TWI531280B

TWI531280B - 電漿裝置

Info

Publication number: TWI531280B
Application number: TW103113891A
Authority: TW
Inventors: 徐逸明; 王立民; 李安仁
Original assignee: 馗鼎奈米科技股份有限公司
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CN105025647A; US20150303034A1; TW201542039A; US9320125B2

Description

電漿裝置

本發明是有關於一種電漿裝置，且特別是有關於一種大氣電漿裝置。

隨著電漿技術的發展，電漿中的大氣電弧電漿已廣泛地應用在各領域的表面處理上。舉例而言，可利用大氣電弧電漿對待處理物件進行表面處理，藉此提升在此物件表面上進行的黏著、印刷、封裝或貼晶等製程的可靠度。然而，受限於電弧負電阻的特性，這類電弧式的大氣電漿的處理範圍有限，而無法同時產生大面積的電弧放電。雖然，電弧式大氣電漿的放電密度較高，使得此電漿技術所產生的活性物質較多，而可提升電漿處理的速度，僅需短時間的掃描即可完成掃描區域的表面處理。但是，無法產生大面積電弧放電的特性，仍將導致此類電弧式大氣電漿在應用上受到限制。

為了提高電弧式大氣電漿的應用性，美國專利公告第6262386號以及台灣專利公告第M426456號皆提出了一種電漿裝置，其裝置中的電弧式電漿噴嘴相對於電漿裝置之軸心歪斜一角度，且噴嘴可繞此軸心進行圓周式旋轉，以使電漿噴射面積增大，進而達到大面積的表面處理效果。然而，藉由旋轉噴嘴來擴大電漿處理的有效面積的同時，必須要提供此電漿裝置更大的功率，才能產生所需的電漿。但高功率的施加，會使得電漿溫度卻也會跟著提高，而易影響電漿對被處理物進行表面處理時的效能，尤其對於如可撓性基材等對熱敏感的被處理物而言，如何兼顧電漿處理效能以及基材溫度控制乃為業界亟待克服的問題。此外，美國專利公告第6262386號除存在電漿溫度無法有效降低的問題外，其棒狀內電極易會因為電漿集中在單一點上而受損，尤其當施加高功率時容易損壞電極，進而影響設備的可靠度。

本發明提供一種電漿裝置，其可進行大面積的表面處理，並具有良好的可靠度及效能。

本發明的電漿裝置包括一外殼、一第一管狀電極、一第二管狀電極、一噴嘴以及一氣體噴出口。外殼具有一第一腔室。第一管狀電極設置於第一腔室中，且具有一第二腔室。第二管狀電極具有與第二腔室連通之一第三腔室。第二管狀電極能相對於外殼旋轉，且第二腔室與第三腔室適於容納於第一管狀電極與第二管狀電極間所形成之一電漿。噴嘴與氣體噴出口分別獨立地設置於第二管狀電極的底部。噴嘴用以噴出電漿，並與第二管狀電極的旋轉軸心之間具有一夾角或與軸心相距一段距離，而氣體噴出口用以噴出一冷卻氣體。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置可以更包括一絕緣內襯、一第一氣體通道以及一第一漩流產生器，其中絕緣內襯位於第一管狀電極與該外殼之間。第一氣體通道形成於絕緣內襯與第一管狀電極之間，適於使一第一氣體通過。第一漩流產生器設置於第一管狀電極與第二管狀電極的對接處，其中第一漩流產生器包含至少一第一連通口，用以該第一氣體導入第二腔室與三腔室中，並於第二及三腔室中產生漩流，且漩流推動第一管狀電極與第二管狀電極內所形成的一電弧弧根，以使電弧弧根於第一管狀電極及第二管狀電極內表面做螺旋運動。更具體而言，第一氣體通道可更延伸至第二管狀電極以及該外殼之間，而與該氣體噴出口連接。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置亦可更包括一形成於外殼與絕緣內襯的第二氣體通道，適於使一第二氣體通過，其中該第二氣體通道更延伸至第二管狀電極以及外殼之間，並與氣體噴出口連接。此時，第一氣體與第二氣體可使用相同的氣體，並且電漿裝置可更包括一漩流分配器，位於第一氣體與第二氣體於第一氣體通道以及第二氣體通道內的傳遞路徑上，用以調節進入第二腔室與第三腔室作為工作氣體與自氣體噴出口所噴出的冷卻氣體的比例。

