TWI540634B

TWI540634B - 具有控制施於基材上之電漿偏壓能力的線性連續腔體電漿製程設備

Info

Publication number: TWI540634B
Application number: TW100109480A
Authority: TW
Inventors: Geoffrey Lee
Original assignee: Nuora Corp Co Ltd
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2016-07-01
Also published as: TW201239981A

Description

具有控制施於基材上之電漿偏壓能力的線性連續腔體電漿製程設備

本發明為一種電漿製程設備，適用於線性連續腔體(In-line)的電漿製程(Plasma process)，它具有降低流入基材瞬間電流的功能，並且能夠控制電漿加諸於基材上的偏壓，因此能保護基材表面，特別適合作為乾蝕刻製程(dry etching)之用；其它非使用電漿作為乾蝕刻製程之用者(如PECVD，電漿輔助化學蒸氣蒸鍍)，或使用電漿但不是作鍍膜使用者(如電漿清潔，plasma clean)等等，亦可應用本發明，使其同時俱備高效率的電漿輔助製程與其它的特點。

傳統的線性連續腔體(In-line)電漿製程鍍膜系統，由於產量大，使用的基材(substrate)面積亦大，被廣泛地使用在許多製程上(如：透明導電氧化物TCO濺鍍製程、化學蒸氣蒸鍍、矽薄膜製程、彩色膜濺鍍製程、以及電磁波隔絕層EMI濺鍍製程等等)。其機台設計可概分為直立式與水平式兩種，使用的電漿一般分為直流(DC)、脈衝直流(Pulse DC)、射頻(RF，例如頻率在13.56MHz、27.12MHz 及60MHz等等)、DC+RF混合模式電波、中頻(MF；例如：頻率約為數百kHz)或MF+DC混合模式電波等等。這些傳統的技術不論是直立式或者是水平式的，DC或RF的，都有一個基本限制，那就是裝設在真空腔體的電極(一般是指靶材、平板電極或多孔的氣體噴頭(shower head)等等，必須使基材與腔體電性隔絕(electrically isolated)，如此才能使受電漿轟擊的基材表面得到穩定的物理與化學性質。例如，在濺鍍(sputtering deposition)時，當極高的電壓導入靶材的瞬間會有一股甚高的電流產生，這對機台本身或是基材都是不利的。因此，傳統設計者多將基材設計成與腔體和靶材均不電性連通，以利於整個機台的電感性趨於安定，如此則基材表面不會吸引高能量的電子或離子，甚至被它們轟擊而損傷，甚至毀壞。此種安排對濺鍍的膜亦有利，因為少了離子的轟擊，其微結構(如晶粒的結晶方向)不致於變化過大，使得其均勻性(如電阻率，折射率等等)得以保持在一固定範圍之內。過去將近半世紀，這樣的設計已廣被接受，例如，台灣的富林、日暘、燦元；美國的AKT；日本的Ulvac；韓國的Jusun；德國的Oerlikon、Leybold及Von Ardena等，都是將基材置於電性絕緣狀態(Electrically floated)，然後實施電漿製程的。

值得注意的是，上述絕緣的方法，實施起來並不容易，而且有兩個主要的缺點。第一，由於這些機台是線性連續式的，它們的傳動系統與基材是機械性地結合的(mechanically engaged)，欲達到使基材電性絕緣之目的，就必須將機械傳動機制的基材承接模組的電性絕緣性一併考慮進去，如此則增加了很多設計上的困難度。第二，近年來隨著鍍膜工業的發展，這樣的方法(亦即完全將基材電性隔絕)的製程空間經常不敷使用，因為一個與電極電性隔絕的基材是無法輕易改變其上的偏壓的。例如，某些特別需要藉離子轟擊來調整基材與鍍膜之間的性能的應用，常受限於基材上的電漿偏壓不能輕易獲得調整的基本限制(因為基材已經electrically floated)，得不到很好的效果。黏著性(adhesion)即為一明顯例子。對許多真空鍍膜而言，黏著性的大小扮演著製程成敗關鍵的角色。基材與鍍膜間的黏著性的獲得，主要來自兩者間的凡德瓦引力(van de Waal’s Force)，此種引力在奈米的距離之內非常的強大，其它的作用至少還包括機械性的交互絆鎖(Mechanical interlock)等等。，此二者(凡德瓦引力與交互絆鎖)均與表面的潔淨度與粗糙度有關。值得注意的是，表面粗糙度的任何改變，即使看似非常輕微，都可以改變這種凡德瓦引力的大小，故常使得黏著力亦隨之改變。其結果是，如果界面提供的黏著力不夠，鍍上去的薄膜最後仍會與基材分離(Delaminated)。使用電漿裡的離子對基材表面作輕微的轟擊，除了可對基材材料表面進行清潔，並且能調整其粗糙度，故可達到控制黏著性的效果，這比起使用複雜的化學方法好得多(許多汙染物用化學方法清洗到ppb或ppm程度並不容易，或者成本高昂)。除了黏著性之外，金屬膜的色澤亦常受電漿偏壓影響，在乾蝕刻製程裡，電漿的偏壓與微米尺寸下的垂直壁面的斜度有關，在電漿輔助化學蒸氣蒸鍍製程裡，電漿的偏壓與微米尺寸下的垂直壁面的塗敷厚度(i.e.步階表面垂直區塗佈厚度，step coverage)有關。縱觀以上所述，現今之線性連續腔體製程系統(In-line process system)需要一個解決方案，使得鍍膜的微結構，以及鍍膜與基材間之界面等等，能穩健地獲得調整，進而提昇其整體的性能。

