電漿PM逐漸向上游端510A移動至電極塊232A、234A與第一電極結構120之間。圖6B以及圖6C的前置步驟顯示藉由第二操作電壓 的施加切換，可使電漿PM產生在第一電極結構以及第二電極結構間的特定區域，也可稱為選擇電漿產生區域的步驟。在電漿PM生成(圖6A)之後，可以施加第二操作電壓給電極塊232C以及234C以外的其他電極塊。如此一來，可以使電漿PM在流道的較寬區域(例如電極塊232A、234A與第一電極結構120之間)生成以增加電漿PM產生的區域，藉此可以使電漿PM中的物質進一步進行反應而提升反應前驅物於電漿PM中的分解率。特別是，若電漿PM產生沉積物的速率或機率較低，即可以施加第二操作電壓給電極塊232C以及234C以外的其他電極塊，這有助於讓電漿PM生成於較寬廣的區域中，使反應區域變大，而不限於僅在局部的狹窄區域生成電漿PM。
接著，請參照圖6D，進行完上述的前置步驟之後，可以施加第三操作電壓給第三電極結構140。此時，第一電極結構120可以持續被施加第一操作電壓而第二電極結構230中的每一個電極塊232與234則持續被施加第二操作電壓，其中第二操作電壓與第三操作電壓都是接地電壓。如此一來，電漿PM可以流向工件S以對工件S進行處理。也就是說，圖6D所表示的步驟可以視為讓電漿PM實際對工件S作用的工件處理步驟。工件處理步驟可以根據電漿PM與工件S之間的反應與作用而提供鍍膜、表面改質等不同的功能。因此，本實施例中所述的工件處理步驟並非侷限於任何一種功能。另外，在圖6D中，每一個電極塊232與234則持續被施加第二操作電壓，電漿PM可以具有比較大的反應 區域。值得一提的是，這樣的操作方式可以應用在電漿PM不會有明顯沉積物生成的情形下，得以有效生產電漿PM又不容易發生堵塞流道的狀況。
圖7為本揭露的電漿裝置的操作方法的第二實施例。在本實施例中，可以先進行上述實施例的圖6A至圖6C的前置步驟之後，再進行圖7的工件處理步驟。圖7與圖6D所描述的步驟的不同主要在於：在圖7中，進行工件處理步驟時，第二電極結構中最接近於第三電極結構140的電極塊232C與234C不被施加電壓而其他電極塊232A、232B、234A與234B都被施加第二操作電壓。也就是說，電極塊232C與234C在圖7中處於浮置狀態。如此一來，於電極塊232C以及234C附近(即流道最窄處)沒有電漿形成，可以避免沉積產生於最窄的流道部分。
圖7的操作方法可以應用於所使用的氣體容易造成沉積、但又需要有足夠的電漿產生範圍來增加反應性的情形。換言之，在執行電漿處理時，也就是讓電漿PM實際對工件S作用的工件處理步驟時，可將供應給第二電極結構的電極塊232C以及234C的第二操作電壓停止，以避免沉積作用發生於最窄的流道部分。也就是說，依據反應物添加的種類，操作者可以選擇第二電極結構的所有電極塊全接通第二操作電壓、或僅讓部分電極塊連接第二操作電壓的方式，來進行電漿處理。
在前述實施例中，雖然前置步驟包括了點燃電漿PM(圖6A)以及選擇電漿產生區域(圖6B與圖6C)的兩個階段，但本揭露 不以此為限。在一實施例中，電漿裝置的操作方法可以在進行完圖6A的步驟之後就直接進行圖6D的步驟，或是進行完圖6A的步驟之後就進行圖7的步驟。或是，在其他的實施例中，圖6A的步驟進行完之後可以選擇進行圖6B與圖6C其中一者的步驟之後，再進行圖6D與圖7其中一者的步驟。
以下採用電漿裝置500來進行說明。圖8為電漿裝置500的使用狀態示意圖。請參照圖5與圖8，電漿裝置500在對工件S進行表面處理時，介電屏障510可以由圖5的狀態朝向第三電極結構140(工件S)移動。此時，介電屏障510與第三電極結構140之間的距離減小，並且介電屏障510可以有較阻絕外界空氣流入第一電極結構120與第三電極結構140之間。如此一來，電漿裝置500所生成的電漿PM不容易被外界空氣稀釋或是汙染而可以有效地作用於工件S上。
在前述實施例中所描述的介電屏障510具有可移動的設計，可有助於提升電漿裝置的處理效率，即使在低功率狀態下也可以獲得理想的處理效果。值得一提的是，圖10雖僅以電漿裝置500來進行說明，但其他實施例的電漿裝置100、200、300、400中任一者的介電屏障都可以設計為可移動的。
前述實施例中所描述的電漿裝置可以設計為線型電漿裝置。舉例而言，圖9為圖5的電漿裝置設計為線型電漿裝置的示意圖，圖10為圖9的電漿裝置中介電屏障、第一電極結構、第二電極結構與第三電極結構的示意圖。請參照圖9與圖10，電漿裝 置設計為線型電漿裝置600時，第一電極結構120、第二電極結構230與介電屏障510都被安裝於一外殼660中。外殼660包括相對的兩側板662與664、連接於兩側板662與664之間的框體666以及設置於框體666上以供流體流入的流入結構668。另外，線型電漿裝置600可以包括有一連接部670，用以將第一電極結構120連接至電源供應器，其中連接部670可以由框體666延伸出去。
由圖9與圖10可知，第一電極結構120為一長條狀的電極結構，其剖面具有上小下大的輪廓。第二電極結構230的每一個電極塊232與234也都是長條狀的電極塊。介電屏障510的第一擋板514與第二擋板516則分別設置於第一電極結構120的相對兩側。另外，第三電極結構140則可以為一平板狀電極以提供承載工件的功能。
