專利名稱：具有導(dǎo)入裝置的等離子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子系統(tǒng)，且尤其涉及一種具有導(dǎo)入裝置的等離子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
等離子技術(shù)已發(fā)展多年，等離子技術(shù)是利用等離子內(nèi)的高能粒子(電子及離子) 與活性物種對(duì)欲處理工件產(chǎn)生鍍膜、蝕刻與表面改質(zhì)等效應(yīng)，其特性可應(yīng)用于光電及半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)、3C產(chǎn)品、汽車產(chǎn)業(yè)、民生材料業(yè)及生醫(yī)材料表面處理等。以等離子鍍膜技術(shù)為例，藉由等離子與欲形成薄膜的反應(yīng)物的混合，可以使得活 化反應(yīng)物，并且提高基板表面的活性。等離子鍍膜技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)已發(fā)展出多種等離子 與反應(yīng)物的混合方式。例如，日本專利第JP2000-121804號(hào)專利，是藉由上電極板及下電極 板來產(chǎn)生等離子?；宄休d于下電極板上。反應(yīng)物則注入于上電極板與下電極板之間。然 而，在此種等離子與反應(yīng)物的混合方式中，反應(yīng)物容易沉積于上電極板的表面，而影響等離 子的穩(wěn)定度。并且，也會(huì)造成下次工藝的污染。另外，歐洲專利第EP0617142號(hào)專利則是采用一電極棒及一電極圓桶來產(chǎn)生等離 子。電極棒設(shè)置于電極圓桶的中央處。反應(yīng)物注入于電極棒與電極圓桶之間。藉由此一方 式，也會(huì)造成反應(yīng)物沉積于電極棒或電極圓桶的表面的現(xiàn)象。此外，期干丨JAPPLIED PHYSICS LETTERS 89,251504(2006)所發(fā)表一篇 [Atmospheric pressure microplasma jet as a depositing tool]則是利用小電極管及 大電極管來產(chǎn)生等離子。小電極管設(shè)置于大電極管的中央處，反應(yīng)物則通過小電極管注入 于小電極管及大電極管之間。藉由此一方式，也會(huì)造成反應(yīng)物沉積于小電極管或大電極管 的表面的現(xiàn)象。前述各種專利與期刊所發(fā)表的內(nèi)容都是為了充分混合等離子與反應(yīng)物，而采用此 些設(shè)計(jì)方式。然而，上述這些方式卻造成了反應(yīng)物沉積于電極上的現(xiàn)象。若為了避免發(fā)生反應(yīng)物沉積于電極的現(xiàn)象，則又可能造成等離子與反應(yīng)物無法充 分混合，而降低工藝效率的情況。因此，等離子技術(shù)發(fā)展至今，一直無法沒有辦法提出一種 可以充分混合等離子與反應(yīng)物，且可以有效避免反應(yīng)物沉積于電極上的設(shè)計(jì)，使得等離子 技術(shù)的發(fā)展受到嚴(yán)重的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有導(dǎo)入裝置的等離子系統(tǒng)，其利用機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得等離子可與反應(yīng)物充分混合，且可有效避免反應(yīng)物沉積于電極上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種等離子系統(tǒng)。等離子系統(tǒng)包括一等離子腔體及一 導(dǎo)入裝置。等離子腔體包括一第一電極及一第二電極。第一電極及第二電極用以產(chǎn)生一等 離子。導(dǎo)入裝置包括一等離子導(dǎo)入管體及一反應(yīng)物導(dǎo)入管體。等離子導(dǎo)入管體耦接于等離 子腔體。等離子導(dǎo)入管體具有一入口、一出口及一外側(cè)壁。等離子導(dǎo)入管體由入口導(dǎo)入等離 子，并由出口導(dǎo)出等離子。