圖一為傳統線性連續腔體的設計法。這是一個水平式線性連續腔體製程系統上數個形狀類似的腔體其中的一個(直立式繪示於圖十三，其基本原理相同)。如圖一所示，腔體(100)頂部的內底面於接設有一上電極(193)，使上電極(193)位於基材載具(120)的上方，該腔體(100)接設有電源供應器(power supply)(195)，上電極(193)與電源供應器(power supply)(195)電性連接，另設有一進氣口(192)，而於腔體(100)底部設有一抽氣閘門(170)並配設連結一真空幫浦(180)，於腔體(100)左側處設有左入口(110)並配設有閘門(150)，可將基材(196)自外部傳入，而於腔體(100)右側處設有一右出口(130)並配設有閘門(160)，可將基材(196)傳出，另於腔體(100)內置設有傳動裝置(140)，可使基材載具(120)順利到達一預定之位置。

當使用者欲執行製程時，閘門(150)與(160)的左、右入口(110)、(130)封閉，此時抽氣閘門(170)由(170a)的位置移至(170b)位置而形成開啟狀態，隨即由真空幫浦(180)將腔體(100)內部之大氣空氣(190)抽至一特定真空值 (190a)，使用者此時可將製程氣體(191)由進氣口(192)導入腔體(100)內，待腔體(100)內壓力到達一特定壓力值(190b)時，使用者將電源供應器(195)【電源供應器(power supply)可以是DC、RF或其它型式，本實施例以RF作說明】的電波送入上電極(193)，此時電漿被引發(strike on)，基材(196)在接受電漿的轟擊一段時間後，表面性質達到一特定條件(例如黏著性改善)，製程得以結束。由於傳統線性連續腔體系統(in-line process system)將基材載具(120)與傳動裝置(140)連結，使得大電流(197)難以斷絕，尤其是當使用高頻(~MHz)的電源時，上述的電流更難完全斷絕，且必須將機械傳送機構的基材承接模組的電性絕緣性一併考慮進去，此種困難可以由圖三示出。

圖三與圖一大致相同，但圖三所表示的是電漿剛被點起時(或者是電漿不穩定，產生電弧放電arcing時)的情況，當大電流(197)產生時，其傳導至地面之路徑甚多，它們至少包括(197a)、(197b)、(197c)以及(197d)，實際實施情況裡除了包括傳送機構(140)的漏電路徑外，還包括許多其它的路徑，此圖為求簡化說明，並未繪示，但其原理相同，如欲阻斷此些為數不明(但可以甚多)的對地漏電路徑，增加了很多設計上的困難度。

如前述，傳統設計方法欲達到使基材與腔體電性絕緣之目的，於實際實施情況裡除了包括傳動機制的漏電路徑外，還包括許多其它的路徑，如欲阻斷此些為數不明的對地漏電路徑，增加了很多設計上的困難度。