圖11為圖5的電漿裝置設計為環形電漿裝置的示意圖。請參照圖11，環型電漿裝置700包括介電屏障710、第一電極結構720、第二電極結構730與第三電極結構740。在此，介電屏障710為環形屏障，其大致由多道擋板環繞出一空間712。介電屏障710圍於第三電極結構740上方。第一電極結構720位於介電屏障710所圍出的空間712中，在此實施例中，第一電極結構720具有上小下大的結構，但不限於圖11所繪示，第一電極結構720也可以具有圖1A~1F所繪示的結構。第二電極結構730包括有電極塊732、734與734，這些電極塊732、734與736分別為環形電極，且各自可以獨立地被電性所驅動。也就是說，在操作環型電漿裝 置700時，電極塊732、734與734可以不同時被施加電壓。值得一提的是，當圖5的電漿裝置500設計為如圖11所示的結構時，電極塊232A與234A實際上為同一個環狀電極的不同部分，因此會同時被驅動而具有相同的電位。同樣地，電極塊232B與234B實際上為同一個環狀電極的不同部分，而電極塊232C與234C實際上為同一個環狀電極的不同部分。
綜上所述，本揭露實施例的電漿裝置可以有效率地在第一電極結構與介電屏障之間的間隙中生成電漿，再讓所生成的電漿朝向第三電極結構流動以對位在第三電極結構與第一電極結構之間的工件進行處理。如此，第一電極結構與第三電極結構之間不容易發生電弧放電現象，因此工件不容易受到損傷。此外，本揭露實施例的介電屏障設計為可移動的屏障時，介電屏障與第三電極結構的接近可以使生成的電漿更集中地朝向工件流動，也可避免外界氣體混入電漿中以提升電漿處理的效率。
100‧‧‧電漿裝置
110‧‧‧介電屏障
110A‧‧‧上游端
110B‧‧‧下游端
112‧‧‧空間
114‧‧‧第一擋板
116‧‧‧第二擋板
120‧‧‧第一電極結構
120W‧‧‧第一寬度部
120N‧‧‧第二寬度部
130‧‧‧第二電極結構
132、132A、132B、134、134A、134B‧‧‧電極塊
140‧‧‧第三電極結構
142‧‧‧承載面
d、dc、dm‧‧‧距離
G‧‧‧間隙
S‧‧‧工件
W1、W2‧‧‧寬度

Claims (32)

  1. 一種電漿裝置，包括：一介電屏障，具有一上游端及一下游端，且定義出一空間；一第一電極結構，位於該空間中，該第一電極結構與該介電屏障之間具有一間隙，其中該間隙具有多重寬度；一第二電極結構，配置於該第一電極結構周圍，並且該介電屏障位於該第一電極結構與該第二電極結構之間，其中該第二電極結構包括多個電極塊，該些電極塊由該上游端向該下游端依序排列；以及一第三電極結構，其中該介電屏障、該第一電極結構與該第二電極結構都位於該第三電極結構的同一側，且該第三電極結構位於該介電屏障的該下游端，該些電極塊與該第三電極結構之間的最小距離不小於該第一電極結構與該第三電極結構之間的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該間隙在鄰近該下游端處的一第一寬度小於在遠離該下游端處的一第二寬度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構具有一第一寬度部以及一第二寬度部，該第一寬度部的寬度大於該第二寬度部的寬度，且該第一寬度部位於該第二寬度部與該第三電極結構之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該間隙的寬 度設置為越鄰近於該下游端越小。
  5. 如申請專利範圍第1或4項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構的寬度設置為越鄰近於該下游端越大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該些電極塊各自可以獨立被電性驅動。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該第三電極結構具有一承載面，適於承載一工件，讓該工件位於該第三電極結構與該第一電極結構之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，更包括一承載台，且該第三電極結構係設置於該承載台，其中該承載台適於承載一工件以讓該工件位於該第三電極結構與該第一電極結構之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構具有表面氧化層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該介電屏障為可移動式介電屏障且該介電屏障與該第三電極結構之間具有一可變距離。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構與該第三電極結構之間的距離小於或等於4毫米。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構具有至少一貫孔，該貫孔適於讓一流體由該上游端經過該貫孔流動至該下游端。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該第一電極結構具有至少一流體通孔，該流體通孔具有一流入端以讓一流體由該流入端經過該流體通孔流動至該下游端，且該流體通孔不與該上游端連通。