外側(cè)壁的寬度由鄰近入口之處朝向鄰近出口之處逐漸縮小。反應(yīng)物導(dǎo)入管體設(shè)置于外側(cè)壁之外。反應(yīng)物導(dǎo)入管體用以導(dǎo)入一反應(yīng)物至外側(cè)壁，以使反應(yīng) 物沿外側(cè)壁朝向出口之處流動(dòng)，并于出口之處與等離子混合。其中，該外側(cè)壁具有多個(gè)鰭片，該些鰭片用以帶動(dòng)該反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)。其中，該等離子導(dǎo)入管體可轉(zhuǎn)動(dòng)式耦接于該等離子腔體。其中，該入口的直徑大于該出口的直徑。其中，該等離子導(dǎo)入管體電性連接于該第二電極。其中，該反應(yīng)物導(dǎo)入管體垂直于該入口與該出口的聯(lián)機(jī)。其中，該導(dǎo)入裝置還包括一蓋體，耦接該反應(yīng)物導(dǎo)入管體，并具有一開口，該開口 對(duì)應(yīng)于該出口。其中，該開口的直徑大于該出口的直徑。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì) 說明如下。


圖1繪示一實(shí)施例的等離子系統(tǒng)的示意圖；圖2繪示圖1的導(dǎo)入裝置的立體剖面圖；圖3繪示圖1的導(dǎo)入裝置的平面剖面圖；圖4 6繪示圖1的等離子導(dǎo)入管體的立體圖；圖7繪示圖6的等離子導(dǎo)入管體的下視圖；圖8繪示等離子導(dǎo)入管體未旋轉(zhuǎn)的情況下，等離子與反應(yīng)物混合示意圖；以及圖9繪示等離子導(dǎo)入管體旋轉(zhuǎn)的情況下，等離子與反應(yīng)物混合示意圖。其中，附圖標(biāo)記1000 等離子系統(tǒng)100 等離子腔體110:第一電極120:第二電極200 導(dǎo)入裝置210:等離子導(dǎo)入管體211 鰭片220 反應(yīng)物導(dǎo)入管體230 蓋體C:等離子導(dǎo)入管體的中心點(diǎn)Dl 等離子導(dǎo)入管體的入口的寬度D2 等離子導(dǎo)入管體的出口的寬度D3:蓋體的開口的寬度E 等離子Hl 等離子導(dǎo)入管體之入口H2 等離子導(dǎo)入管體之出口H3:蓋體之開口
Ll 等離子導(dǎo)入管體的入口與出口的聯(lián)機(jī)R:反應(yīng)物Sl 等離子導(dǎo)入管體的內(nèi)側(cè)壁S2 等離子導(dǎo)入管體的外側(cè)壁SP 混合空間
具體實(shí)施例方式以下提出實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，實(shí)施例僅用以作為范例說明，并不會(huì)限縮本發(fā)明 欲保護(hù)的范圍。此外，實(shí)施例中的附圖為省略不必要的組件，以清楚顯示本發(fā)明之技術(shù)特點(diǎn)。請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示一實(shí)施例的等離子系統(tǒng)1000的示意圖。本實(shí)施例的等離子系 統(tǒng)1000可應(yīng)用于表面活化、清潔、蝕刻及薄膜沉積。在本實(shí)施例中，等離子系統(tǒng)1000以應(yīng)用 于薄膜沉積工藝為例做說明。等離子系統(tǒng)1000包括一等離子腔體100及一導(dǎo)入裝置200。 等離子腔體100例如是一真空腔體或一常壓腔體。本實(shí)施例的等離子系統(tǒng)1000可應(yīng)用于 真空工藝或常壓工藝。在本實(shí)施例中，等離子腔體100以應(yīng)用于常壓工藝為例做說明。等 離子腔體100用以產(chǎn)生一等離子E。導(dǎo)入裝置200耦接于等離子腔體100，用以導(dǎo)入一反應(yīng) 物R。當(dāng)?shù)入x子系統(tǒng)1000應(yīng)用于薄膜沉積工藝時(shí)，反應(yīng)物R例如是含有薄膜成分的氣體或 霧化的液體。反應(yīng)物R可經(jīng)由載氣(Carrier gas)輸入導(dǎo)入裝置200。反應(yīng)物R也可稱為 成膜單體或成膜先驅(qū)物。