在本發明的一實施例中，上述的噴嘴與氣體噴出口可分設於第二管狀電極底部的相對側，當對一被處理物進行處理時，電漿與冷卻氣體可分別被導引至被處理物的表面的相對側。在其他實施例中，噴嘴與氣體噴出口可以是第二管狀電極底部同一側的不同開口。具體而言，電漿與冷卻氣體自第二管狀電極底部的不同開口被導引至該被處理物的表面，例如噴嘴與氣體噴出口是位於第二管狀電極底部之同徑向但不同半徑的開口。當然，在其他實施例中，氣體噴出口與噴嘴可以先在第二管狀電極底部內相接合，而使電漿與冷卻氣體匯流至第二管狀電極底部之噴嘴而自同一出口噴出。此時電漿與冷卻氣體可經由相同出口被導引至被處理物的表面的相同側。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置更包括至少一進氣口。至少一進氣口設置於第二管狀電極上，並與氣體噴出口連通。此時，電漿裝置可更包括一氣閥殼，進氣口經由氣閥殼設置於管狀外電極上，且進氣口與氣體噴出口之間形成一第三氣體通道。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置，更包括一散熱葉片單元。散熱葉片單元配置於第二管狀電極上，其中冷卻氣體經由散熱葉片單元吸入並被導引至少一進氣口中。

在本發明的一實施例中，上述的冷卻氣體為惰性氣體。當然，上述冷卻氣體在其他實施例中亦可以是能與電漿發生反應的氣體，藉由通入具反應性的氣體可對被處理物進行鍍膜處理或蝕刻處理。

在本發明的一實施例中，更包括一第二漩流產生器。第二漩流產生器覆蓋在第一管狀電極上其中第二漩流產生器包含至少一第二連通口，用以將第一氣體通道內之工作氣體導入第二腔室與第三腔室中。具體而言，第一漩流產生器或第二漩流產生器可使工作氣體以切線路徑進入，以於第二及第三腔室中產生漩流。

在本發明的一實施例中，上述的第二管狀電極可透過一軸承而接合在外殼的底部的外側面，噴嘴固定於第二管狀電極的一旋轉部上，且第二管狀電極的旋轉部與噴嘴繞外殼旋轉。此外，電漿裝置還可包括一設於第二管狀電極的一外側面上的傳動裝置，以帶動第二管狀電極與噴嘴旋轉。

在本發明的一實施例中，上述的第一管狀電極、第二管狀電極與噴嘴的設置方式可為同軸心或者偏軸心。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置適於對一被處理物進行處理，其中冷卻氣體噴射於被處理物的表面的氣形可以為狹長形狀或圓弧形。此外，當冷卻氣體沿被處理物的表面上的一第一區域進行噴射，而電漿沿被處理物的表面上的一第二區域進行噴射時，第一區域例如是以環繞第二區域的方式進行處理。

在本發明的一實施例中，上述的電漿裝置更包括一非直流電源。非直流電源與第一管狀電極和外殼電性連接，以施加電壓。

基於上述，本發明的電漿裝置藉由於可旋轉式電漿噴嘴旁分設獨立的氣體噴出口，除了能夠達到高效能的大面積表面處理效果之外，更能適時地引入氣流來對被處理物進行冷卻，即使是對熱敏感的被處理物，亦能有效降低被處理物表面的溫度，使得被處理物能在短時間內進行高效能的電漿表面處理，可使高效能的電漿處理不受限於被處理物材質的影響。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、400、500、600、700、800‧‧‧電漿裝置

110、410‧‧‧外殼

111‧‧‧第一腔室

113、413‧‧‧上底部

114‧‧‧下底部

115‧‧‧絕緣內襯

116‧‧‧導流罩

120‧‧‧第一管狀電極

121‧‧‧第二腔室

130、430、530、830‧‧‧第二管狀電極

131‧‧‧第三腔室

141、143‧‧‧漩流產生器

142‧‧‧腔室

150‧‧‧軸承

160‧‧‧傳動裝置

170‧‧‧非直流電源

181、681、781‧‧‧噴嘴

190、590、690、790、890‧‧‧氣體噴出口

FU‧‧‧散熱葉片單元

S111‧‧‧底面

CP1‧‧‧第一連通口

CP2‧‧‧第二連通口

GC1‧‧‧第一氣體通道

GC2‧‧‧第二氣體通道

GC3‧‧‧第三氣體通道

IP1、IP2‧‧‧進氣口

DO、UO‧‧‧開口

GJ‧‧‧氣閥殼

SE‧‧‧密封元件

AF‧‧‧漩流

AR‧‧‧電弧弧根

AC‧‧‧電漿

WG‧‧‧第一氣體

CG‧‧‧第二氣體

O‧‧‧軸心

OB‧‧‧被處理物

RP‧‧‧旋轉部

AR1‧‧‧第一區域

AR2‧‧‧第二區域

θ‧‧‧夾角

圖1是本發明一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖2A是圖1的電漿對靜止的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。