本發明將此一問題一併解決，其目的是提供一種有效又容易控制的電漿清潔製程。

本發明為具有控制施於基材上之電漿偏壓能力的線性連續腔體電漿製程設備，其所運用的技術手段是，當使用者欲進行製程時，將基材載具與傳動裝置電性脫離，但使其與電源電性連接，如此在進行電漿製程時，基材載具只與電源電性連通。藉由此種機構配設，使本發明更適用於線性連續腔體(In-line)的電漿製程(Plasma process)，它具有降低流入基材瞬間電流的功能，並且能夠控制電漿加諸於基材上的偏壓，因此能保護基材表面，特別適合作為乾蝕刻製程(dry etching)之用；其它非使用電漿作為乾蝕刻製程之用者(如PECVD，電漿輔助化學蒸氣蒸鍍)，或使用電漿但不是作鍍膜使用者(如電漿清潔，plasma clean)等等，亦可應用本發明，使其同時具備高效率的電漿輔助製程與其它的特點為其目的。

習用部分；

100‧‧‧腔體

110‧‧‧左入口

120‧‧‧基材載具

130‧‧‧右出口

140‧‧‧傳送機構

150、160‧‧‧閘門

170、170a、170b‧‧‧抽氣閘門

180‧‧‧真空幫浦

190‧‧‧大氣壓空氣

191‧‧‧製程氣體

193‧‧‧電極

1904a‧‧‧特定真空值

194b‧‧‧壓力特定值

195‧‧‧電源供應器

196‧‧‧基材

197‧‧‧大電流

197a、197b、197c、197da‧‧‧漏電路徑

本發明部分；

200‧‧‧腔體

201‧‧‧離子

202‧‧‧電子

203‧‧‧電流i

210‧‧‧左入口

211、211a、211b‧‧‧電極

212‧‧‧接點

220‧‧‧基材載具

222‧‧‧膜

230‧‧‧右出口

240‧‧‧傳動裝置

241‧‧‧傳動轉輪

250、260‧‧‧閘門

270、270a、270b‧‧‧抽氣閘門

280‧‧‧真空幫浦

281‧‧‧匹配電路

282‧‧‧電源供應器

283、283a、283b‧‧‧射頻電磁波

290‧‧‧大氣壓空氣

291‧‧‧製程氣體

292‧‧‧進氣口

293‧‧‧上電極

294a‧‧‧特定真空值

294b‧‧‧壓力特定值

296‧‧‧基材

297‧‧‧傳輸線

298‧‧‧頂昇裝置

299‧‧‧電漿

300‧‧‧接點

310‧‧‧接觸之處

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖一為傳統線性連續腔體的設計法；圖二為本發明以射頻電漿清潔製程；圖二A至圖二D為圖二之運作實施示意圖；圖三傳統設計方法之實施例；圖四至圖十一為本發明變換實施例；圖十二係將電漿的偏壓對plasma bombardment的作用作一些；圖十三為本發明之另一實施例；圖十四與十五對此一具頂昇裝置作一說明分析圖表。

本發明係提供一種具有控制施於基材上之電漿偏壓能力的線性連續腔體電漿製程設備，請參考圖二，如以射頻電漿清潔製程(RF plasma clean process)為一例，腔體(200)為封閉形態，該腔體(200)頂部設有一進氣口(292)，而於腔體(200)底部設有一抽氣閘門(270)並配設連結一真空幫浦(280)，於腔體(200)左側處設有左入口(210)並配設有閘門(250)，可將基材(296)自外部傳入，而於腔體(200)右側處設有一右出口(230)並配設有閘門(260)，可將基材(296)傳出，另於腔體(200)內置設有傳動裝置(240)，可使基材載具(220)順利到達一預定之位置，該基材載具(220)的製作材料的得使用高導電度之材料(如鋁、銅、不銹鋼、鋁合金、銅合金等等)。本發明特點是將射頻(RF)的電極(211)置於基材載具(220)之下【習知技術置於載具上方，與其電性分離，其相對關係如圖一中電極(193)與基材載具(120)示】，另外，電源供應器(power supply)(282)配設有一匹配電路(281)而與電極(211)導接。