通過導(dǎo)入裝置200可以使等離子E與反應(yīng)物R混合。等離子腔體100包括一第一電極110及一第二電極120。第一電極110及第二電 極120之間所形成的一電壓差將等離子腔體100內(nèi)的氣體解離成等離子E。第一電極110 及第二電極120可以分別是一正電極及一接地電極。請(qǐng)參照?qǐng)D2 圖3，圖2繪示圖1的導(dǎo)入裝置200的立體剖面圖，圖3繪示圖1的 導(dǎo)入裝置200的平面剖面圖。導(dǎo)入裝置200包括等離子導(dǎo)入管體210、至少一反應(yīng)物導(dǎo)入 管體220及一蓋體230。等離子導(dǎo)入管體210耦接于等離子腔體100(繪示于圖1)。等離 子導(dǎo)入管體210具有一入口 HI、一出口 H2、內(nèi)側(cè)壁Sl及一外側(cè)壁S2。等離子導(dǎo)入管體210 由入口 Hl導(dǎo)入等離子E，并由出口 H2導(dǎo)出等離子E。反應(yīng)物導(dǎo)入管體220則設(shè)置于外側(cè)壁 S2之外。在本實(shí)施例中，二個(gè)反應(yīng)物導(dǎo)入管體220設(shè)置于導(dǎo)入裝置200，用以導(dǎo)引兩種反應(yīng) 物R。在另一實(shí)施例中，可包含兩個(gè)以上的導(dǎo)入管體220用以導(dǎo)引兩種以上的反應(yīng)物R。蓋 體230耦接反應(yīng)物導(dǎo)入管體220，并具有一開口 H3。開口 H3對(duì)應(yīng)于出口 H2。如圖3所示，就等離子導(dǎo)入管體210的設(shè)計(jì)而言，本實(shí)施例的等離子導(dǎo)入管體210 的材質(zhì)為金屬，且電性連接于第二電極120(繪示于圖1)，使得等離子導(dǎo)入管體210內(nèi)的空 間可用以形成等離子E。等離子導(dǎo)入管體210的內(nèi)側(cè)壁S 1的寬度由鄰近入口 Hl之處朝向 鄰近出口 H2之處逐漸縮小，所以入口 Hl的直徑Dl大于出口 H2的直徑D2。如此一來，等離 子E由出口 H2導(dǎo)出時(shí)，等離子E的流動(dòng)速度可以加快。此外，等離子導(dǎo)入管體210的外側(cè) 壁S2的寬度也由鄰近入口 Hl之處朝向鄰近出口 H2之處逐漸縮小。也就是說，等離子導(dǎo)入 管體210形成一圓錐狀結(jié)構(gòu)。如圖3所示，就反應(yīng)物導(dǎo)入管體220的設(shè)計(jì)而言，反應(yīng)物導(dǎo)入管體220用以導(dǎo)入反 應(yīng)物R至外側(cè)壁S2。由于等離子導(dǎo)入管體210的外側(cè)壁S2的寬度由鄰近入口 Hl之處朝向鄰近出口 H2之處逐漸縮小，所以反應(yīng)物R導(dǎo)入至外側(cè)壁S2時(shí)，反應(yīng)物R可以很自然地沿外 側(cè)壁S2朝向出口 H2之處流動(dòng)。此外，本實(shí)施例的反應(yīng)物導(dǎo)入管體220實(shí)質(zhì)上垂直于入口 Hl與出口 H2的聯(lián)機(jī)Li， 而外側(cè)壁S2又傾斜于入口 Hl與出口 H2的聯(lián)機(jī)Li，因此，外側(cè)壁S2也是傾斜于反應(yīng)物導(dǎo) 入管體220。如此一來，反應(yīng)物導(dǎo)入管體220可順利導(dǎo)引反應(yīng)物R沿外側(cè)壁S2朝向出口 H2 處流動(dòng)。如圖3所示，就蓋體230的設(shè)計(jì)而言。蓋體230設(shè)置于等離子導(dǎo)入管體210的出 口 H2處，并在出口 H2之處形成一混合空間SP。反應(yīng)物R沿著外側(cè)壁S2朝向出口 H2之處 流動(dòng)后，即可在混合空間SP與等離子E充分的混合。此外，由于蓋體230的開口 H3為了射 出混合后的反應(yīng)物R與等離子E，因此，本實(shí)施例的開口 H3的直徑D3大于出口 H2的直徑 D2,以方便混合后的反應(yīng)物R與等離子E射出。其中，蓋體230與反應(yīng)物導(dǎo)入管體220可以 是分離的兩個(gè)結(jié)構(gòu)組件，也可以是一體成型的同一結(jié)構(gòu)，端看設(shè)計(jì)上的需求而定。