圖2B是本發明一比較例的電漿對靜止的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。

圖2C是圖2A與圖2B的定點的溫度變化曲線示意圖。

圖2D是圖1的電漿對在一掃描方向上相對移動的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。

圖2E是本發明一比較例的電漿對在一掃描方向上相對移動的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。

圖2F是圖2D與圖2E的定點的溫度變化曲線示意圖。

圖3A至圖3D是圖1的電漿進行表面處理的不同氣形示意圖。

圖4是本發明另一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖5是本發明另一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖6是本發明又一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖7是本發明再一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖8A是本發明一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。

圖8B是圖8A的一種散熱葉片單元的正視示意圖。

圖1是本發明一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。請參照圖1，在本實施例中，電漿裝置100包括一外殼110、一第一管狀電極120、一第二管狀電極130、一第一氣體通道GC1、一第二氣體通道GC2、多個進氣口IP1、至少一漩流產生器141、143、一噴嘴181以及一氣體噴出口190。舉例而言，在本實施例中，電漿裝置100為一種電弧式大氣電漿裝置100。外殼110則例如由金屬或不鏽鋼或其他適合的導電材料所組成。此外，如圖1所示，在本實施例中，電漿裝置100包含二個漩流產生器141、143，但本發明不以此為限。在其他實施例中，電漿裝置100亦可僅包含單一個漩流產生器。

具體而言，如圖1所示，在本實施例中，外殼110為環設於第一管狀電極120外的管狀結構，而使外殼110與第一管狀電極120之間構成腔室111(即第一腔室)。在腔室111設置有絕緣內襯115環設於第一管狀電極120，絕緣內襯115的材料例如可為鐵氟龍、聚醚醚酮(PEEK)或陶瓷。並且，在絕緣內襯115外的腔室111可作為氣體通道。更詳細而言，外殼110的上底部113接合在腔室111的下方。如圖1所示，本實施例之外殼110更包括自上底部113向下延伸的導流罩116，而上底部113為外殼110開始縮減的部位，外殼110的內徑自上底部113向下底部114漸減，而使外殼110之導流罩116在上底部113與下底部114之間形成一如漏斗形狀般腔室142。此外，在本實施例中，外殼110為一外罩式外殼。

另一方面，第一管狀電極120設置於外殼110的腔室111中。並且，第一管狀電極120為一中空的管狀結構而具有一腔室121(即第二腔室)。在本實施例中，第二管狀電極130亦由於因其結構為中空管狀而同樣具有腔室131(即第三腔室)，此腔室131與上方之第一管狀電極120的腔室121連通，其所構成的空間用於容納電漿裝置啟動時所形成的電弧弧根AR與電漿AC。

在本實施例之電漿裝置100中具有兩道分別環設於第一管狀電極120外的氣體通道，圖1所示，由內至外分別為形成於第一管狀電極120與絕緣內襯115間的第一氣體通道GC1、以及形成於絕緣內襯115與外殼110間的第二氣體通道GC2，且第一氣體通道GC1與第二氣體通道GC2分別經由多個進氣口IP1與外界氣源連通，其中這些進氣口IP1設置於外殼110的上方。此外，在本實施例中，第一氣體通道GC1與第二氣體通道GC2可以更延伸至第二管狀電極130以及外殼110之間，而與氣體噴出口190連接。

具體而言，第一氣體通道GC1與第二氣體通道GC2分別適於使一第一氣體WG與一第二氣體CG通過，並依製程需求而通入適當的氣體種類，並且二者所通入的氣體種類可以相同、亦可以不同。以圖1所示的實施例為例，第一氣體WG可由第一氣體通道GC1經由連通口CP2而通入腔室121與腔室131中，當於第一管狀電極120與第二管狀電極130之間施以電壓時，第一氣體WG可作為工作氣體而啟動電弧弧根AR與電漿AC。另一方面，在第二氣體通道GC2中則可通入第二氣體CG，該第二氣體CG通過漏斗狀的腔室142並經由氣體噴出口190而自第二管狀電極的底部噴出，向被處理物噴出冷卻氣體，以冷卻高效能電漿處理的溫度。在本實施例中，作為工作氣體的第一氣體WG的一部分亦可已被導向氣體噴出口190而作為冷卻氣體，第一氣體WG與第二氣體CG的種類可以相同，亦可以不同，端視製程需求而定。當然，第一氣體WG與第二氣體CG亦可以分別獨立運作，本發明並不以此為限。

