等离子体产生装置的制作方法

1.本公开涉及一种等离子体产生装置及其控制方法。更具体而言，本公开涉及一种用于减少等离子体放电期间生成的副产物的等离子体产生装置及其控制方法。


背景技术：

2.等离子体放电用于许多工业应用领域及科学应用领域，且通过等离子体放电产生用于各种工业领域(例如半导体晶圆处理)的各种气体的活性种类物或者达成对工业制程中生成的副产物的处理。
3.用于实行等离子体放电的等离子体源主要使用电感耦合等离子体方法或电容耦合等离子体方法。电感耦合等离子体方法是通过向线圈施加射频(radio frequency，rf)电源形成感应电场以及通过感应电场实行等离子体放电的方法。
4.由于放电所产生的活性种类物或离子因施加至用于放电的天线的电压而与介电管碰撞，因此在实行等离子体放电期间，可能会将杂质引入活性种类物。因此，需要开发一种等离子体产生装置，以通过用于实行等离子体放电的天线的结构或设计来减少包含于活性种类物中的杂质。
5.前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景且并不旨在意指本公开落于本领域技术人员已知的相关技术的范围内。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本公开是有关于提供一种等离子体产生装置。
8.另外，本公开是有关于提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置提供具有减少的杂质的活性种类物。
9.本公开将解决的技术问题并非仅限于前述技术问题，且本领域技术人员将根据本公开及附图清楚地理解并未提及的其他技术问题。
10.技术解决方案
11.根据本公开的实施例，提供一种用于实行等离子体放电的等离子体产生装置，所述等离子体产生装置具有包括第一模式及第二模式的多种操作模式，且包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述天线模块基于具有所述第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体放电，或者当所述操作模式是所述第二模式时，所述天线模块基于具有所述第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电，且其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，所述第一电容器具有第一电容，且所述第一频率所
述天线模块对应于根据所述第一电感及所述第一电容确定的第一共振频率。
12.根据本公开的另一实施例，提供一种等离子体产生装置的控制方法，所述等离子体产生装置包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，所述控制方法包括：在第一模式下进行操作，其中使用第一频率作为驱动频率向所述天线模块提供rf电源；以及在第二模式下进行操作，其中使用第二频率作为所述驱动频率向所述天线模块提供rf电源，其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，且所述第一电容器具有第一电容，其中所述第二频率对应于由所述第一电感及所述第一电容确定的第二共振频率。
13.根据本公开的又一实施例，提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置用于通过如下的方式产生等离子体：当操作模式是第一模式时自能够改变第一频率范围内的频率的第一电源供应器接收电源或者当所述操作模式是第二模式时自能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率的第二电源供应器接收电源，所述等离子体产生装置包括：介电管；以及天线模块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述天线模块基于具有所述第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体放电，或者当所述操作模式是所述第二模式时，所述天线模块基于具有所述第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电，且其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，所述第一电容器具有第一电容，且所述第一频率对应于基于所述第一电感及所述第一电容确定的第一共振频率。
14.本说明中的技术解决方案可能并非仅限于以上内容，且本领域技术人员将根据本说明及附图清楚地理解其他未提及的技术解决方案。
15.有益效果
16.根据本公开，可提供一种能够在各种环境中利用的等离子体产生装置。
17.根据本公开，可提供一种能够减少活性种类物中包含的杂质的等离子体产生装置。
18.本公开的效果并非仅限于前述效果，且本领域技术人员应根据本公开及附图清楚地理解本文中未阐述的其他效果。
附图说明
19.图1是示出根据本公开实施例的等离子体产生系统的图。
20.图2是示出根据本公开实施例的等离子体产生系统的图。
21.图3是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
22.图4是示出根据本公开实施例的直流(direct current，dc)电极的图。
23.图5是示出根据本公开实施例的dc电源的图。
24.图6是示出根据本公开实施例的dc电极的图。
25.图7是示出根据本公开实施例的dc电源的图。
26.图8是示出根据本公开实施例的天线模块的图。
27.图9是示出根据本公开实施例的天线模块的操作的图。
28.图10是示出根据本公开实施例的天线模块的图。
29.图11是示出根据本公开实施例的天线模块的操作的图。
30.图12是示出根据本公开实施例的天线模块的形状的图。
31.图13是示出根据本公开实施例的rf电源的图。
32.图14是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
33.图15是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
34.图16是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
35.图17是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
36.图18是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
37.图19是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
38.图20是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
39.图21是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
40.图22是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
41.图23是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
42.图24是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
43.图25是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
44.图26是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
45.图27是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
46.图28是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
47.图29是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
48.图30是示出根据本公开实施例的等离子体产生制程的图。
49.图31是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
50.图32是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
51.图33是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的图。
52.图34是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
53.图35是示出根据本公开实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
54.图36是示出根据本公开实施例的天线模块的图。
55.图37是示出根据本公开实施例的单元天线的图。
56.图38是示出根据本公开实施例的施加至天线模块的电压的图。
57.图39是示出根据本公开实施例的施加至天线模块的电压的图。
58.图40是示出根据本公开实施例的施加至天线模块的电压的图。
具体实施方式
59.根据本公开的实施例，提供一种用于实行等离子体放电的等离子体产生装置，所述等离子体产生装置具有包括第一模式及第二模式的多种操作模式，且包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与所述第一频率范围至
少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述天线模块基于具有所述第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体放电，或者当所述操作模式是所述第二模式时，所述天线模块基于具有所述第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电，且其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，所述第一电容器具有第一电容，且所述第一频率所述天线模块对应于根据所述第一电感及所述第一电容确定的第一共振频率。
60.根据本公开的实施例，所述第一电源供应器可包括具有第一阻抗的第一匹配元件。
61.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时，所述天线模块可基于具有所述第一频率的所述电源信号实行所述第一等离子体放电，其中所述第一频率可对应于基于所述第一阻抗、所述第一电感及所述第一电容确定的所述第一共振频率。
62.根据本公开的实施例，所述第二电源供应器可包括具有第二阻抗的第二匹配元件，且当所述操作模式是所述第二模式时，所述天线模块可基于具有所述第二频率的所述电源信号实行所述第二等离子体放电，其中所述第二频率可对应于基于所述第二阻抗、所述第一电感及所述第一电容确定的第二共振频率，且所述第二共振频率不同于所述第一共振频率。
63.根据本公开的实施例，所述第二共振频率可高于所述第一共振频率，且当所述操作模式是所述第一模式时作为所述第一单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部与所述第二单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部之间的电压的第一电压可低于当所述操作模式是所述第二模式时作为所述第一单元线圈的未连接至所述第一电容器的所述一个端部与所述第二单元线圈的未连接至所述第一电容器的所述一个端部之间的电压的第二电压。