當使用者欲執行製程時，閘門(250)與(260)將左、右入口(210)、(230)封閉，此時抽氣閘門(270)的位置由(270a)移至(270b)而形成開啟狀態，隨即真空幫浦(280)將腔體(200)內部之大氣壓空氣(290)抽至一特定真空值(294a)，使用者此時可將製程氣體(291)由進氣口(292)導入腔體(200)內，待腔體(200)內到達一特定壓力值(294b)時，使用者將電源供應器(282)(可以是DC、RF或其它型式，本實施例以RF作說明)的電波送入電極(211)，此時電漿被引發(strike on)，基材(296)接受一由傳輸線(297)導入的大電流，而其形成之主要來源為電漿內之離子與電子。圖二中之電極(211)至少有兩種設置形態，第一種如圖二A所示，電極(211)昇高至與基材載具(220)電性接觸(211a)；第二種如圖二B所示電極(211)下降至與基材載具(220)電性分離的高度(211b)。再如圖二A所示，當製程啟動時，電極(211)已在(211a)位置，故射頻電磁波(283)可由電極(211)底部導入，經由電極(211)與基材載具(220)的接點(300)傳入基材載具(220)本體，由於腔體(200)內有製程氣體(291)，電漿因此點燃(plasma strike on)，此時基材載具(220)的上表面置有待清潔基材(296)，由於其與基材載具(220)和電極(211)均電性連接，故其表面所感受到的電漿偏壓，即等於電極(211)所感受到的偏壓，此種偏壓值是可以被射頻電源供應器(RF power supply)(282)直接感受到的，其電流大小亦受到電源供應器(RF power supply)(282)之控制，因此，使用者可以藉調整電源供應器(RF power supply)(282)的入射波(incident wave)的能量來調整電漿對被清潔基材(296)的清潔速率，其上的反射波的相位則由介於電源供應器(RF power supply)(282)與電極(211)間的匹配電路(Matching network)(281)來調整。圖二B所示的是製程結束的情形，電極(211)高度下降至高度(211b)，與基材載具(220)電性分離，此時基材載具(220)可藉由傳送機構(240)離開腔體(200)。

再如圖二A所示，本發明的其中一個實施例，是將基材載具(220)上昇至一特定高度(211a)，該高度使得基材載具(220)與傳動裝置(240)脫離，如此在進行電漿製程時，基材載具(220)只與電源供應器(RF power supply)(282)連通，但與腔體(200)和傳動裝置(240)均為電性絕緣。又如圖二C所示，傳動裝置(240)上的傳動轉輪(241)使用絕緣材料製作，如此在進行電漿製程時，基材載具(220)、腔體(200)與傳動馬達(未繪示)等亦為電性絕緣。再又如圖二D所示，基材載具(220)與傳動裝置(240)接觸之處(310)使用絕緣材料(如陶瓷、玻璃、橡膠、鐵氟龍、聚氯乙醯、聚乙醯銨、聚酯、聚尿素、壓克力或工程塑膠..等等)，如此在進行電漿製程時，基材載具(220)、腔體(200)與傳動轉輪(241)等亦為電性絕緣。

圖四所示為本發明的變換實施例。在圖二的結構，對較難清理的表面最為有效(如SiO2，ZrO2，TiO2膜層等等)，如果需要清理的表面並不需要太高能量的離子轟擊，但對均勻性有較高之要求者，可將本發明調整成圖四形式。其腔體(200)亦為封閉形態，於腔體(200)頂部設有一進氣口(292)，而於腔體(200)底部設有一抽氣閘門(270)並配設連結一真空幫浦(280)，於腔體(200)左側處設有左入口 (210)並配設有閘門(250)，可將基材(296)自外部傳入，而於腔體(200)右側處設有一右出口(230)並配設有閘門(260)，可將基材(296)傳出，另於腔體(200)內置設有傳動裝置(240)，可使基材載具(220)順利到達一預定之位置，電源供應器(power supply)(282)配設有一匹配電路(281)及電能分岐傳送器(285)(power splitter)而與電極(211)導接。運作時，射頻電磁波(283a)與(283b)分兩路到達負載，如射頻電磁波(283a)與(283b)，射頻電磁波(283a)循一路徑傳入基材載具(220)，射頻電磁波(283b)則循另一路徑傳入載盤上方之上電極(293)，該上電極(293)能與電漿偶合，使腔體(200)內帶電離子的濃度保持在一定數值，或者使電漿偏壓值達到一特定需求之值，如此增加了製程的穩定性，此時再藉電能分岐傳送器(285)(power splitter)的調整，能讓使用者以不同比例的能量傳送電源(RF power)至基材載具(220)與上電極(293)，這對於處理有機物如高分子聚合物的表面而言，有極大助益(容易在提高清潔速率與避免受過激烈離子轟擊之間取得平衡)，對其它材料而言，本實施例亦具有類似之作用。