舉例而言，如圖1所示，由於第一氣體通道GC1在連通口CP2附近經由漏斗狀腔室142而與氣體噴出口190連通，並且第二氣體通道GC2經由圖1右方的漏斗狀腔室142而與氣體噴出口190連通，本實施例之第二氣體CG可經由第二氣體通道GC2被導引至連通的第一氣體通道GC1、氣體噴出口190中。此外，本實施例之氣體噴出口190與噴嘴181分別獨立地設置於第二管狀電極130的底部的相對側，其中噴嘴181用以噴出電漿AC，而氣體噴出口190用以噴出第二氣體CG。如此，在運作模式中，電漿AC與第二氣體CG可分別被導引至被處理物OB的表面的相對側，一邊利用電漿AC對被處理物OB進行所需的表面處理，例如清潔、鍍膜、蝕刻、活化或鈍化表面能。

此外，在本實施例中，當第二氣體CG與第一氣體WG為相同氣體時，電漿裝置100可在第二氣體CG與第一氣體WG於第一氣體通道GC1以及第二氣體通道GC2內的傳遞路徑上另設置一漩流AF分配器(未繪示)，以調節自氣體噴出口所噴出而作為冷卻氣體的第二氣體CG、與進入第二腔室121與第三腔室131作為工作氣體的第一氣體WG的比例。舉例而言，漩流AF分配器調節第二氣體CG與第一氣體WG比例的方法例如是藉由其孔徑大小來控制通過的第二氣體CG與第一氣體WG的相對多寡。如此，可使用既有氣體種類，而兼顧被對處理物的電漿處理效能，以及可藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果。

另一方面，在本實施例中，由於第一氣體WG可在第一氣體通道GC1中流動，並可流向環設於第二管狀電極130外的漏斗狀腔室142，因此亦可藉由第一氣體WG的導入與流動來冷卻工作中的第一管狀電極120以及第二管狀電極130，提供氣冷的效果，當然流至腔室142的第二氣體CG亦同樣可發揮氣冷的效果。總言之，利用第一氣體WG、第二氣體CG所提供之冷卻效果，可在無需設置額外的冷卻系統下，有效降低第一管狀電極120以及第二管狀電極130的工作溫度，進而使所產生的電漿AC更為穩定與保有高能量狀態，進而提高對被處理物OB的處理效能以及穩定性，並且可有效延長第一管狀電極120及第二管狀電極130的使用壽命。

本實施例之漩流產生器143固定在外殼110的腔室111的底面S111上，且漩流產生器143位於面向第一管狀電極120與第二管狀電極130對接處的間隙，使得由第一氣體通道GC1所通過的工作氣體藉由漩流產生器143而可以漩流的方式經由連通口CP2而通入腔室121與腔室131中，藉以提供形成電弧弧根AR與電漿AC的氣體。如圖1所示，另一漩流產生器141則設置於第一管狀電極120上方。並且在本實施例中，在第一管狀電極120上方接近漩流產生器141亦可以另設置一氣體進入口(未繪示)，藉由在電弧電漿形成期間由此氣體進入口(未繪示)通入氣體可有助於穩定所電弧與電漿往噴嘴方移動，當第一管狀電極120的尺寸需要被進一步縮短時可有效避免電弧電漿聚集於第一管狀電極120上方。

另一方面，如圖1所示，在本實施例中，電漿裝置100可進一步包含非直流電源，例如非直流電源170。此非直流電源170與第一管狀電極120電性連接，使第一管狀電極120為高壓端，而使第二管狀電極為接地端或相對低壓端，藉此可於第一管狀電極120與第二管狀電極130之間形成電壓差，從而啟動電弧弧根AR並產生電漿AC。此外，在本實施例中，由於第一管狀電極120接合在漩流產生器143上，因此為了電性隔離漩流產生器 143與外殼110，漩流產生器143可由金屬與絕緣材料之組合，或者單純由絕緣材料所構成，其中構成隔離漩流產生器143的絕緣材料例如可為聚醚醚酮。另一方面，漩流產生器141同樣可由金屬與絕緣材料所構成，但漩流產生器141的材料較佳係採用金屬。

更詳細而言，當第一氣體WG從漩流產生器143而以漩流方式進入腔室121中後，會分別沿著上方第一管狀電極120之內側面、以及下方之外殼110之上底部113的內側面與第二管狀電極130的內側面，朝上方與下方流動，並形成漩流AF。此時，第一管狀電極120與第二管狀電極130因電壓的施加而產生電弧弧根AR。電弧弧根AR可將漩流AF之漩流AF離子化，而使第一氣體WG產生活化反應，進而於腔室121與腔室131中形成電漿AC。