64.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时，所述第一单元线圈的两个端部之间的电压可对应于所述第一单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部与所述第二单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部之间的电压。
65.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时所述天线模块的两个端部之间的电压可低于当所述操作模式是所述第二模式时所述天线模块的所述两个端部之间的电压。
66.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时流经所述天线模块的第一电流的大小可小于当所述操作模式是所述第二模式时流经所述天线模块的第二电流的大小。
67.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时由所述天线模块消耗的电源可为第一电源，且当所述操作模式是所述第二模式时由所述天线模块消耗的电源可为第二电源，所述第二电源低于所述第一电源。
68.根据本公开的另一实施例，提供一种等离子体产生装置的控制方法，所述等离子体产生装置包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模
块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，所述控制方法包括：在第一模式下进行操作，其中使用第一频率作为驱动频率向所述天线模块提供rf电源；以及在第二模式下进行操作，其中使用第二频率作为所述驱动频率向所述天线模块提供rf电源，其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，且所述第一电容器具有第一电容，其中所述第二频率对应于由所述第一电感及所述第一电容确定的第二共振频率。
69.根据本公开的实施例，所述第二电源供应器可包括具有第二阻抗的第二匹配元件，且所述在所述第二模式下进行操作可包括使用所述第二频率作为所述驱动频率进行操作，其中所述第二频率可对应于基于所述第一电感、所述第一电容及所述第二阻抗确定的所述第二共振频率。
70.根据本公开的实施例，所述第一电源供应器可包括具有第一阻抗的第一匹配元件，且所述在所述第一模式下进行操作可包括使用所述第一频率作为所述驱动频率进行操作，其中所述第一频率可对应于基于所述第一电感、所述第一电容及所述第一阻抗确定的第一共振频率。
71.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时由所述天线模块消耗的电源可为第一电源，且当所述操作模式是所述第二模式时由所述天线模块消耗的电源可为第二电源，所述第二电源高于所述第一电源。
72.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时，所述第一单元线圈的两个端部之间的电压可对应于所述第一单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部与所述第二单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部之间的电压。
73.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时流经所述天线模块的第一电流的大小可小于当所述操作模式是所述第二模式时流经所述天线模块的第二电流的大小。
74.根据本公开的实施例，所述等离子体产生装置的所述控制方法可还包括：当所述操作模式是所述第一模式时，获取流经所述天线模块的电流；以及当流经所述天线模块的所述电流等于或小于参考值时，将所述操作模式改变成所述第二模式。
75.根据本公开的实施例，所述等离子体产生装置的所述控制方法可还包括：当所述操作模式是所述第一模式时，获取流经所述第一电源供应器的反相器的电流；以及当流经所述第一电源供应器的所述反相器的所述电流等于或小于参考值时，将所述操作模式改变成所述第二模式。
76.根据本公开的又一实施例，提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置用于通过如下的方式产生等离子体：当操作模式是第一模式时自能够改变第一频率范围内的频率的第一电源供应器接收电源或者当所述操作模式是第二模式时自能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率的第二电源供应器接收电源，所述等离子体产生装置包括：介电管；以及天线模块，包括在所述介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在所述介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于所述第一单元线圈与所述第二单元线圈之间的第一电容器，其中当所述操作模式是所述第一模式时，所述天线模块基于具有所述第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体
放电，或者当所述操作模式是所述第二模式时，所述天线模块基于具有所述第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电，且其中所述第一单元线圈及所述第二单元线圈具有第一电感，所述第一电容器具有第一电容，且所述第一频率对应于基于所述第一电感及所述第一电容确定的第一共振频率。
77.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时所述天线模块的两个端部之间的电压可低于当所述操作模式是所述第二模式时所述天线模块的所述两个端部之间的电压。
78.根据本公开的实施例，当所述操作模式是所述第一模式时，所述第一单元线圈的两个端部之间的电压可对应于所述第一单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部与所述第二单元线圈的未连接至所述第一电容器的一个端部之间的电压。
79.根据本公开的实施例，可提供一种天线模块，所述天线模块与介电管耦合且由电源供应电源，所述天线模块包括：第一单元天线，包括具有第一点及第二点的第一单元匝(unit turn)以及具有第三点及第四点的第二单元匝，其中第一单元匝放置于介电管与第二单元匝之间，且其中第一单元匝的第二点连接至第二单元匝的第三点；第一电容器，电性插置于电源的第一端子与第一单元匝的第一点之间，其中第一单元匝的第一点连接至第一电容器；以及第二电容器，电性插置于电源的第二端子与第二单元匝的第四点之间，其中第二电容器的电容小于第一电容器的电容，由此可将由施加至天线模块的电压造成的对介电管的损坏及副产物的生成最小化。
80.根据本公开的实施例，天线模块可还包括第三电容器，所述第三电容器电性插置于第二单元匝的第四点与第二电容器之间，其中第三电容器的电容小于第二电容器的电容。
81.根据本公开的实施例，第一电容器的电容可为第二电容器的电容的两倍以上。
82.根据本公开的实施例，第一电容器与第二电容器的总电容可对应于第三电容器的电容。
83.根据本公开的实施例，天线模块可还包括第二单元天线，所述第二单元天线包括具有第五点及第六点的第三单元匝以及具有第七点及第八点的第四单元匝，其中第三单元匝放置于介电管与第四单元匝之间，其中第三单元匝的第六点连接至第四单元匝的第七点，其中第三电容器电性插置于第二单元匝的第四点与第三单元匝的第五点之间，且其中第二电容器电性插置于第四单元匝的第八点与电源的第二端子之间。
84.根据本公开的实施例，第一单元匝及第二单元匝可放置于与介电管的长度方向垂直的平面中，且其中第一单元匝及第二单元匝中的每一者可具有圆弧形状。
85.根据本公开的实施例，第一点可较第四点更接近介电管。
86.根据本公开的实施例，当向天线模块供应电源时，施加至第一电容器的电抗分量(reactance component)的电压可小于施加至第一点与第二点之间的电抗分量的电压，且施加至第三电容器的电抗分量的电压可对应于施加至第一点与第二点之间的电抗分量的电压。
87.根据本公开的实施例，天线模块以基于第三电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振，且当天线模块处于共振状况下时，其中第一端子的电抗分量的电位为0的点可放置于第一单元天线的第一单元匝上。
88.根据本公开的实施例，天线模块可以基于第三电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振，且其中施加至第一点与电源的第一端子之间的电抗分量的电压可实质上与施加至第二点与电源的第一端子之间的电抗分量的电压相同。
89.根据本公开的实施例，可提供一种天线模块，所述天线模块与介电管耦合且由电源供应电源，所述天线模块包括：第一单元天线，包括具有第一点及第二点的第一单元匝以及具有第三点及第四点的第二单元匝，其中第一单元匝放置于介电管与第二单元匝之间，且其中第一单元匝的第二点连接至第二单元匝的第三点；第一电容器，电性插置于电源的第一端子与第一单元匝的第一点之间；以及第二电容器，连接至第二单元匝的第四点，其中第一电容器电性插置于电源的第一端子与第一单元匝的第一点之间。
90.根据本公开的实施例，天线模块可以基于第二电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振，且其中当天线模块共振时，其中第一单元天线中电压被最小化的一个点可位于第一单元匝中。
91.根据本公开的实施例，当向天线模块施加电源时，其中第一单元天线中电压被最小化的一个点可位于第一单元匝中。
92.根据本公开的实施例，当向天线模块施加电源时，其中第一单元天线中的电抗分量的电位的绝对值的点可位于第一单元匝中。
93.根据本公开的实施例，第一电容器的电容可为第二电容器的电容的两倍以上。
94.根据本公开的实施例，为将由施加至天线模块的电压造成的对介电管的损坏及副产物的生成最小化，第二电容器的电容可小于第一电容器的电容。
95.根据本公开的实施例，天线模块可还包括第二单元天线，所述第二单元天线包括自第五点延伸至第六点的第三单元匝及自第七点延伸至第八点的第四单元匝，其中第三单元匝位于第四单元匝的内侧，且第六点连接至第七点，其中第二电容器连接于第四点与第五点之间，且其中可包括连接于第八点与电源的第二端子之间的第三电容器。
96.根据本公开的实施例，第二电容器的电容可小于第三电容器的电容。
97.根据本公开的实施例，第一电容器的电容与第三电容器的电容的总电容可对应于第二电容器的电容。
98.根据本公开的实施例，可提供一种天线模块，所述天线模块与介电管耦合且由电源供应电源，所述天线模块包括：第一单元天线，包括自第一点延伸至第二点的第一单元匝及自第三点延伸至第四点的第二单元匝，第一单元匝位于第二单元匝的内侧且第二点连接至第三点；第一电容器，连接至第一单元匝的第一点且连接于电源的第一端子与第一点之间；以及第二电容器，连接于电源的第二端子与第四点之间；其中第二电容器的电容不同于第一电容器的电容。
99.根据本公开的实施例，天线模块可还包括：第三电容器，连接于第二单元匝的第四点与第二电容器之间；第二单元天线，包括自第五点延伸至第六点的第三单元匝及自第七点延伸至第八点的第四单元匝，第三单元匝位于第四单元匝的内侧且第六点连接至第七点；其中第三电容器连接于第四点与第五点之间，其中第二电容器连接于第八点与电源的第二端子之间，且其中第一电容器的电容与第二电容器的电容的总电容可对应于第三电容器的电容。