圖五所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同處是它的電極(211)附有靜電吸盤(212)。在圖二中之基材載具(220)是藉著重力與電極(211)接合的，如遇到基材(296)或基材載具(220)的重心落於接合面之外的情況，會導至接觸不良。而圖五所示之靜電吸盤(212)可以穩固吸引住基材載具(220)，降低接合處之阻抗值 (Electrical impedance)，使RF電磁波更有效地導入電漿。

圖六所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同處在電源供應器(282)為RF+DC混合模式(Mixed Mode)機型。它的衍生實施例還包括是AC+DC power supply混合模式，該AC的頻率不限定是13.56MHz。此類的Power supply品牌至少包括美國Advanced Energy所產製的pinnacle power supply等等。圖六的設計能將DC sputtering的效果也發揮出來，也同時可藉著加入的RF或AC，使電漿的偏壓適當地下降，讓基材(296)的表面受到適度但不過度的離子轟擊。

圖七所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同的是它使用的是帶有冷卻水路(211a)與(211b)的電極(211)，如此可使基材載具(220)的溫度獲得有效控制，對於需要長時間進行的電漿清潔製程，抑制基材(296)之溫度上昇甚為有效。

圖八所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同的是它使用pulse DC power supply的電源供應器(282)，此種脈衝式電磁波由於瞬間產生的電場甚大，可以對極堅硬或者高介電值之材料進行離子轟擊。不過當其使用於傳統線性連續腔體系統時(如圖一所示)，其缺點是電漿點起之瞬間容易引發甚大的接地電流。本發明因能將基材載具(220)與傳動裝置(240)電性隔絕，故能全部或局部降低上述的問題。

圖九所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同的是它的上電極(293)用於鍍膜製程，此處上電極可以是一靶材，也可以是一多孔性電極，以方便導入製程氣體(291)進行化學蒸氣蒸鍍，這使得腔體(200)得以進行雙模製程(如Dep-Etch,deposition-etching)。值得注意的是，電源供應器(282)(Power supply)在送電至上電極(293)與基材載具(220)的路徑上，分別裝有開關(284)與(285)，當某段時間為用於基材(296)表面處理時(該時間表達為Φ)，開關(284)閉合，形成基材載具(220)與電源供應器(282)(Power supply)之閉路(electrically closed)，開關(285)打開，上電極(293)與電源供應器(282)(Power supply)形成開路(electrically opened)，此時射頻電磁波(283)沿路徑(283a)到達基材載具(220)，而上電極(293)則因開關(285)為開路(electrically opened)，不受電源供應器(282)(Power supply)所提供之電波影響，基材處於蝕刻(Etching)模式。當使用者欲進入到鍍膜(Dep)的模式時(該時間表達為)，開關(284)開起(electrically opened)，開關(285)閉合(electrically closed)，因此上電極(293)與電源供應器(282)(Power supply)形成通路(electrically connected)，此時射頻電磁波(283)沿路徑(283b)到達上電極(293)，基材載具(220)則因開關(284)為開路(electrically opened)，不受電源供應器(282)(Power supply)所提供之電波影響，此處若上電極(293)是一靶材，則基材(296)會接受到濺鍍製程 (sputtering deposition process)。如此反覆進行Φ與製程，膜(222)逐漸形成一定之厚度與結構。膜(222)的微結構(如類鑽石膜之含碳量，carbon ingredient in black diamond film；晶粒生長方向，grain orientation；step coverage，等等)與單純使用鍍膜製程(例如物理蒸氣蒸鍍或化學蒸氣蒸鍍)的膜層並不相同，而且該些不同之處可藉調整電源供應器(282)(Power supply)的參數(如偏壓Bias；穩定電流或電壓的措施Current or Voltage regulation等等)與時間Φ與的調配而進行微調。