進一步而言，在本實施例中，由第一氣體WG所形成的漩流AF會推動第一管狀電極120與第二管狀電極130內所形成的電弧弧根AR，使電弧弧根AR繞著第一管狀電極120的腔室121與第二管狀電極130的腔室131做螺旋運動。之後，再使第一氣體WG轉換成之電漿AC自電漿裝置100中導引至噴嘴181處後噴出，以對待處理物件進行電漿處理。

如圖1所示，第二管狀電極130例如是透過軸承150而接合在外殼110之上底部113的外側面。在本實施例中，由於軸承150的材料可為金屬，因此第二管狀電極130與噴嘴181的電位可透過此軸承150而傳遞至外殼110。進一步而言，在本實施例中，噴嘴181以非軸承方式而設置在第二管狀電極130底部的旋轉部RP上，亦即噴嘴181可透過其所接合的第二管狀電極130的旋轉部RP，而相對於外殼110旋轉。如此，將可使經由噴嘴181噴射出的噴射面積增大，進而達到大面積的表面處理效果。

此外，在本實施例中，噴嘴181與第二管狀電極130的旋轉軸心O之間相距一段距離。進一步而言，在本實施例中，噴嘴181亦是以歪斜方式設置在第二管狀電極130下方，因此噴嘴181下方的開口DO與第二管狀電極130之旋轉軸心O之間具有一夾角θ。在一些例子中，夾角θ大於0度，且小於90度。舉例而言，第一管狀電極120、第二管狀電極130與噴嘴181可為同軸心。亦即，連通第二管狀電極130與噴嘴181上方的開口UO的軸心可對齊於第一管狀電極120和第二管狀電極130之軸心，但本發明不以此為限。在另一實施例中，第一管狀電極120、第二管狀電極130與噴嘴181亦可為偏軸心。舉例而言，第一管狀電極120與第二管狀電極130的軸心可不同，但可與噴嘴181上方的開口UO的軸心相同；或者噴嘴181上方的開口UO的軸心與第二管狀電極130和第一管狀電極120的軸心不同；或者第一管狀電極120、第二管狀電極130、與噴嘴181上方的開口UO的軸心均不相同。

此外，電漿裝置100亦可根據實際應用需求，而選擇性地包含傳動裝置160，其中傳動裝置160可例如為皮帶輪或齒輪等。更詳細而言，如圖1所示，傳動裝置160設置在鄰近於軸承 150之第二管狀電極130的外側面上，以帶動第二管狀電極130以及噴嘴181與氣體噴出口190相對於外殼110做圓周式旋轉，但本發明不以此為限。傳動的方式亦可利用如馬達等驅動裝置來驅動傳動件，再透過傳動件來帶動與其接合的傳動裝置160，進而帶動第二管狀電極130以及噴嘴181與氣體噴出口190旋轉。

如此一來，當電漿AC與第二氣體CG被分別導引至噴嘴181與氣體噴出口190處時，將可再經由噴嘴181與氣體噴出口190而被導引至被處理物OB的表面，以對處理物件進行電漿處理，並可藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果。以下將搭配圖2A至圖3D針對電漿AC與第二氣體CG被引導至被處理物OB的表面的可能氣形型態進行進一步解說。

圖2A是圖1的電漿對靜止的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。圖2B是本發明一比較例的電漿對靜止的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。圖2C是圖2A與圖2B的定點的溫度變化曲線示意圖。請參照圖2A，在本實施例中，電漿AC與第二氣體CG分別可被導引至被處理物OB的表面的相對側的表面上，並分別對處理物件進行電漿處理以及提供氣冷的效果。更詳細而言，如圖2A所示，當電漿AC對被處理物OB的表面的定點A進行處理後，藉由噴嘴181與氣體噴出口190週期性地旋轉，而可使得第二氣體CG亦可在之後被引導至被處理物OB的表面的定點A提供氣冷的效果，而有效降低被處理物OB的表面的定點A的溫度。

另一方面，如圖2B所示，當電漿裝置100僅有提供電漿處理而未提供第二氣體CG時，被處理物OB的表面的定點A的溫度將會隨著處理的時間漸長而逐步上升，如此，將會使被處理物OB表面的溫度不當升高，甚至造成被處理物OB的損壞，特別是具有熱敏感性質的被處理物OB影響甚鉅，此外，溫度的不當升高亦會影響對被處理物OB進行表面處理的效能。