100.发明的模式
101.通过结合附图的以下说明，本公开的上述目的、特征及优点将更显而易见。本公开可以各种方式进行修改且由各种实施例实施，使得在附图中示出并将详细阐述特定实施例。
102.在附图中，为清晰起见而夸大层及区的厚度。另外，应理解，当称元件或层位于另一元件或层上时，所述元件或层可直接设置于所述另一元件或层上或者可设置于所述另一元件或层上而在所述元件或层与所述另一元件或层之间具有中间层或元件。在说明书通篇中，相同的参考编号在原则上表示相同的元件。另外，在每一实施例的附图中，使用相同的参考编号来阐述在相同范围内具有相同功能的元件。
103.当确定与本公开相关的已知功能或配置的详细说明可能使本公开的要点不清楚时，将省略其详细说明。另外，在阐述本公开时使用的编号(例如，第一、第二等)仅是用于区分各个元件的辨识符号。
104.另外，在以下说明中使用的用于元件的词“模块”及“单元”是给出的或混合的，且仅考虑准备说明书的容易性来使用，且其本身不具有相互区别的含义或作用。
105.根据实施例的方法可达成为可由各种计算机构件执行且可记录于计算机可读取媒体上的程序指令。计算机可读取媒体可单独或组合地包括程序指令、数据档案、数据结构及类似物。记录于媒体上的程序指令可针对本公开专门设计及配置或者可为熟习计算机软件领域者所熟知及可用的。计算机可读取记录媒体的实例包括：磁性媒体，例如硬盘、软磁盘(floppy disk)及磁带；光学媒体，例如光盘只读存储器(compact disc-read only memory，cd-rom)及多样化数字光盘(digital versatile disc，dvd)；磁光媒体，例如软磁光盘(floptical disk)；以及硬件装置，例如rom、随机存取存储器(random access memory，ram)及快闪存储器，所述计算机可读取记录媒体被特别构造成储存及执行程序指令。程序指令的实例可包括由编译器制成的机械语言代码以及由计算机使用解释器执行的高级语言代码等。上述硬件装置可被配置成充当一或多个软件模块，以实行实施例的操作，或反之亦然。
106.1.等离子体产生系统
107.根据实施例，可提供等离子体产生系统。
108.图1是示出根据实施例的等离子体产生系统的图。参照图1，等离子体产生系统可包括：电源供应单元(100)，提供电源；等离子体产生单元(200)，自电源供应单元(100)接收电源且产生等离子体；以及气体供应单元(300)，向等离子体产生单元(200)供应气体。等离子体产生系统可还包括使用所产生的等离子体实行制程的制程单元(400)。
109.电源供应单元(100)可供应产生等离子体所需的电源。电源供应单元(100)可向等离子体产生单元供应电源。电源供应单元(100)可包括dc电源和/或rf电源。电源供应单元(100)可通过dc电源向等离子体产生单元(200)提供高电压脉波。电源供应单元(100)可通过rf电源向等离子体产生单元(200)提供rf电源。
110.等离子体产生单元(200)可实行等离子体放电。等离子体产生单元(200)可获取放电气体且可通过放电气体实行等离子体放电。等离子体产生单元(200)可实行电感耦合等离子体放电或电容耦合等离子体放电。
111.等离子体产生单元(200)可为远端等离子体源。等离子体产生单元(200)可形成活性种类物且将所形成的活性种类物提供至制程单元(400)。
112.等离子体产生单元(200)可包括在大气压力(正常压力)下实行等离子体放电的正常压力等离子体装置。举例而言，等离子体产生单元(200)可包括在几百托至大气压力(750托)下实行等离子体放电的正常压力等离子体装置。
113.等离子体产生单元(200)可包括实行低压力等离子体放电的低压力等离子体装置。举例而言，等离子体产生单元(200)可包括低压力等离子体装置，所述低压力等离子体装置形成具有10-5
托至10-7
托或低于10-7
托的初始真空度(基础压力)的环境，且使用期望的制程气体在几毫托至几托的制程压力下产生等离子体。
114.等离子体产生单元(200)可在几十摄氏度至几百摄氏度下实行低温等离子体放电操作。举例而言，等离子体产生单元(200)可实行低压力及低温等离子体放电操作，例如用于半导体及显示器的制程的清洁、蚀刻、沉积、表面处置及材料合成。另外，例如，等离子体产生单元(200)可实行用于玻璃基板的清洁制程、亲水/疏水表面的改性、奈米技术、杀菌、有害物质的移除及二氧化碳的还原的正常压力及低温等离子体放电操作。
115.等离子体产生单元(200)可在几千摄氏度至几万摄氏度的高温下实行用于气体改性(gas reforming)、微粒产生、等离子体焊接、切割及冶金的高温等离子体放电操作。
116.在下文中，等离子体产生单元(200)或等离子体产生装置可被解释为实行上述低温等离子体放电或高温等离子体放电的设备。
117.等离子体产生单元(200)可产生晶种电荷，以产生等离子体。具体而言，当等离子体产生单元(200)实行正常压力等离子体放电时，等离子体产生单元(200)产生用于初始放电的晶种电荷。等离子体产生单元(200)包括dc电极，且当向dc电极提供dc高电压脉波时产生晶种电荷。
118.等离子体产生单元(200)可实行初始放电及主放电来产生等离子体。等离子体产生单元(200)可根据电容耦合模式(模式e)实行初始放电，或者可根据电感耦合模式(模式h)实行主放电。等离子体产生单元(200)包括包含线圈的电感耦合天线，且当rf电源被提供至电感耦合天线时可实行初始放电或主放电。
119.以下将阐述等离子体产生单元(200)的详细配置及操作。
120.气体供应单元(300)可向等离子体产生单元(200)供应用于等离子体放电的气体。气体供应单元(300)可向等离子体产生单元(200)供应反应性气体或制程气体。气体供应单元(300)可供应根据等离子体产生单元(200)或制程单元(400)的功能或用途选择的气体。
121.举例而言，气体供应单元(300)可向等离子体产生单元(200)供应以下气体中的任何一种气体或气体与空气的气体混合物：三氟化氮气体(nf3气体)、氩气(ar气体)、氙气(xe气体)、氪气(kr气体)、氮气(n2气体)、氧气(o2气体)、氢气(h2气体)、氦气(he气体)、氖气(ne气体)、甲硅烷气体(sih4气体)、氨气(nh3气体)、磷化氢气体(ph3气体)、二硼烷气体(b2h6气体)、二氯硅烷气体(dcs气体)、八氟环丙烯气体(c5f8气体)、四氟化碳气体(cf4气体)、溴化氢气体(hbr气体)、氯气(cl2气体)、氙气(xe气体)、氪气(kr气体)、六氟化硫气体(sf6气体)及甲烷气体(ch4气体)。气体供应单元(300)可通过液体前驱物(例如四乙基正硅酸盐(tetra-ethyl-ortho-silicate，teos)、四(乙基甲基氨基)锆(tetrakis(ethylmethylamino)zirconium)、三甲基铝及六甲基二硅氧烷)向等离子体产生单元供应气体。
122.制程单元(400)可在等离子体放电之前或之后实行制程。制程单元可通过等离子
体产生单元(200)产生的等离子体来实行目的制程。作为另外一种选择，制程单元(400)可将通过实行目的制程产生的材料传送至等离子体产生单元。
123.以下可为目的制程：通过表面及等离子体离子/自由基的碰撞移除待处理材料的表面上的精细油膜的清洁制程；根据制程使用反应性蚀刻气体产生等离子体且使用等离子体选择性地移除材料的蚀刻制程；注入适合于此目的的沉积气体及用于等离子体放电的附加气体且在表面上沉积材料的沉积制程；使用等离子体改变表面的特性的改性制程；以及通过等离子体放电分解目标材料的材料分解制程。
124.制程单元(400)可实行与半导体基板的处理相关的目的操作。举例而言，制程单元(400)可自等离子体产生单元接收活性种类物(例如，氢活性种类物)且可在制程腔室内部实行清洁的制程。
125.制程单元(400)可包括：制程腔室；基板固持器，设置于制程腔室内部，且待处理的半导体基板(例如，硅半导体基板)位于所述基板固持器处；喷淋头(shower head)，位于基板固持器上方且用于将基板处理材料供应至制程腔室中；和/或真空泵，用于自制程腔室排出空气。
126.等离子体产生系统可被达成为使得制程单元(400)通过等离子体产生单元产生的等离子体来实行目的制程，或者因制程单元(400)的目的制程而生成的副产物由等离子体产生单元(200)进行处理。图2是示出根据若干实施例的等离子体产生系统的图。
127.参照图2的(a)，根据实施例的等离子体产生系统可包括制程单元(401)及对制程单元(401)产生的材料进行处理的等离子体产生单元(201)。举例而言，参照图2的(a)，等离子体产生系统可包括气体洗涤器装置。制程单元(401)是实行半导体制造制程的装置。等离子体产生单元(201)可实行对制程单元(401)的半导体制造制程中产生的持久性气体(例如六氟化硫(sf6)、四氟化碳(cf4)及全氟碳化物(perfluorocarbon，pfc)气体)的处理。
128.参照图2的(b)，根据实施例的等离子体产生系统可包括：等离子体产生单元202，产生活性种类物且将活性种类物供应至制程单元(402)；以及制程单元(402)，使用活性种类物实行制程。举例而言，等离子体产生单元202可通过例如nf3、h2、n2、o2、c3f8、cf4、cl2、sih4等气体的等离子体放电来产生活性种类物。制程单元(402)可通过等离子体产生单元202产生的活性种类物来实行操作，例如干式蚀刻、等离子体增强型化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、灰化及清洁。
129.2.等离子体产生装置
130.2.1等离子体产生装置的概述
131.在下文中，将阐述以多个共振频率共振以实行等离子体放电的等离子体产生装置。
132.根据实施例，等离子体产生装置可包括具有不同阻抗的多个模块。当以对应于相应模块的共振频率供应电源时，等离子体产生装置以对应于相应模块的共振频率共振。举例而言，等离子体产生装置可包括具有第一阻抗的第一模块及具有第二阻抗的第二模块，且可以对应于第一模块的第一频率及对应于第二模块的第二频率共振。
133.根据实施例，等离子体产生装置可根据所施加电源的频率来实行不同的功能。举例而言，当以第一频率供应电源时，等离子体产生装置实行促进等离子体的初始产生的初
始放电。作为另外一种选择，当以与第一频率不同的第二频率供应电源时，等离子体产生装置实行持续产生并维持等离子体的主放电。
134.等离子体产生装置可被配置成使得被提供电源的构成要素(constituent)根据所施加的电源的频率而变化。当以第一频率供应电源时，等离子体产生装置向第一模块供应较第二模块多的电源。当以第二频率供应电源时，等离子体产生装置向第二模块供应较第一模块多的电源。
135.在下文中，将阐述根据若干实施例的等离子体产生装置，所述等离子体产生装置包括上述电源供应单元及等离子体产生单元。
136.2.2等离子体产生装置的配置
137.2.2.1概述
138.图3是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图3，根据实施例的等离子体产生装置可包括：rf电源(101)，能够改变频率；以及等离子体产生单元，自rf电源(101)接收电源且产生等离子体。参照图3，等离子体产生单元可包括：介电管(210)；气体管(211、213)，位于介电管(210)内部；以及天线模块(220)，接近介电管(210)设置，自rf电源(101)接收电源，形成感应电场且在介电管(210)内部产生等离子体。等离子体产生装置可还包括辅燃气体供应喷嘴(auxiliary gas supply nozzle)(250)。