圖十所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，腔體(200)為封閉形態，但腔體(200)頂部沒有進氣口，而腔體(200)底部亦沒有抽氣閘門與真空幫浦，於腔體(200)左側處設有左入口(210)並配設有閘門(250)，可將基材(296)自外部傳入，而於腔體(200)右側處設有一右出口(230)並配設有閘門(260)，可將基材(296)傳出，另於腔體(200)內置設有傳動裝置(240)，可使基材載具(220)順利到達一預定之位置，電源供應器(power supply)(282)配設有一匹配電路(281)而與電極(211)導接。本實施例不同的是它沒使用特殊的製程氣體，而是以環境中的大氣壓空氣(290)作為製程上使用之氣體，圖上其它物件已經一一於圖中標明，習知此技藝者可由該些標明得出該實施例之真意，過去此類製程(大氣壓電漿製程)常使用於小型、單腔體系統上，對基材(296)之偏壓並無法控制，本發明使得習知的技術獲得一新的應用，將偏壓加諸於基材(296)之上，使得清潔效果大幅提昇，並且更容易控制。

圖十一所示亦為本發明的變換實施例，其結構與圖二大致相同，不同的是它將傳動裝置(240)置於腔體(200)之外。事實上按照不同製程的需求，傳送機構(未繪示)可置於幾個選擇部位之一，例如，它可置於鄰近腔體，等到閘門(250)或(260)打開時，再穿過出入口(210)或(230)進入腔體(200)內取出或放置基材載具(220)或基材(296)，或兩者皆取。此實施例的目的，在簡化腔體(200)之設計，並且能使電漿點起時漏至大地的電流的路徑減少，使機台更趨於安定，不會如圖三習知的設計有許多漏至大地的路徑，(197a)、(197b)、(197c)、(197d)等的情形。

圖十二將電漿的偏壓對plasma bombardment的作用作一些說明，並解釋傳統電漿製程機台的對其控制方法。在進行電漿製程時，一般的製程氣體(291)均會導入氬氣(Ar)或其它惰性氣體，這些氣體分子在受到高電壓時，部份會解離成離子(201)與電子(202)，形成電漿(299)。從外觀來看，電漿(299)形成時，就好像是一股電流i(203)流向上電極(293)。這股電流i(203)的大小，與電漿離子化的程度有深切的關係，它也直接影響到電漿的偏壓(Bias)(注意，Bias為一物理量，圖中並無繪示)。舉例來說，以相同的瓦特數的能量施之於惰性氣體電漿，以DC形成的電漿的離子濃度較低(注意，離子濃度為一物理量，圖中並無繪示)，基材(296)感受到的第一偏壓值較高；以RF形成電漿的離子濃度較高，基材(296)感受到的第二偏壓值較低。偏壓高的好處是離子轟擊力道高，壞處是某些能量過大的離子對基材的破壞性轟擊亦隨之加大。為了讓基材表面能夠接受適量但不過量的離子轟擊，以及減少熱電子的加熱，傳統的線性連續製程(in-line)機台將基材設計為電性絕緣(如圖十一所示)。製程起動時，電能由電源供應器(power supply)(282)送至上電極(293)引發電漿(如果為RF電波，則仍需有匹配電路(281)置於兩者之間)。使用者應注意電漿所吸收的能量必須先將氣體離子化，然後以偏壓的方式對材料表面送入機械能量(如離子轟擊，ion bombardment)。電源供應器(282)送入的power越大，電漿的偏壓也越大(假設製程氣體(291)的壓力，氣流等等條件均不改變)。由於電漿(299)並非只存在於上電極(293)表面附近，基材(296)亦同時接觸到電漿(299)，這對使用者而言，等於從電源供應器(282)可以看到上電極(293)以及基材(296)。也因此，傳統線性連續製程(in-line)機台使用者多半藉著調整上電極(293)的參數(如powe等等)來“遠距”的調整離子(201)對基材(296)的轟擊能量。這其實是一種極不有效的方法，因為與上電極(293)不同的是，基材(296)所感受到的電漿偏壓是一個小很多(約為電極的1/120)且無法自主調整的偏壓(此時基材為electrically floated)，也就是說，上述方法的製程敏感度甚低，遇到難以處理的表面，其唯一的方法就是繼續加大送到上電極(293)的power。值得注意的是，使用者並不能無限制地加高上電極(293)的power來滿足對基材(296)的轟擊的需求，因為電漿的轟擊作用會將大部份的電能消耗在上電極(293)上，造成上電極(293)發熱現象。如果使用者執意將送入的power加大，事實上只是增加不必要的電極發熱現象，至於基材(296)的表面的離子轟擊速率(ion bombardment rate)，則是變化有限的。此時使用者能以利用的製程參數並不多了，因此，傳統in-line真空製程設備有著一個致命的缺點，那就是對一個基材上方的電漿偏壓(Plasma Bias)，尤其是面積甚大的基材，受限於power不能無限量地加大，只能靠調整氣體壓力或氣氛氣體的濃度獲得(氣氛氣體是指一種還原性氣體，掺入製程氣體裡，以協助材料表面處理)。一旦遇到基材材質不易清理，黏著性不易調整的情況時，傳統線性連續製程(in-line)機台仍然缺乏一有效又容易控制的電漿清潔製程。