本實(shí)施例的等離子E與反應(yīng)物R是在等離子導(dǎo)入管體210之外的混合空間SP進(jìn) 行混合。第一電極110及第二電極120設(shè)置于等離子腔體100內(nèi)，所以第一電極110與第 二電極120并沒有與反應(yīng)物R接觸。因此，反應(yīng)物R不會(huì)于第一電極110或第二電極120 上沉積，不僅可以增加等離子E穩(wěn)定度，更可避免下次工藝的污染。請(qǐng)參照?qǐng)D4 6，其繪示圖1的等離子導(dǎo)入管體210的立體圖。本實(shí)施例的等離子 導(dǎo)入管體210可轉(zhuǎn)動(dòng)式耦接于等離子腔體100 (繪示于圖1)。等離子導(dǎo)入管體210的外側(cè) 壁S2具有6個(gè)鰭片211。請(qǐng)參照?qǐng)D7，其繪示圖6的等離子導(dǎo)入管體210的下視圖。此些 鰭片211以略微偏離等離子導(dǎo)入管體210的中心點(diǎn)C配置。如此一來，當(dāng)反應(yīng)物R(繪示于 圖3)進(jìn)入外側(cè)壁S2并推擠此些鰭片211時(shí)，此些鰭片211可以帶動(dòng)等離子導(dǎo)入管體210 旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得接續(xù)導(dǎo)入的反應(yīng)物R也隨著等離子導(dǎo)入管體210來旋轉(zhuǎn)。借此，反應(yīng)物R可 以沿著外側(cè)壁S2以渦流方式朝出口 H2之處流動(dòng)。請(qǐng)參照?qǐng)D8 9，圖8繪示等離子導(dǎo)入管體210未旋轉(zhuǎn)的情況下，等離子E與反應(yīng) 物R混合示意圖，圖9繪示等離子導(dǎo)入管體210旋轉(zhuǎn)的情況下，等離子E與反應(yīng)物R混合示 意圖。如圖8所示，在等離子導(dǎo)入管體210未旋轉(zhuǎn)的情況下，等離子E及反應(yīng)物R以接近平 行的方式向下射出。如圖9所示，在等離子導(dǎo)入管體210旋轉(zhuǎn)的情況下，反應(yīng)物R向中央集 中，且環(huán)繞著等離子E旋轉(zhuǎn)。由圖8與圖9的比較可以得知，反應(yīng)物R向中央集中且環(huán)繞著 等離子E旋轉(zhuǎn)時(shí)，等離子E與反應(yīng)物R的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)且混合情況較佳。等離子E與反應(yīng) 物R反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)且充分混合時(shí)，即可增加沉積速率。根據(jù)上述實(shí)施例，本實(shí)施例的等離子導(dǎo)入管體210藉由反應(yīng)物R進(jìn)入外側(cè)壁S2并 推擠此些鰭片211來自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。然而，在其它實(shí)施例中，等離子系統(tǒng)1000更可包括一電力 源(例如是馬達(dá))，其耦接于等離子導(dǎo)入管體210 (未繪示)，因此，等離子導(dǎo)入管體210便 可藉由動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。如此一來，等離子導(dǎo)入管體210可以主動(dòng)地帶動(dòng)反應(yīng)物 R以渦流方式朝出口 H2之處流動(dòng)。此外，根據(jù)上述實(shí)施例，本實(shí)施例的反應(yīng)物導(dǎo)入管體220設(shè)置于導(dǎo)入裝置200的對(duì) 稱位置。在此設(shè)計(jì)下，也可使不同的反應(yīng)物導(dǎo)入管體220導(dǎo)入反應(yīng)物R的流量或速度有差 異，來造成鰭片221的旋轉(zhuǎn)，而不需要前述的動(dòng)力源。在另一實(shí)施例中，反應(yīng)物導(dǎo)入管體220 也可稍微錯(cuò)位，以使反應(yīng)物R更容易推擠此些鰭片221而增加等離子導(dǎo)入管體210轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。