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該介電屏障包括一第一擋板與一第二擋板，該第一擋板與該第二擋板彼此相對以圍設出該空間，該第一擋板位於該些電極塊的一部分與該第一電極結構之間，而該第二擋板位於該些電極塊的另一部分與該第一電極結構之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的電漿裝置，其中該第一擋板包括一第一阻擋部以及一第二阻擋部，該第一阻擋部位於該些電極塊的該部分與該第一電極結構之間，而該第二阻擋部連接於該第一阻擋部，位於該下游端，並由該第一阻擋部遠離該第一電極結構延伸出去。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的電漿裝置，其中該第二擋板包括一第一阻擋部以及一第二阻擋部，該第一阻擋部位於該些電極塊的該另一部分與該第一電極結構之間，而該第二阻擋部連接於該第一阻擋部，位於該下游端，並由該第一阻擋部遠離該第一電極結構延伸出去。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的電漿裝置，其中該介電屏障圍出一空間，且該第二電極結構的各該電極塊為一環狀電極。
  18. 一種電漿裝置的操作方法，該電漿裝置包括： 一介電屏障，具有一上游端及一下游端，且定義出一空間；一第一電極結構，位於該空間中，該第一電極結構與該介電屏障之間具有一間隙，其中該間隙具有多重寬度；一第二電極結構，配置於該第一電極結構周圍，並且該介電屏障位於該第一電極結構與該第二電極結構之間，其中該第二電極結構包括多個電極塊，該些電極塊由該上游端向該下游端依序排列；以及一第三電極結構，其中該介電屏障、該第一電極結構與該第二電極結構都位於該第三電極結構的同一側，且該第三電極結構位於該介電屏障的該下游端，該些電極塊與該第三電極結構之間的最小距離不小於該第一電極結構與該第三電極結構之間的距離，其中該電漿裝置的操作方法包括：將一工件放置於該介電屏障與該第三電極結構之間；由該上游端通入一第一流體至該空間中；施加一第一操作電壓給該第一電極結構；施加一第二操作電壓給該第二電極結構的該些電極塊的至少一者；以及施加一第三操作電壓給該第三電極結構。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第二操作電壓與該第三操作電壓皆為接地電壓，而該第一操作電壓為非接地電壓。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其 中在施加第三操作電壓給該第三電極結構之前，先施加該第二操作電壓給該第二電極結構的該些電極塊的該至少一者以進行一前置步驟。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的電漿裝置的操作方法，其中該前置步驟包括將該第二操作電壓施加給該些電極塊中最接近於該第三電極結構的一者。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的電漿裝置的操作方法，其中該前置步驟包括根據該些電極塊與該第三電極結構之間的距離遠近，依照由近到遠的順序施加該第二操作電壓給該些電極塊。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的電漿裝置的操作方法，其中在該前置步驟之後，將該第二操作電壓施加給該些電極塊中每一者，並且施加該第三操作電壓給該第三電極結構以進行一工件處理步驟。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的電漿裝置的操作方法，其中在該前置步驟之後，該些電極塊中最接近於該第三電極結構的一者之外的其他者都被施加該第二操作電壓，並且該第三電極結構被施加該第三操作電壓以進行一工件處理步驟。
  25. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一流體包括氬氣、氦氣或其組合。
  26. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一電極結構具有至少一流體通孔，該流體通孔具有一流入端，且該電漿裝置的操作方法更包括讓一第二流體由該流入端經 過該流體通孔流動至該下游端，且該流體通孔不與該上游端連通。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一流體不同於該第二流體。
  28. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一流體至少流經該間隙並由該下游端朝向該工件流動。
  29. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一流體在該間隙中受到該第一操作電壓與該第二操作電壓作用而生成一電漿。
  30. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，其中該第一電極結構具有至少一貫孔，讓該第一流體的一部份由該上游端經過該貫孔流動至該下游端，而直接流向該工件。
  31. 如申請專利範圍第18項所述的電漿裝置的操作方法，更包括在施加該第三操作電壓給該第三電極結構時，減小該介電屏障與該第三電極結構之間的距離。
  32. 如申請專利範圍第31項所述的電漿裝置的操作方法，其中縮小該介電屏障與該第三電極結構之間的距離的方式包括移動該介電屏障以接近該第三電極結構。
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