進一步而言，如圖2C所示，當電漿裝置100同時提供電漿AC與第二氣體CG以進行表面處理時的定點A的溫度將會明顯小於當電漿裝置100僅提供電漿AC進行表面處理時的定點A的溫度，且隨著接觸次數愈多，差異將會越明顯。由圖2C可知，本發明之電漿裝置100因設置有氣體噴出口，將可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。

另一方面，在前述的實施例中，雖以靜止的被處理物OB為例示，但本發明並不以此為限。以下將搭配圖2D至圖2F，進行進一步的說明。

圖2D是圖1的電漿對在一掃描方向上相對移動的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。圖2E是本發明一比較例的電漿對在一掃描方向上相對移動的被處理物的一定點進行表面處理的氣形示意圖。圖2F是圖2D與圖2E的定點的溫度變化曲線示意圖。請參照圖2D及圖2E，在本實施例中，當電漿裝置100對被處理物OB進行表面處理時，亦可使被處理物OB沿一掃描方向進行相對移動，進而可達到大面積的表面處理效果。更詳細而言，如圖2D所示，在一實施例中，電漿裝置100同時提供電漿AC與第二氣體CG以分別對處理物件進行電漿處理以及提供氣冷的效果，而有效降低被處理物OB的表面的定點B的溫度。

另一方面，如圖2E所示，在一比較例中，電漿裝置100僅有提供電漿處理而未提供第二氣體CG，因此會使得被處理物OB的表面的定點B的溫度隨著處理的時間漸長而逐步上升。如此，如圖2F所示，當電漿裝置100同時提供電漿AC與第二氣體CG以進行表面處理時的定點B的溫度將會明顯小於當電漿裝置100僅提供電漿AC進行表面處理時的定點B的溫度，且隨著接觸次數愈多，差異亦會越明顯。如此一來，電漿裝置100亦可藉由噴嘴181與氣體噴出口190週期性地旋轉，來使得第二氣體CG亦可在之後被引導至被處理物OB的表面的定點B提供氣冷的效果，進而避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。

此外，在前述的實施例中，雖以第二氣體CG的氣形為一點狀為例示，但本發明並不以此為限。以下將搭配圖3A至圖3D，進行進一步的說明。

圖3A至圖3D是圖1的電漿進行表面處理的不同氣形示意圖。如圖3A及圖3B所示，在本實施例中，氣體噴出口190亦可控制第二氣體CG噴射於被處理物OB的表面的氣形為狹長形狀或是第二氣體CG噴射於被處理物OB的表面的氣形為圓弧形。此外，如圖3C所示，在另一實施例中，用以噴出第二氣體CG的氣體噴出口190的數量亦可為多個以上。如此，將可進一步擴大提供第二氣體CG以進行氣冷效果的範圍。

此外，本發明亦不限定使第二氣體CG進行氣冷效果的範圍須與電漿AC進行表面處理的範圍重疊。舉例而言，如圖3D所示，在一實施例中，第二氣體CG可沿被處理物OB的表面上的一第一區域AR1進行噴射，電漿AC沿被處理物OB的表面上的一第二區域AR2進行噴射，且第一區域AR1鄰近第二區域AR2。如此，藉由第二氣體CG提供氣冷效果的第一區域AR1與對電漿AC進行表面處理的第二區域AR2相鄰，電漿裝置100亦可達到對電漿AC進行表面處理的第二區域AR2提供冷卻表面的效果，而兼顧電漿AC表面處理的效能。

換言之，本發明並不限定氣體噴出口190的數量及第二氣體CG的氣形的形式及範圍，在其他的實施方式中凡是能經由所噴射的第二氣體CG來提供氣冷效果以避免影響電漿AC表面處理效能的電漿裝置100，都可以作為本實施例的電漿裝置100。

如此一來，電漿裝置100在噴出電漿AC時，將能使電漿AC與第二氣體CG經由噴嘴181與氣體噴出口190被引導至被處理物OB的表面，並同時藉由被處理物OB的移動來達到大面積的表面處理效果。並且，電漿裝置100亦能藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。此外，電漿裝置100亦能藉由第一氣體WG的導入與流動來冷卻第一管狀電極120，提供氣冷的效果，而有效降低第一管狀電極120的工作溫度，進而可有效延長第一管狀電極120的使用壽命。

此外，在前述的實施例中，雖以第二氣體CG經由至少一進氣口IP1之其一進入腔室121中，且經由第二氣體通道GC2被導引至氣體噴出口190後噴出為例示，但本發明並不以此為限。以下將搭配圖4至圖8B進行進一步的說明。