圖十三為本發明的另一實施例。它與其它的實施例不同之處在於腔體(200)為直立式。此種設備常使用於液晶平板顯示器(TFT LCD)的製程上，其它製程亦有見使用此種設備者(例如：觸控面板鍍膜設備，硬碟片鍍膜設備等等)。當製程開始時，基材(296)與基材載具(220)均與傳送機構(240)電性脫離，其適合使用的方法除了包括電極(211)將基材載具(220)頂昇至某一高度之外，還包括傳動裝置(240)下降至另一特定高度，或上述兩種方法合併使用。有關於電能送入電極，引發電漿的方法，本實施例與之前圖一至圖十二所陳述之方法並無不同，此處不再重覆說明。值得注意的是，頂昇裝置(298)並非習知傳統機械加工技藝者所能輕易瞭解的，它除了是一機械傳動裝置，也是一個耐高電壓與大電流的導體。圖十四與十五對此一具頂昇裝置(298)作一說明。圖十四表示的是電漿遇有電弧放電(arcing)的情況時電流的大小，這是所有電漿製程機器都不易完全消除的現象，因此頂昇裝置(298)負有承擔瞬間大電流的責任(此圖也可用以作為圖一之輔助說明，表達出甚大的電流在電漿初起之時，流過基材)。圖十四是示意之表示，請注意在極短的時間理(<100μsec)，一股甚大的電流(一般大於100安培)會產生在電漿(299)裡，這樣大的電流在極短的時間內流過頂昇裝置(298)，除了會傷害基材(296)之外，更容易造成電源供應器(282)與匹配電路(281)故障，甚至產生致命的危險。為使製程設備不受損壞，當頂昇裝置(298)接受到交流電波時，其上的電壓駐波比值(voltage standing wave ratio，VSWR)應維持在電源供應器(282)與匹配電路器(281)能容許的範圍之內。根據電磁學理論，VSWR與傳輸線(transmission line)的阻抗(impedance)之間關係式可以用以公式(1)表達：

ρ指的是自電源供應器(282)至電極(211)所有阻抗造成的反射波反射係數(reflection coefficient)，ρ與電極 (211)和傳輸線(297)阻抗有關。傳輸線(297)可以為金屬物(metallic object)，電線(electrical wire)，同軸電纜(coaxial cable)，波導(wave guide)，超導體(superconductor)。如公式(1)所示，反射係數ρ的大小對電壓駐波比值VSWR有深切的影響。所以，頂昇裝置1397之製作過程必須一併考慮到反射波的現象。例如，電磁干擾(Electromagnetic interference)與電弧放電(arcing)的抑制即與頂昇裝置(298)的設計有關。為滿足電源供應器(282)對電壓駐波比值VSWR的需求，本發明將頂昇裝置(298)的阻抗值訂在30歐姆以下，理由如下。圖十五所表示的是經過本發明人實驗得知的VSWR與工業級電漿製程用的電源供應器之間的關係曲線示意圖。如圖十五所示，當入射波的能量(Forward power)昇高時(理論上如此可導致蝕刻速率或鍍率加大)，其所需要的電壓駐波比值VSWR就需越接近於1，這也就是說反射係數ρ應越接近0，傳輸線與電極的阻抗要據此規劃。如以圖十五為例，如果要滿足電壓駐波比值VSWR小於1.5的需求(此時入射波能量在1200瓦附近)，則反射係數應在0.2以下，習知RF電漿工程者於參考本發明時，可得知頂昇裝置(298)的阻抗值應低於30歐姆，實際上的頂昇裝置(298)的阻抗值與腔體(200)內的機構有關，在此不再贅述。

本發明實施要點，已於前述圖二至圖十五清楚描述出，其它的變更應用仍然很多，並不僅限於該些圖形所繪示，其基本實施方法，則仍不外於本發明之陳述範圍，故其使用之權力範圍應受本發明之權力主張範圍之約制，在此不再一一列舉。