在某些實(shí)施例中，前述動(dòng)力源的設(shè)計(jì)、反應(yīng)物R的流量/速度差異的設(shè)計(jì)或反應(yīng)物 導(dǎo)入管體220錯(cuò)位的設(shè)計(jì)可以搭配著采用其中兩種設(shè)計(jì)，或者同時(shí)采用三種設(shè)計(jì)，端看使 用上的需求而定。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有導(dǎo)入裝置的等離子系統(tǒng)，其特征在于，包括一等離子腔體，包括一第一電極；及一第二電極，該第一電極及該第二電極用以產(chǎn)生一等離子；以及一導(dǎo)入裝置，包括一等離子導(dǎo)入管體，耦接于該等離子腔體，該等離子導(dǎo)入管體具有一入口、一出口及一 外側(cè)壁，該等離子導(dǎo)入管體由該入口導(dǎo)入該等離子，并由該出口導(dǎo)出該等離子，該外側(cè)壁的 寬度由鄰近該入口之處朝向鄰近該出口之處逐漸縮小；及至少一反應(yīng)物導(dǎo)入管體，設(shè)置于該外側(cè)壁之外，該反應(yīng)物導(dǎo)入管體用以導(dǎo)入一反應(yīng)物 至該外側(cè)壁，以使該反應(yīng)物沿該外側(cè)壁朝向該出口之處流動(dòng)，并于該出口之處與該等離子 混合O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該外側(cè)壁具有多個(gè)鰭片，該些鰭片 用以帶動(dòng)該反應(yīng)物旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該等離子導(dǎo)入管體可轉(zhuǎn)動(dòng)式耦接 于該等離子腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該入口的直徑大于該出口的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該等離子導(dǎo)入管體電性連接于該 第二電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該反應(yīng)物導(dǎo)入管體垂直于該入口 與該出口的聯(lián)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該導(dǎo)入裝置還包括一蓋體，耦接該反應(yīng)物導(dǎo)入管體，并具有一開口，該開口對(duì)應(yīng)于該出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子系統(tǒng)，其特征在于，該開口的直徑大于該出口的直徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有導(dǎo)入裝置的等離子系統(tǒng)。該等離子系統(tǒng)包括一等離子腔體及一導(dǎo)入裝置。等離子腔體包括一第一電極及一第二電極。第一電極及第二電極用以產(chǎn)生一等離子。導(dǎo)入裝置包括一等離子導(dǎo)入管體及一反應(yīng)物導(dǎo)入管體。等離子導(dǎo)入管體耦接于等離子腔體。等離子導(dǎo)入管體具有一入口、一出口及一外側(cè)壁。等離子導(dǎo)入管體由入口導(dǎo)入等離子，并由出口導(dǎo)出等離子。外側(cè)壁的寬度由鄰近入口之處朝向鄰近出口之處逐漸縮小。反應(yīng)物導(dǎo)入管體設(shè)置于外側(cè)壁之外。反應(yīng)物導(dǎo)入管體用以導(dǎo)入一反應(yīng)物至外側(cè)壁，以使反應(yīng)物沿外側(cè)壁朝向出口之處流動(dòng)，并于出口之處與等離子混合。
文檔編號(hào)H05H1/24GK102065625SQ20091022521
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者劉志宏, 蘇濬賢, 蔡陳德, 許文通, 鄭文欽, 陳兩儀 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院