圖4是本發明另一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。請參照圖4，在本實施例中，圖4的電漿裝置400與圖1的電漿裝置100類似，惟，在如圖4所示之本實施例中，電漿裝置400省略了電漿裝置100之外殼410的導流罩116(繪示於圖1)，外殼410的上底部413僅由上方延伸至第二管狀電極430的上方。如圖4所示，在本實施例中，第一氣體通道GC1是直接挖設於第二管狀電極430的內部，而與氣體噴出口190的內部連通。因此，本實施例可省略繪示於圖1中導流罩116的設計，有助於簡化電漿裝置的構件。在本實施例中，第二氣體CG可經由至少一進氣口IP1進入腔室121與腔室131中，並且亦可經由第一氣體通道GC1或與第一氣體通道GC1連通的第二氣體通道GC2而被導引至氣體噴出口190後噴出，以降低被處理物OB表面溫度。

同樣地，電漿裝置400亦能藉由第一氣體WG、第二氣體CG的導入與流動來冷卻第一管狀電極120與第二管狀電極130，提供氣冷的效果，而有效降低電漿處理時電極的工作溫度，進而可有效穩定並增強電漿效能、以及可延長電極的使用壽命。並且，在噴出電漿AC時，電漿裝置400亦能使電漿AC與第二氣體CG經由噴嘴181與氣體噴出口190被引導至被處理物OB的表面，並同時藉由被處理物OB的移動來達到大面積的表面處理效果。並且，電漿裝置400亦能藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。因此，電漿裝置400同樣具有電漿裝置100所提及的優點，在此亦不再贅述。

圖5是本發明另一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。請參照圖5，在本實施例中，圖5的電漿裝置500與圖1的電漿裝置100類似，惟在如圖5所示之本實施例中，電漿裝置500更包括至少一進氣口IP2與氣閥殼GJ，其中進氣口IP2經由氣閥殼GJ設置於第二管狀電極530上。詳細而言，進氣口IP2與外界氣源連通，且氣閥殼GJ與氣體噴出口590之間形成有一供第二氣體通過的第三氣體通道GC3。具體而言，第二氣體CG可自進氣口IP2導入，經由第三氣體通道GC3被導引至氣體噴出口590後自第二管狀電極130底部的開口噴出。

另一方面，在本實施例中，氣閥殼GJ與第二管狀電極530可分開設置。舉例而言，氣閥殼GJ可透過軸承的方式旋設於第二管狀電極530上，而可在第二管狀電極530的旋轉部RP旋轉時，保持固定不動。此時，氣閥殼GJ與第二管狀電極530之間則可設有多個密封元件SE，以防第二氣體CG逸失。在本實施例中，密封元件SE的材質例如可為橡膠、石墨或是可切削陶瓷，但本實施例不以此為限。在另一實施例中，密封元件SE亦可為具有潤滑功能的石墨環。此時的密封元件SE可將第二氣體CG的逸失比例控制在一容許範圍內，且更可有利於減少第二管狀電極530的旋轉部RP旋轉時所可能對氣閥殼GJ帶來的磨損風險。

此外，在本實施例中，第三氣體通道GC3可不與各腔室、第一氣體通道GC1以及第二氣體通道GC2連通，而為一獨立的氣體通道。因此，第二氣體CG與第一氣體WG可被獨立控制為相同或不同種類的第二氣體CG，其中第二氣體CG可依實際需求選擇性地為惰性氣體或其他不與第一氣體WG起反應的適合氣體，以減少電漿AC與外界空氣混合的機會。舉例而言，當進行還原處理時，第一氣體WG可選用混合的氮氣與氫氣(N₂+H₂)，而第二氣體CG可選用氮氣(N₂)，而可減少外界空氣中的氧氣與電漿AC混合的機會，以提升處理效能，但本發明不以此為限。

在其他實施例中，第二氣體CG除了具有冷卻效果外，亦可進一步選用具有反應性的第二氣體CG或混合氣體，以使在電漿AC與第二氣體CG進一步反應後再對被處理物OB進行表面處理，例如被處理物OB的表面被電漿AC活化後可增進第二氣體CG與被處理物OB表面所需的鍍膜或蝕刻等反應。舉例而言，在一些實施例中，第二氣體CG可對被處理物進行鍍膜處理或蝕刻處理，並同時提供氣冷效果，以作為冷卻氣體之用。此領域具通常知識者當可依實際需求選用適合種類的第二氣體CG，不再贅述。