139.rf电源(101)可改变可变频率范围内的驱动频率。rf电源(101)可具有几百千赫兹至几十百万赫兹的可变频率范围和/或几十千瓦或更大的电源。举例而言，rf电源(101)可为以介于100千赫兹至5百万赫兹的范围内的频率提供电源的交流(alternating current，ac)电源。
140.根据实施例，可根据天线模块的形状而不同地施加rf电源(101)的频率。举例而言，rf电源的频率可根据天线模块中所包括的电容器的间隔而变化。举例而言，根据天线模块中所包括的电容器的间隔，可使用具有几百万赫兹或几十百万赫兹的最大频率的rf电源。
141.rf电源(101)可通过改变驱动频率来实行阻抗匹配。rf电源(101)可将驱动频率改变成使得等离子体产生单元在共振状态下进行操作。
142.rf电源(101)可包括：整流器，将商用ac电源转换成dc电源；控制器，通过提供切换信号来控制驱动频率及电源；以及反相器，基于控制器的切换信号将dc电源转换成rf电源。
143.介电管(210)可以圆柱管的形式提供。介电管(210)的外径可为几厘米至几十厘米。介电管(210)的内径可较其外径小几毫米至几厘米。
144.介电管(210)可为介电管。介电管(210)可由非导电材料(例如陶瓷(例如，氧化铝或aln)、蓝宝石及石英)制成。
145.介电管(210)可提供等离子体位于其中的放电区。可对介电管(210)的内部压力与外部压力进行不同的调整。根据需要，将介电管(210)的内部压力调整至相当于真空的超低压力，或者调整至等于或高于大气压力的正常压力的几毫托的低压力。
146.气体管(211、213)可提供用于向介电管(210)及介电管(210)的内部提供气体的路径。气体管(211、213)可抑制等离子体与介电管(210)的内壁接触且可确保等离子体稳定性。
147.气体管(211、213)的数目可为一或多个。气体管可包括第一气体管(211)及第二气
体管(213)。第一气体管(211)与第二气体管(213)可具有同心结构。第一气体管(211)可为第一气体(例如，用于反应的气体，例如甲烷气体)提供输入路径。第二气体管(213)可为具有与第一气体的组成物不同的组成物的第二气体(例如，含有二氧化碳作为主要成分的气体)提供输入路径。
148.第一气体管(211)及第二气体管(213)可提供涡流(swirl flow)。举例而言，第一气体管(211)可提供内部涡流，且第二气体管(213)可提供外部涡流。
149.天线模块(220)可自rf电源(101)接收电源且可在介电管(210)内部感应等离子体放电。天线模块(220)可自rf电源(101)接收ac电源且可在介电管(210)内部产生电感耦合等离子体。将使用以下电极击穿来阐述天线模块(220)的更详细的实例。
150.辅燃气体供应喷嘴(250)可将辅燃气体供应至介电管(210)中。辅燃气体供应喷嘴(250)可被定位成靠近面对介电管(210)的端部的另一端部，气体通过所述另一端部输入。辅燃气体供应喷嘴(250)可接近介电管(210)设置且可设置于天线模块(220)与气体排放孔(介电管(210)的出口)之间。
151.等离子体产生装置可还包括安全性壳体190，以用于确保防护介电管(210)及天线模块(220)并阻挡外部影响的安全性。
152.2.2.2dc电源及电极
153.根据实施例的等离子体产生装置可包括：dc电源，用于施加dc高电压；以及dc电极(点火电极)，用于在施加dc高电压时在介电管内部引起电容耦合等离子体放电。具体而言，在用于正常压力等离子体放电的等离子体产生装置的情形中，电感耦合等离子体放电可较低压力等离子体放电困难，但使用点火电极提供晶种电荷，进而辅助初始放电且改善放电稳定性。
154.等离子体产生装置可包括一或多个放电电极，所述一或多个放电电极在介电管内部引起放电。等离子体产生装置可向放电电极施加dc电压，以在介电管内部引起电容耦合放电，例如局部流光放电(local streamer discharge)。等离子体产生装置可通过向放电电极施加dc电压而在介电管内部提供晶种电荷。
155.图4是示出根据实施例的放电电极的图。
156.参照图4的(a)，根据实施例的等离子体产生装置可包括一或多个电极，所述一或多个电极被定位成接近引起等离子体放电的天线模块(220)且连接至dc电源。等离子体产生装置可包括：第一电极(231)，位于天线模块(220)上方；以及第二电极(233)，位于天线模块(220)下方。
157.参照图4的(b)，等离子体产生装置可包括：第一电极(231)，位于介电管的外表面处且位于天线模块(220)的感应线圈(221)上方；以及第二电极(233)，被设置成环绕介电管的外表面且位于感应线圈(221)下方。参照图4的(b)，第一电极(231)可具有四边形板的形状。第二电极(233)可具有字母“c”的形状。作为另外一种选择，第二电极(233)可包括多个狭缝。为防止涡电流(eddy current)由于感应线圈形成的感应电场(e1及e2)的影响而流经第二电极(233)，第二电极(233)可具有不完全环绕介电管的外壁的开回路结构(open loop structure)。
158.dc电源可向第一电极(231)施加正高电压且可向第二电极(233)施加负高电压。当通过dc电源在第一电极(231)与第二电极(233)之间施加高电压脉波时，在第一电极(231)
与第二电极(233)之间发生电容耦合等离子体放电(例如垂直流光放电)。
159.图5是示出根据实施例的电源的图。
160.参照图5的(a)，dc电源可包括：ac-dc转换器(111)，将商用ac电源转换成dc电压；高电压脉波产生器(113)，通过dc电压产生正dc高电压脉波；以及控制器(112)，控制高电压脉波产生器。
161.图5的(b)是示出图5的(a)中所示的高电压脉波产生器的实施例的图。
162.参照图5的(b)，根据实施例的高电压脉波产生器(113)可包括：第一变压器(113a)，包括自ac-dc转换器获取dc电压的初级线圈及产生正dc高电压脉波的次级线圈；第一电源晶体管(113b)，连接至第一变压器(113a)的初级线圈；第二变压器(113c)，包括自ad-dc转换器获取dc电压的初级线圈及产生负dc高电压脉波的次级线圈；以及第二电源晶体管(113d)，连接至第二变压器的初级线圈。控制器(112)可控制第一晶体管(113b)的栅极及第二晶体管(113d)的栅极。第一变压器(113a)的次级线圈的一个端部接地且第一变压器(113a)的次级线圈的另一端部可输出正dc高电压脉波(vo1)。第二变压器(113c)的次级线圈的一个端部接地且第二变压器(113c)的次级线圈的另一端部可输出负dc高电压脉波(vo2)。
163.dc电压(vin)可为12伏特至24伏特的dc电源。控制器(112)可以使第一电源晶体管(113b)及第二电源晶体管(113d)的导通时间与重复频率同步的方式来实行控制。dc高电压脉波的电压可为几十千伏特，例如10千伏特至50千伏特。dc高电压脉波的重复频率可为几千赫兹至几十千赫兹(例如10千赫兹至100千赫兹)。
164.图6是示出根据另一实施例的放电电极的图。
165.参照图6的(a)，根据实施例的等离子体产生装置可包括电极(231)，电极(231)被定位成接近引起等离子体放电的天线模块(220)且连接至dc电源(110)。
166.等离子体产生装置可通过dc电源(110)向电极(231)施加高电压，且可引起电极(231)与附近物体(例如，位于介电管内部/外部的金属物体)之间的电容耦合放电。等离子体产生装置可通过dc电源(110)向电极(231)施加高电压，且可在电极(231)与位于介电管内部并接地的气体管(211)之间引起电容耦合放电。等离子体产生装置可在气体管(211)与电极(231)之间引起放电，以提供晶种电荷。
167.参照图6的(b)，等离子体产生装置可包括电极(231)，电极(231)位于介电管的外表面处且位于天线模块(220)的感应线圈(221)上方。电极(231)可具有四边形板的形状。等离子体产生装置通过dc电源向位于介电管的外表面处且具有四边形板的形状的电极(231)施加正高电压，使得在电极(231)与位于介电管内部并接地的气体管(211)之间感应放电。当通过dc电源向电极(231)施加高电压脉波时，在电极(231)与气体管(211)之间发生电容耦合等离子体放电(例如流光放电)。
168.图7的(a)是示出根据实施例的电源的图。图7的(b)是示出图7的(a)中所示的高电压脉波产生器的实施例的图。除非另外特别阐述，否则对于图7的(a)及(b)中的电源及高电压脉波产生器，可相似地应用参照图5阐述的内容。
169.参照图7的(b)，根据实施例的高电压脉波产生器(113)可包括：(变压器113e)，包括自ac-dc转换器获取dc电压的初级线圈及产生正dc高电压脉波的次级线圈；以及晶体管(113f)，连接至变压器(113e)的初级线圈。控制器(112)可控制晶体管(113e)的栅极。变压
器(113f)的次级线圈的一个端部接地且变压器113f的次级线圈的另一端部可输出正dc高电压脉波(vout)。
170.2.2.3感应电极
171.一种等离子体产生装置可包括一或多个感应电极，所述一或多个感应电极在介电管内部引起放电。等离子体产生装置可包括一或多个天线模块，当自rf电源供应电源时，所述一或多个天线模块引起电感耦合等离子体放电。天线模块可端视天线模块的形式及输入电源信号的频率而不同地进行操作。在下文中，将阐述根据若干实施例的天线模块。
172.2.2.3.1第一类型的天线模块
173.图8是示出根据实施例的天线模块的形式的图。参照图8，根据实施例的天线模块223可包括第一电容器(223a)、感应线圈(223b)及第二电容器(223c)。
174.第一电容器(223a)可连接于感应线圈(223b)的一个端部与rf电源之间，且第二电容器(223c)可连接于感应线圈(223b)的另一端部与rf电源之间。第一电容器(223a)与第二电容器(223c)可具有相同的电容。
175.感应线圈(223b)可位于第一电容器(223a)与第二电容器(223c)之间。感应线圈(223b)可为具有多层式结构的螺线管线圈。感应线圈(223b)可为在介电管的外表面周围缠绕多次及以多层缠绕的螺线管线圈。可对构成感应线圈(223b)的单元匝进行缠绕以形成磁场，所述磁场因应于ac电源而在介电管内部相长干涉。感应线圈(223b)可为在一个方向上在介电管的外表面周围缠绕多次的螺线管线圈。
176.感应线圈(223b)可为密集缠绕的螺线管线圈，使得每单位长度的介电管的绕组的数目最大化。尽管在图5中简要示出，然而感应线圈(223b)可为具有较图8中所示绕组大的数目的绕组的螺线管线圈。举例而言，感应线圈(223b)可具有三层式结构，所述三层式结构包括连接至彼此的内部螺线管线圈、中间螺线管线圈及外部螺线管线圈。
177.感应线圈(223b)可具有导管的形式，冷却媒体流经所述导管。感应线圈(223b)可被设置成铜导管。感应线圈(223b)的横截面可为圆形形状或四边形形状。
178.第一电容器(223a)、感应线圈(223b)及第二电容器(223c)串联连接至彼此且可以第一频率共振。第一频率可由第一电容器(223a)及第二电容器(223c)中的每一者的电容c1以及感应线圈(223b)的电感l1确定。
179.图9是示出在图8中所示的天线模块的共振频率下的操作的图。
180.参照图9，天线模块可以由第一电容器(223a)及第二电容器(223c)中的每一者的电容c1以及感应线圈(223b)的电感l1确定的第一频率共振。当以第一频率供应电源时，第一电容器(223a)及第二电容器(223c)感应到与感应线圈(223b)相反的电压降，使得感应到的感应线圈(223b)的所述两个端部的电压va的大小被最小化。
181.在共振状态下，第一电容器(223a)及第二电容器(223c)可抵消感应线圈(223b)的电抗。等离子体产生装置以第一频率向天线模块供应电源，使得感应线圈(223b)的电抗被第一电容器(223a)及第二电容器(223c)抵消，进而实行阻抗匹配。第一电容器(223a)与第二电容器(223c)可相对于感应线圈(223b)对称地设置，以减小施加至感应线圈(223b)的所述两个端部的电压。
182.2.2.3.2第二类型的天线模块
183.图10是示出根据若干实施例的天线模块的形式的图。图10的(a)、(b)及(c)是示出
每单位长度的介电管的具有不同匝数的感应线圈的天线模块的图。图10的(a)、(b)及(c)中所示的天线模块可具有不同的放电特性。
184.等离子体产生装置可具有以下特性：其中每单位长度的介电管的天线模块的感应线圈的匝数越小，能量损耗越小且放电窗口越窄。等离子体产生装置可具有以下特性：其中每单位长度的介电管的天线模块的感应线圈的匝数越大，放电窗口越宽，在维持放电方面越有利且能量损耗越大。
185.参照图10的(a)，天线模块(235)可包括：单元线圈(235b)，每一层缠绕有一个匝；以及层间电容器(235a)，对相应层的单元线圈进行连接。图10的(a)中所示的12*1个匝的天线模块(235)可被配置成使得所有天线单元匝靠近介电管的外表面。图10的(a)中所示的天线模块(235)可具有小的每单位长度的匝数(n/l)，且因此具有相对低的放电效率、低能量损耗及相对高的制程效能。
186.参照图10的(b)，天线模块(237)可包括：单元线圈(237b)，每一层缠绕有两个匝；以及层间电容器(237a)，对相应层的单元线圈进行连接。图10的(b)中所示的6*2个匝的天线模块(237)可具有较图10的(a)所示天线模块(235)大的每单位长度的匝数(n/l)。图10的(b)中所示的天线模块(237)可具有较图10的(a)所示天线模块(235)高的放电效率。放电效率可与每单位长度的匝数(n/l)成正比。举例而言，图10的(b)中所示的天线模块(237)可具有图10的(a)所示天线模块(235)的放电效率的两倍。
187.参照图10的(c)，天线模块(239)可包括：单元线圈(239b)，每一层缠绕有三个匝；以及层间电容器(239a)，对相应层的单元线圈进行连接。天线模块(239)可具有较图10的(a)及(b)所示天线模块(235)及(237)大的每单位长度的匝数(n/l)，且可具有较图10的(a)及(b)所示天线模块(235)及(237)高的放电效率。相较于图10的(a)及(b)所示天线模块(235)及(237)，天线模块(239)可具有在难以放电的气体条件下容易维持放电的特性。
188.图10的(a)、(b)及(c)中所示的天线模块可具有不同的电感。(a)所示天线模块(235)可具有第一电感，(b)所示天线模块(237)可具有第二电感，且(c)所示天线模块(239)可具有第三电感。第二电感可大于第一电感且第三电感可大于第二电感。
189.图11是示出在图11的(c)中所示的天线模块的共振频率下的操作的图。在下文中，将参照图11阐述图11的(c)中所示的天线模块的共振频率下的电压分布。
190.参照图11，根据实施例的天线模块可包括：多个单元线圈(239b)；层间电容器(239a)，设置于所述多个单元线圈之间；以及终端电容器(239c)，分别连接至分别位于未示出的上级与下级处的单元线圈。
191.天线模块可以由层间电容器(239a)的电容、单元线圈(239b)的电感及终端电容器(239c)的电容确定的第二频率共振。
192.为将施加至单元线圈(239b)的电压最小化，可将终端电容器(239c)的电容确定为层间电容器(239a)的电容的两倍。在本文中，天线模块可以由层间电容器(239a)的电容c2、单元线圈(239b)的电感l2及终端电容器(239c)的电容2*c2确定的第二频率共振。参照图11，示出层间电容器(239a)中的每一者是各自具有2*c2的电容的成对虚电容器(imaginary capacitor)的串联连接。
193.在共振状态下，多个层间电容器(239a)及终端电容器(239c)可减小施加至单元线圈(239b)的端部的电压。当以第二频率向天线模块供应电源时，层间电容器(239a)及终端
电容器(239c)感应到与感应线圈(239b)相反的电压降，使得感应到的感应线圈(239b)的所述两个端部的电压vb的大小被最小化。
194.层间电容器(239a)及终端电容器(239c)可抵消感应线圈(239b)的电抗。等离子体产生装置以第二频率向天线模块供应电源，使得感应线圈(239b)的电抗被层间电容器(239a)及终端电容器(239c)抵消，进而实行阻抗匹配。终端电容器(239c)可相对于感应线圈(239b)对称地设置，以减小施加至感应线圈(239b)的所述两个端部的电压。层间电容器(239a)可设置于感应线圈(239b)的层中的每一者之间，以通过将单元感应线圈(239b)之间的层间电压差最小化来防止电容耦合。
195.由于感应线圈(239b)的电抗被层间电容器(239a)和/或终端电容器(239c)抵消，因此相应单元线圈(239b)处的电压可具有对应的关系。举例而言，在共振状态下，单元线圈(239b)的一个端部与另一端部之间的电压可对应于另一单元线圈(239b)的一个端部与另一端部之间的电压。单元线圈(239b)的一个端部处的电位可对应于另一单元线圈(239b)的一个端部处的电位。
196.作为具体实例，天线模块可包括：第一单元线圈(或单元匝)，具有第一端部及第二端部；第一层间电容器，串联连接至第一单元线圈的第二端部；以及第二单元线圈，具有第一端部及第二端部，其中第二单元线圈的第一端部串联连接至第一层间电容器。当天线模块处于共振状态下时，第一单元线圈的第一端部处的电位对应于第二单元线圈的第一端部处的电位。当天线模块处于共振状态下时，第一单元线圈的第一端部与第二端部之间的电压对应于第二单元线圈的第一端部与第二端部之间的电位。当天线模块处于共振状态下时，第一单元线圈的第一端部与第二端部之间的电压对应于第一单元线圈的第一端部与第二单元线圈的第二端部之间的电压。
197.图12是示出图11的(c)中所示的天线模块的结构的图。根据实施例的天线模块可包括多个单元线圈(239b)以及设置于所述多个单元线圈之间的层间电容器(239c)。图12示出根据实施例的天线模块的单元线圈(239b)。
198.单元线圈(239b)可包括多个匝(tu1、tu2及tu3)。单元线圈(239b)可包括：第一端子(te1)；第一匝(tu1)，连接至第一端子(te1)；第一突出部(pr1)，连接至第一匝(tu1)；第二匝(tu2)，连接至第一突出部(pr1)；第二突出部(pr2)，连接至第二匝(tu2)；第三匝(tu3)，连接至第二突出部(pr2)；以及第二端子(te2)，连接至第三匝(tu3)。
199.单元线圈(239b)可具有在一个方向(x轴线方向，参见图12)上敞开的敞开部。单元线圈(239b)的第一端子(te1)及第二端子(te2)可界定在一个方向上敞开的敞开部。
200.匝(tu1、tu2及tu3)可设置于同一平面上。匝(tu1、tu2及tu3)中的每一者可具有预定的中心角度。每一匝的中心角度可等于或大于270度。匝(tu1、tu2及tu3)可被设置成具有同一中心轴线且可具有不同的半径。
201.突出部(pr1及pr2)中的每一者对具有不同半径的匝进行连接且可以字“u”的形状设置。第一突出部(pr1)可将第一匝(tu1)的一个端部连接至第二匝(tu2)的一个端部。
202.第一端子(te1)或第二端子(te2)可连接至层间电容器(239c)或终端电容器(239a)。举例而言，第一端子(te1)可连接至终端电容器(239a)且第二端子(te2)可连接至层间电容器(239c)。
203.同时，天线模块可包括多个单元线圈(239b)。所述多个单元线圈可围绕介电管的
中心轴线设置。举例而言，可将第一单元线圈设置成使得突出部(pr)相对于介电管的中心轴线在第一方向上突出。可将第二单元线圈设置成使得突出部(pr)相对于介电管的中心轴线在第二方向上突出。第一方向与第二方向可相对于介电管的中心轴线形成预定角度。举例而言，预定角度可为90度。
204.图13是示出根据实施例的rf电源的方块图。参照图13，根据实施例的rf电源供应器(100)可包括ac电源(1100)、电源供应装置(1200)及负载(1400)。
205.ac电源(1100)可为在家庭或工业场所使用的60赫兹的典型电源。负载(1400)可为在家庭或工业场所使用的电气或电子装置。负载(1400)可为本公开中阐述的等离子体产生装置。
206.电源供应装置(1200)可将第一ac电源转换成第二ac电源且可将第二ac电源供应至负载(1400)。举例而言，第二ac电源可具有几百千赫兹至几十百万赫兹的驱动频率且可提供几千瓦或更大的电源。电源供应装置(1200)可包括整流器(1210)、电容器(1220)、反相器(1230)、阻抗匹配电路(1300)及控制器(1250)。
207.整流器(1210)可将ac电源(1100)的输出转换成dc电源。整流器(1210)可在接地节点(gnd)与电源节点(vp)之间供应dc电源。电容器(1220)可连接于电源节点(vp)与接地节点(gnd)之间。电容器(1220)可将传送至电源节点(vp)的ac分量放电至接地节点(gnd)。
208.反相器(1230)可自电源节点(vp)及接地节点(gnd)接收dc电源。反相器(1230)可自控制器(1250)接收切换信号(sw)。反相器(1230)可因应于切换信号(sw)将dc电源转换成第二ac电源。可通过阻抗匹配电路(1300)将第二ac电源供应至负载(1400)。阻抗匹配电路(1300)可为负载(1400)的阻抗提供阻抗匹配。
209.控制器(1250)可将切换信号(sw)传送至反相器(1230)。控制器(1250)可控制切换信号(sw)，使得反相器(1230)将dc电源转换成第二ac电源。控制器(1250)可控制切换信号(sw)，使得对自反相器(1230)供应至负载(1400)的电源的量进行调整。
210.3.等离子体产生装置的操作及控制方法
211.根据本公开的实施例，提供一种具有多种放电模式且用于在相应的模式下实行不同特性的等离子体放电的等离子体产生装置。
212.举例而言，等离子体产生装置可具有：第一放电模式，具有低能量损耗；以及第二放电模式，用于排放更难排放的气体。另外，例如，等离子体产生装置可具有：第一放电模式，有利于等离子体的初始放电；以及第二放电模式，有利于具有高能量效率的主放电。
213.根据需要，等离子体产生装置可通过切换具有不同特性的一或多个天线来改变等离子体放电模式。可以较电路的物理切换广泛的意义来解释天线的切换。举例而言，等离子体产生装置可选择性地将传送的电源的频率施加至多个天线模块且可改变进行主要操作的天线模块，进而切换天线。作为另外一种选择，根据需要，等离子体产生装置通过不同的电源模块或以不同的驱动频率提供电源来改变天线模块的放电特性，进而切换天线。
214.根据本公开，提供一种能够在更多样的环境中进行操作且具有更宽的操作窗口的等离子体产生装置。根据本公开，提供一种等离子体产生装置，即使当在天线处测量的阻抗发生改变时所述等离子体产生装置仍能够在各种放电条件(气体类型、流动速率、压力及rf电源)下实行等离子体放电。根据本公开，在等离子体产生装置包括单个天线模块或单个电源模块的情形中，可扩展由除天线之外的组件的特性限制的预定匹配范围或放电范围。
215.3.1一个天线的情形
216.3.1.1一个天线的情形中的等离子体产生制程
217.图14是示出在其中等离子体产生装置包括一个天线模块(220)及rf电源供应器(120)的情形中的等离子体放电制程的图。rf电源供应器(120)可包括一或多个电源模块。rf电源供应器(120)可包括具有不同的输出频带的一或多个电源模块。