同樣地，電漿裝置500與前述電漿裝置100、400般亦能對電極提供氣冷的功效。並且，在噴出電漿AC時，電漿裝置500亦能使電漿AC與第二氣體CG經由噴嘴181、氣體噴出口590被引導至被處理物OB的表面，並同時藉由被處理物OB的移動來達到大面積的表面處理效果。同時，電漿裝置500亦能藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險，不再贅述。

在前述的實施例中，雖以電漿AC與第二氣體CG被導引至被處理物OB的表面的相對側為例示，但本發明並不以此為限。以下將搭配圖6至圖7進行進一步的說明。

圖6是本發明另一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。請參照圖6，在本實施例中，圖6的電漿裝置600與圖5的電漿裝置500類似。惟如圖6所示，在本實施例中，氣體噴出口690與噴嘴681在第二管狀電極530底部內相接合，用以使電漿AC與冷卻第二氣體CG自第二管狀電極530底部的同一出口噴出，換言之，此出口同時提供電漿與冷卻氣體CG。在此實施例中，電漿AC與第二氣體CG可經由相同噴嘴681被導引至被處理物OB的表面的相同側，而可對處理物件進行電漿處理以及提供氣冷的效果。這樣的設置可以適用於當冷卻氣體CG與電漿AC可相混合反應後再對被處理物OB進行表面處理的製程，當然冷卻氣體CG亦可以僅作為降低被處理物OB表面上被電漿AC處理處的溫度，本發明並不以此為限。

圖7是本發明再一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。請參照圖7，在本實施例中，圖7的電漿裝置700亦與圖5的電漿裝置500類似，惟，如圖7所示，在本實施例中，噴嘴181與氣體噴出口790的出口為第二管狀電極530底部同一側的不同開口，因此電漿AC與第二氣體CG可自第二管狀電極530底部的不同開口被導引至被處理物OB的表面的相同側，而可對處理物件進行電漿處理以及提供氣冷的效果。

在前述的實施例中，由於電漿裝置600、700亦能藉由第一氣體WG的導入與流動來冷卻第一管狀電極120，提供氣冷的效果，而有效降低第一管狀電極120的工作溫度，進而可有效延長第一管狀電極120的使用壽命。並且，在噴出電漿AC時，電漿裝置600、700亦能使電漿AC與第二氣體CG分別經由噴嘴681、781與氣體噴出口690、790被引導至被處理物OB的表面，並同時藉由被處理物OB的移動來達到大面積的表面處理效果。並且，電漿裝置600、700亦能藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。因此，電漿裝置600、700同樣具有電漿裝置500所提及的優點，在此亦不再贅述。

圖8A是本發明一實施例的一種電漿裝置的架構示意圖。圖8B是圖8A的一種散熱葉片單元的正視示意圖。請參照圖8A與圖8B，在本實施例中，圖8A的電漿裝置800與圖5的電漿裝置500類似，而差異如下所述。如圖8A與圖8B所示，在本實施例中，電漿裝置800更包括一散熱葉片單元FU。散熱葉片單元 FU配置於第二管狀電極830上，其中第二氣體CG並且經由散熱葉片單元FU吸入並被導引至少一進氣口IP2中。更詳細而言，藉由散熱葉片單元FU的配置，將可降低流入進氣口IP2及第三氣體通道GC3的第二氣體CG的溫度，以達到更有效的氣冷效果。

在本實施例中，由於電漿裝置800亦能藉由第一氣體WG的導入與流動來冷卻第一管狀電極120，提供氣冷的效果，而有效降低第一管狀電極120的工作溫度，進而可有效延長第一管狀電極120的使用壽命。並且，在噴出電漿AC時，電漿裝置800亦能使電漿AC與第二氣體CG分別經由噴嘴181與氣體噴出口890被引導至被處理物OB的表面，並同時藉由被處理物OB的移動來達到大面積的表面處理效果。並且，電漿裝置800亦能藉由第二氣體CG達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿AC溫度過高而影響電漿AC進行表面處理效能的風險。因此，電漿裝置800同樣具有電漿裝置500所提及的優點，在此亦不再贅述。

綜上所述，本發明的電漿裝置能藉由工作氣體的導入與流動來冷卻第一管狀電極，提供氣冷的效果，而可有效延長第一管狀電極的使用壽命。並且，在噴出電漿時，電漿裝置亦能使電漿與氣體經由噴嘴被引導至被處理物的表面，並同時藉由被處理物的移動來達到大面積的表面處理效果。並且，電漿裝置亦能藉由氣體達到冷卻處理物件的表面的效果，而可避免電漿溫度過高而影響電漿進行表面處理效能的風險。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電漿裝置

110‧‧‧外殼