218.在下文中，将参照图14阐述在一个天线模块的情形中的模式改变等离子体放电制程。
219.参照图14，在其中等离子体产生装置包括一个天线模块(220)及一个变频rf电源供应器(120)的情形中，使用变频电源供应器(120)来改变提供至天线模块(220)的电源信号的频率，进而改变放电模式。
220.参照图14的(a)，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置通过电源供应器(120)向天线模块(220)传送具有第一频率(f1)的电源信号且在介电管内部感应等离子体放电。
221.当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在介电管内部形成第一电场。第一电场可为与介电管的轴线方向平行的垂直方向上的电场或者可为与介电管的圆周方向平行的方位角方向上的电场。
222.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置将具有第一频率(f1)的电源信号传送至天线模块(220)且在垂直方向上形成电场(e1)。等离子体产生装置可通过天线模块(220)在垂直方向上形成电场(e1)且可在介电管内部感应电容耦合等离子体的产生。
223.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在介电管内部感应电容耦合等离子体的产生。当操作模式是第一模式时，在等离子体产生装置的介电管内部感应的等离子体放电主要是电容耦合等离子体放电或由电容耦合模式(e模式)引起的放电。
224.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置将具有第一频率(f1)的电源信号传送至天线模块(220)且在方位角方向上形成电场(e2)。等离子体产生装置可通过天线模块(220)在方位角方向上形成电场(e2)且可在介电管内部感应电感耦合等离子体的产生。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在方位角方向上形成具有第一强度的电场(e2)。
225.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在介电管内部感应电感耦合等离子体的产生。当操作模式是第一模式时，在等离子体产生装置的介电管内部感应的等离子体放电主要是电感耦合等离子体放电或由电感耦合模式(h模式)引起的放电。
226.参照图14的(b)，当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置通过电源供应器(120)将具有第二频率(f2)的电源信号传送至天线模块(220)且在介电管内部感应等离子体放电。第二频率(f2)与第一频率(f1)可不同。第二频率(f2)可与第一频率(f1)相差特定值或更大值。第二频率(f2)可较第一频率(f1)高或低特定值或更大值(例如，0.2百万赫兹)。
227.当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置将第二频率(f2)的电源信号传送至天线模块(220)且在方位角方向上感应电场(e3)。等离子体产生装置可通过天线模块(220)在方位角方向上形成电场(e3)且可在介电管内部感应电感耦合等离子体放电的产生。当操
作模式是第二模式时，等离子体产生装置在方位角方向上形成具有第二强度的电场(e3)。第二强度可高于或低于第一模式下的方位角方向上的电场(e2)的强度。
228.当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。当操作模式是第二模式时，在等离子体产生装置的介电管内部感应的等离子体放电主要是电感耦合等离子体放电或由电感耦合模式(h模式)引起的放电。
229.图15是示出分别针对流经天线模块的电流、天线模块的两个端部处的电压、单元线圈的两个端部处的电压及电源信号的频率改变等离子体放电模式的图。在图15中，电流曲线图及电压曲线图示出大小。
230.在下文中，关于图15，针对其中如图10中所示天线模块(220)包括构成单元层的单元线圈及设置于单元线圈之间的层间电容器的情形给出说明。
231.参照图15，当等离子体产生装置在第一模式下进行操作时，电源供应器(120)向天线模块(220)提供具有第一频率(f1)的电源信号且第一电流(i1)流经天线模块。
232.当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，天线模块中所包括的感应线圈的两个端部处的电压是第一电压(v1)。当操作模式是第一模式时，构成天线模块中所包括的感应线圈的单元线圈(构成单元层的线圈)的两个端部处的电压是第三电压(v3)。
233.参照图15，当等离子体产生装置在第二模式下进行操作时，电源供应器(120)向天线模块(220)提供具有第二频率(f2)的电源信号且第二电流(i2)流经天线模块。
234.当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，感应线圈的两个端部处的电压是第二电压(v2)。当操作模式是第二模式时，构成天线模块中所包括的感应线圈的单元线圈的相对的端部处的电压是第四电压(v4)。
235.第二频率(f2)可低于第一频率(f1)。当第二频率(f2)低于第一频率(f1)时，第二电流(i2)大于第一电流(i1)。当第二频率(f2)低于第一频率(f1)时，第二电压(v2)低于第一电压(v1)。当第二频率(f2)低于第一频率(f1)时，第三电压(v3)高于第四电压(v4)。
236.当操作模式是第二模式时，天线模块(220)的线圈的两个端部处的电压(v2)低于在第一模式下天线模块的线圈的两个端部处的电压(v1)。当操作模式是第二模式时，天线模块具有相较于在第一模式下具有更高能量效率的放电特性。
237.第二频率可为天线模块(220)的共振频率。当将操作模式改变成第二模式时，天线模块(220)以具有匹配的阻抗的第二频率共振。
238.同时，根据实施例，等离子体放电状态可随时间改变。等离子体产生装置的操作模式可根据等离子体放电状态的改变而改变。举例而言，在其中等离子体产生装置具有有利于等离子体的初始放电的第一放电模式及有利于具有高能量效率的主放电的第二放电模式的情形中，等离子体产生装置的操作模式可根据等离子体放电状态的改变而改变。
239.举例而言，可主要通过电容耦合模式来实行根据第一模式的等离子体放电。之后，当通过电容耦合模式充分产生等离子体时，在介电管内部形成作为方位角方向上的感应电场的第二电场(e2)。当形成第二电场(e2)时，实行电感耦合等离子体放电或通过电感耦合模式(h模式)产生等离子体。
240.等离子体产生装置可因应于等离子体放电状态的改变而改变操作模式。参照图14的(a)，等离子体产生装置可通过电源供应器(120)将具有第一频率(f1)的电源信号传送至天线模块(220)且可因应于等离子体放电状态的转变而改变操作模式。
241.等离子体产生装置可检测等离子体放电的改变。
242.等离子体产生装置可包括传感器装置，所述传感器装置获取流经天线模块(220)的电流和/或施加至天线模块(220)的所述两个端部的电压。等离子体产生装置可获取流经天线模块(220)的电流和/或施加至天线模块(220)的线圈的两个端部的电压，可获取等离子体放电状态的改变，且可改变电源供应器(120)的驱动频率和/或操作模式。
243.等离子体产生装置可包括传感器装置，所述传感器装置自参照图13阐述的rf电源供应器获取电压或电流信号的改变。举例而言，等离子体产生装置可包括传感器装置，所述传感器装置获取施加至图13所示电源供应装置(1200)的电容器(1220)的所述两个端部的电压(vp与gnd之间的电压)和/或流向反相器的电流(自vp流向反相器的电流)。等离子体产生装置可基于自上述rf电源供应器获取的电压或电流信号的改变来获取放电状态的改变。
244.当改变等离子体放电状态时，流经天线模块(220)的电流和/或施加至天线模块(220)的所述两个端部的电压发生改变。举例而言，当主等离子体放电状态自电容耦合等离子体放电改变成电感耦合等离子体放电时，流经天线模块(220)的电流和/或施加至天线模块(220)的所述两个端部的电压会减小。
245.因应于流经天线模块(220)的电流和/或施加至天线模块(220)的所述两个端部的电压的减小，等离子体产生装置可将操作模式改变成第二模式。
246.根据实施例，由等离子体产生装置引起的等离子体放电状态可具有电容耦合模式、转变模式及电感耦合模式。当等离子体产生装置在第一模式下进行操作时，等离子体放电状态自电容耦合模式转变成转变模式。当等离子体放电状态转变成转变模式时，等离子体产生装置的操作模式自第一模式改变成第二模式。当操作模式改变成第二模式时，等离子体放电状态自转变模式转变成电感耦合模式。
247.作为另外一种选择，等离子体放电状态可具有第一电感耦合模式及第二电感耦合模式。随着等离子体产生装置的操作模式自第一模式改变成第二模式，等离子体放电状态自第一电感耦合等离子体放电改变成第二电感耦合等离子体放电。
248.图16是示出根据实施例的等离子体产生装置中端视操作模式的改变而定的电压改变的图。图16是示出根据实施例的等离子体产生装置中端视天线模块的线圈中的位置而定的电压分布的图。在下文中，将参照图14至图16阐述根据操作模式的改变的天线模块的所述两个端部处的电压的改变及单元线圈的所述两个端部处的电压的改变。
249.图16中所示的电压分布是针对如图10的(c)中所示的天线模块的情形来阐述，其中天线模块包括：四个单元感应线圈，设置于不同平面上；以及层间电容器，设置于感应线圈之间。
250.图16的(a)是示出当根据实施例的等离子体产生装置处于第一模式下时端视根据实施例的天线模块中的位置而定的电压分布的图。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置使用第一频率作为驱动频率。
251.参照图16的(a)，当根据实施例的等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，总长度为lt的天线模块的两个端部之间的电压是第一电压(v1)。当操作模式是第一模式时，通过单元线圈之间的层间电容器的感应线圈电抗抵消被最小化。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置以第一频率的驱动频率进行操作，使得电抗抵消被最小化，感应线圈的两个端部处的电压被最大化，且感应到电容耦合等离子体放电。较佳地，构成总长度为lt
的天线模块的单元线圈中的每一者的两个端部处的电压可为通过将天线模块的所述两个端部处的电压除以单元线圈的数目而获取的值。
252.然而，层间电容器的电抗的影响可能不会被完全消除。换言之，为方便起见，图16示出感应线圈中连续出现电压上升(或下降)，但感应线圈电抗的至少一部分可被单元线圈之间的层间电容器抵消。亦即，第一模式下的电压分布可能表现为相似于图16的(b)所示电压分布。
253.图16的(b)是示出当以处于第一频率与第二频率之间的频率驱动根据实施例的等离子体产生装置时端视天线模块中的位置而定的电压分布的图。
254.参照图16的(b)，当等离子体产生装置处于第一模式与第二模式之间的瞬时下时，或者当等离子体产生装置具有处于第一频率与第二频率之间的驱动频率时，总长度为lt的天线模块的两个端部之间的电压低于第一电压(v1)。在瞬时下，感应线圈电抗的至少一部分可被单元线圈之间的层间电容器抵消，且所述两个端部处的电压可低于第一电压(v1)。
255.当操作模式是第一模式时，通过单元线圈之间的层间电容器的感应线圈电抗抵消被最小化。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置以第一频率的驱动频率进行操作，使得电抗抵消被最小化，感应线圈的两个端部处的电压被最大化，且感应到电容耦合等离子体放电。
256.图16的(c)是示出当根据实施例的等离子体产生装置处于第二模式下时端视感应线圈中的位置而定的电压分布的图。当操作模式是第二模式时，驱动频率是第二频率且天线模块在具有匹配的阻抗的第二频率下处于共振状态。根据实施例，等离子体产生装置可因应于等离子体放电状态改变成转变模式而将操作模式改变成第二模式。
257.参照图16的(c)，当根据实施例的等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，总长度为lt的天线模块的两个端部之间的电压是第二电压(v2)。第二电压(v2)可低于第一电压(v1)。
258.当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，天线模块的层间电容器抵消天线模块的所述两个端部处的电压上升(或下降)。当操作模式是第二模式时，感应线圈的两个端部处的电压被最小化。当操作模式是第二模式时，构成天线模块的层间电容器及终端电容器抵消感应线圈的电抗。当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置以第二频率的驱动频率进行操作，使得感应线圈的两个端部处的电压被最大化且感应到电感耦合等离子体放电。
259.参照图16的(c)，当根据实施例的等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，总长度为lt的天线模块的两个端部之间的电压是第二电压(v2)。较佳地，构成天线模块的单元线圈的两个端部处的电压可为与天线模块的两个端部处的电压相同的第二电压(v2)。然而，由于等离子体产生装置的特性及电源频率分辨率的限制，可能难以达到完全共振状态。在此种情形中，由于感应线圈的电抗的至少一部分未被抵消，因此第二模式下的电压分布可示出上升(或下降)锯齿形状。
260.同时，在以上实施例中，已针对其中操作模式因应于等离子体的转变而自第一模式改变成第二模式的情形给出说明，但可以相反的次序实行操作模式的改变。等离子体产生装置可将操作模式自参照图14的(b)阐述的第二模式改变成参照图14的(a)阐述的第一模式。
261.3.1.2一个天线及两个反相器
262.根据实施例的等离子体产生装置可包括一个天线模块及一或多个rf电源模块。除非另外特别阐述，否则以下阐述的等离子体产生装置可相似于上述实施例进行操作。
263.rf电源模块可为具有预定输出频率范围及匹配范围的ac电源。不同的rf电源模块可能有不同的输出频率范围及匹配范围。
264.图17是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图17的(a)及(b)，根据实施例的等离子体产生装置可包括第一电源模块(101)、第二电源模块(102)及天线模块(201)。
265.第一电源模块(101)可具有第一驱动频率范围。第二电源模块(102)可具有与第一驱动频率范围至少部分不同的第二驱动频率范围。可以第一驱动频率范围内的第一频率驱动第一电源模块(101)。可以第二驱动频率范围内的第二频率驱动第二电源模块(102)。
266.根据实施例，第一电源模块(101)可包括第一匹配元件。第二电源模块(102)可包括具有与第一匹配元件的阻抗不同的阻抗的第二匹配元件。每一匹配元件可增加每一电源模块的天线模块的电源传输效率。另外，每一匹配元件可用作频带中的滤波器，而非共振频率。
267.图18是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图18，根据实施例的等离子体产生装置可包括：第一电源模块(101)，包括第一电源单元(p1)及第一匹配元件(z1)；第二电源模块(102)，包括第二电源单元(p2)及第二匹配元件(z2)；以及天线模块(201)。
268.第一电源模块(101)可包括第一匹配元件，且第一匹配元件及天线模块(201)可以第一驱动频率范围内的第一频率共振。第一匹配元件及天线模块(201)可以由第一匹配元件的阻抗及天线模块(201)的阻抗确定的第一频率共振。
269.第二电源模块(102)可包括第二匹配元件，且第二匹配元件及天线模块(201)可以第一驱动频率范围内的第一频率共振。第二匹配元件及天线模块(201)可以由第二匹配元件的阻抗及天线模块(201)的阻抗确定的第二频率共振。
270.参照图18，等离子体产生装置可还包括隔离元件(130)。当第一电源模块(101)进行操作时，隔离元件(130)阻挡第二电源模块(102)的侧上的电路与第一电源模块(101)的侧上的电路之间的信号传送及接收。隔离元件(130)的实例可包括变压器。隔离元件(130)的实例可包括隔离变压器(例如屏蔽变压器)、绝缘变压器及噪声抑制变压器(noise cut transformer)。隔离元件(130)的实例可包括开关。
271.同时，根据另一实施例，天线模块(201)或包括天线模块(201)的等离子体产生装置可包括第一匹配元件及第二匹配元件。第一匹配元件可连接于第一电源模块(101)与天线模块(201)之间，且第二匹配元件可连接于第二电源模块(102)与天线模块(201)之间。亦即，已针对其中匹配元件包括于电源模块中的情形阐述了以上实施例，但等离子体产生系统可被配置成使得等离子体产生装置或天线模块包括一或多个匹配元件且每一匹配元件连接至天线模块及电源模块。
272.根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：通过第一电源模块在第一模式下控制等离子体产生装置；以及通过第二电源模块在第二模式下控制等离子体产生装置。可将以上说明应用于第一模式及第二模式。
273.图19是示出根据实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
274.参照图19，根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：在步骤(s110)处通过第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源；以及在步骤(s130)处通过第二电源模块向天线模块提供第二频率的电源。
275.在步骤(s110)处通过第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括向天线模块提供第一频率的电源，所述第一频率是由设置于第一电源模块与天线模块之间的第一匹配元件的阻抗及天线模块的阻抗确定的共振频率。在本文中，天线模块的电源分布可表现为与图20的(a)相关的实例。
276.作为另外一种选择，在步骤(s110)处通过第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括向天线模块提供与由天线模块的阻抗确定的共振频率不同的第一频率的电源信号。在本文中，天线模块的电源分布可表现为与图19的(a)及(b)相关的实例。
277.在步骤(s110)处通过第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括通过经由第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源信号而在介电管内部感应电容耦合等离子体放电。
278.作为另外一种选择，在步骤(s110)处通过第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括通过经由第一电源模块向天线模块提供第一频率的电源信号而通过具有第一强度的感应电场在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。
279.在步骤(s130)处通过第二电源模块向天线模块提供第二频率的电源可包括向天线模块提供第二频率的电源信号，所述第二频率是由设置于第二电源模块与天线模块之间的第二匹配元件的阻抗及天线模块的阻抗确定的共振频率。在本文中，天线模块的电压分布可表现为与图16的(c)相关的实例。
280.在步骤(s130)处通过第二电源模块向天线模块提供第二频率的电源可包括通过经由第二电源模块向天线模块提供第二频率的电源信号而在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。在步骤(s130)处通过第二电源模块向天线模块提供第二频率的电源信号可包括通过在介电管内部形成具有第二强度的感应电场来感应电感耦合等离子体放电。在步骤(s130)处通过第二功率模块向天线模块提供第二频率的功率信号可包括通过在介电管内部形成具有第二强度的感应电场来感应电感耦合等离子体放电。第二强度可高于或低于由第一电源模块感应的电场的第一强度。
281.根据实施例，等离子体产生装置的控制方法可还包括获取电源信号的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取流经天线模块的电流的改变或天线模块的两个端部(或构成天线模块的一些元件)处的电压的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取上述改变且基于所述改变而控制第一电源模块和/或第二电源模块。等离子体设备的控制方法可包括获取上述改变且基于所述改变而停止第一电源模块的操作并开始第二电源模块的操作。作为另外一种选择，等离子体设备的控制方法可包括获取上述改变且基于所述改变而停止第二电源模块的操作并开始第一电源模块的操作。
282.3.1.3一个天线及一个反相器
283.根据实施例的等离子体产生装置可包括一个天线模块及一个变频rf电源模块。除非另外特别阐述，否则以下阐述的等离子体产生装置可相似于上述实施例进行操作。
284.图20是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图20的(a)及(b)，根据实施例的等离子体产生装置可包括电源模块(103)及天线模块(202)。
285.rf电源模块(101)可为具有预定变频范围的ac电源。电源模块(101)可使用天线模块(202)的共振频率作为驱动频率来向天线模块(202)供应电源。
286.根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：通过电源模块在第一模式下控制等离子体产生装置；以及通过电源模块在第二模式下控制等离子体产生装置。可将以上说明应用于第一模式及第二模式。
287.图21是示出根据实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
288.参照图21，根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：在步骤(s210)处通过电源模块向天线模块提供第一频率的电源；以及在步骤(s230)处通过电源模块向天线模块提供第二频率的电源。第二频率可为天线模块的共振频率。
289.在步骤(s210)处通过电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括向天线模块提供与由天线模块的阻抗确定的共振频率不同的第一频率的电源信号。在本文中，天线模块的电压分布可表现为与图16的(a)相关的实例。
290.在步骤(s210)处通过电源模块向天线模块提供第一频率的电源可包括通过经由电源模块向天线模块提供第一频率的电源信号而在介电管内部感应电容耦合等离子体放电。
291.在步骤(s230)处通过电源模块向天线模块提供第二频率的电源可包括向天线模块提供作为由天线模块的阻抗确定的共振频率的第二频率的电源信号。在本文中，天线模块的电压分布可表现为与图16的(c)(或图16的(b))相关的实例。
292.在步骤(s230)处通过电源模块向天线模块提供第二频率的电源可包括通过经由电源模块向天线模块提供第二频率的电源信号而在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。
293.根据实施例，等离子体产生装置的控制方法可还包括获取电源信号的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取流经天线模块的电流的改变或天线模块的两个端部(或构成天线模块的一些元件)处的电压的改变且基于所获取的改变来改变电源模块的驱动频率。
294.3.1.4等离子体产生装置的实施例
295.根据实施例，在包括第一模式及第二模式的多种操作模式情况下，可提供用于实行等离子体放电的等离子体产生装置。等离子体产生装置可包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模块，包括在介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于第一单元线圈与第二单元线圈之间第一电容器。
296.在等离子体产生装置中，当操作模式是第一模式时，天线模块基于具有第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体放电，或者当操作模式是第二模式时，天线模块基于具有第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电。在本文中，第一单元线圈及第二单元线圈具有第一电感，第一电容器具有第一电容，且第一频率天线模块对应于根据第一电感及第一电容确定的第一共振频率。
297.第一电源供应器可包括具有第一阻抗的第一匹配元件。当操作模式是第一模式时，天线模块基于具有第一频率的电源信号实行第一等离子体放电，其中第一频率对应于
基于第一阻抗、第一电感及第一电容确定的第一共振频率。
298.第二电源供应器可包括具有第二阻抗的第二匹配元件。当操作模式是第二模式时，天线模块基于具有第二频率的电源信号实行第二等离子体放电，其中第二频率对应于基于第二阻抗、第一电感及第一电容确定的第二共振频率，且第二共振频率不同于第一共振频率。
299.第二共振频率可高于第一共振频率。在本文中，第一电压低于第二电压。当操作模式是第一模式时，第一电压是第一单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部与第二单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部之间的电压，且当操作模式是第二模式时，第二电压是第一单元线圈的未连接至第一电容器的所述一个端部与第二单元线圈的未连接至第一电容器的所述一个端部之间的电压。
300.当操作模式是第一模式时，第一单元线圈的两个端部之间的电压对应于第一单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部与第二单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部之间的电压。
301.当操作模式是第一模式时天线模块的两个端部处的电压低于当操作模式是第二模式时天线模块的两个端部之间的电压。
302.当操作模式是第一模式时流经天线模块的第一电流的大小可小于当操作模式是第二模式时流经天线模块的第二电流的大小。
303.当操作模式是第一模式时，由天线模块消耗的电源是第一电源。当操作模式是第二模式时，由天线模块消耗的电源是第二电源，第二电源低于第一电源。
304.根据实施例，提供一种等离子体产生装置的控制方法，所述等离子体产生装置包括：第一电源供应器，能够改变第一频率范围内的频率；第二电源供应器，能够改变与所述第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率；介电管；以及天线模块，包括在介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于第一单元线圈与第二单元线圈之间的第一电容器。
305.所述等离子体产生装置的所述控制方法可包括：在第一模式下进行操作，其中使用第一频率作为驱动频率向天线模块提供rf电源；以及在第二模式下进行操作，其中使用第二频率作为驱动频率向天线模块提供rf电源。第一单元线圈及第二单元线圈具有第一电感，所述第一电容器具有第一电容，且第二频率对应于根据第一电感及第一电容确定的第二共振频率。
306.第二电源供应器可包括具有第二阻抗的第二匹配元件。在第二模式下进行操作可包括使用第二频率作为驱动频率进行操作，其中第二频率对应于基于第一电感、第一电容及第二阻抗确定的第二共振频率。
307.第一电源供应器可包括具有第一阻抗的第一匹配元件。在第一模式下进行操作可包括使用第一频率作为驱动频率进行操作，其中第一频率对应于基于第一电感、第一电容及第一阻抗确定的第一共振频率。
308.当操作模式是第一模式时，由天线模块消耗的电源是第一电源。当操作模式是第二模式时，由天线模块消耗的电源是第二电源，第二电源高于第一电源。
309.当操作模式是第一模式时，第一单元线圈的两个端部之间的电压对应于第一单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部与第二单元线圈的未连接至第一电容器的一个端
部之间的电压。
310.当操作模式是第一模式时流经天线模块的第一电流的大小可小于当操作模式是第二模式时流经天线模块的第二电流的大小。
311.同时，所述等离子体产生装置的所述控制方法可还包括：当操作模式是第一模式时，获取流经天线模块的电流；以及当流经天线模块的电流等于或小于参考值时，将操作模式改变成第二模式。
312.所述等离子体产生装置的所述控制方法可还包括：当操作模式是第一模式时，获取流经第一电源供应器的反相器的电流；以及当流经第一电源供应器的反相器的电流等于或小于参考值时，将操作模式改变成第二模式。
313.根据另一实施例，提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置用于通过如下的方式产生等离子体：当操作模式是第一模式时自能够改变第一频率范围内的频率的第一电源供应器接收电源或者当操作模式是第二模式时自能够改变与第一频率范围至少部分不同的第二频率范围内的频率的第二电源供应器接收电源。
314.所述等离子体产生装置可包括天线模块，所述天线模块包括在介电管周围缠绕至少一次的第一单元线圈、在介电管周围缠绕至少一次的第二单元线圈、以及串联连接于第一单元线圈与第二单元线圈之间的第一电容器。
315.当操作模式是第一模式时，天线模块基于具有第一频率范围内的第一频率的电源信号而感应第一等离子体放电。
316.当操作模式是第二模式时，天线模块基于具有第二频率范围内的第二频率的电源信号而感应第二等离子体放电。
317.第一单元线圈及第二单元线圈具有第一电感，第一电容器具有第一电容，且第一频率对应于基于第一电感及第一电容确定的第一共振频率。
318.当操作模式是第一模式时天线模块的两个端部处的电压低于当操作模式是第二模式时天线模块的两个端部之间的电压。
319.当操作模式是第一模式时，第一单元线圈的两个端部之间的电压对应于第一单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部与第二单元线圈的未连接至第一电容器的一个端部之间的电压。
320.如上所述，在实施例中，通过改变施加至天线模块的电源的驱动频率来改变操作模式，进而改变天线模块的放电特性。提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置通过单个天线模块提供各种放电特性，进而具有更宽的匹配范围及各种能量效率且能够在各种环境中维持放电。
321.同时，当使用一个天线模块时，天线模块具有的放电特性可能会因天线模块的实体结构的限制而受到限制。因此，可提供包括二或更多个天线模块的等离子体产生装置。在下文中，将阐述包括二或更多个天线模块的等离子体产生装置以及所述设备的操作。
322.3.2两个天线的情形
323.3.2.1用于两个天线的情形的等离子体产生制程
324.根据实施例的等离子体产生装置可包括二或更多个天线模块。等离子体产生装置可包括具有不同放电特性的多个天线模块。所述二或更多个天线模块可具有不同的阻抗。可将等离子体产生装置设置成使得根据需要改变主导(leading)天线模块。主导天线模块
可意指主要消耗电源的天线模块。所述二或更多个天线模块可并联连接至变频电源。
325.所述二或更多个天线模块可根据等离子体产生装置的驱动频率不同地进行操作。举例而言，当等离子体产生装置的驱动频率是与第一天线模块的共振频率对应的第一频率时，第一天线模块在其中电抗被抵消的共振状态下进行操作且第二天线模块在非共振状态下进行操作。举例而言，当等离子体产生装置的驱动频率是与第一天线模块的共振频率对应的第一频率时，禁止电流流入具有与第一天线模块的阻抗不同的阻抗的第二天线模块中。当驱动频率是与第二天线模块的共振频率对应的第二频率时，禁止电流流入具有与第二天线模块的阻抗不同的阻抗的第一天线模块中。另外，例如，当驱动频率是与第一天线模块的共振频率及第二天线模块的共振频率不同的第三频率时，第一天线模块及第二天线模块在非共振状态下进行操作。天线模块可在非共振状态下感应电容耦合等离子体放电或者可在共振状态下感应电感耦合等离子体放电。
326.如在以上实例中，本公开中阐述的等离子体产生装置控制驱动频率以选择性地切换主导天线模块且改变放电特性。
327.所述二或更多个天线模块可具有不同的结构。举例而言，作为与图8相关的实例，一个天线模块可包括：螺线管线圈，在介电管周围缠绕连续多次；以及终端电容器，连接至螺线管线圈的两个端部。作为与图10的(a)到(c)相关的实例，另一天线模块可包括多个单元线圈以及设置于单元线圈之间的层间电容器。另外，例如，一个天线模块可包括：多个单元线圈，包括每层的第一匝且形成第一层；层间电容器，设置于单元线圈之间；以及终端电容器。另一天线模块可包括：多个单元线圈，包括位于层之间的第二匝且形成第二层；层间电容器；以及终端电容器。
328.在下文中，为方便起见，针对两个天线模块的情形给出说明，但等离子体产生装置可包括二或更多个天线模块。等离子体产生装置可包括二或更多个天线模块，所述二或更多个天线模块具有不同的阻抗、结构和/或功能，且可被设置成使得主导天线根据需要而改变。变频电源可包括一或多个电源模块。
329.根据本公开，提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置包括：具有有利于初始放电的放电特性的天线模块；具有适于维持放电的放电特性的天线模块；和/或具有低能量损耗的放电特性的天线模块，其中根据需要通过天线切换来达成模式改变。
330.如上所述，在本公开中，通过使用包括多个天线模块且被配置成选择性地操作天线模块的等离子体产生装置，可达成更宽的阻抗范围或真实电阻范围的匹配。另外，通过利用具有不同放电控制范围(例如，流动速率、电源、压力及气体类型)的多个天线模块，提供具有更宽放电控制范围的等离子体产生装置。
331.3.2.1.1第一实施例
332.图22是示出在其中等离子体产生装置包括第一天线模块(203)、第二天线模块(204)及rf电源供应器(102)的情形中的等离子体放电制程的图。rf电源供应器(102)可包括一或多个电源模块。rf电源供应器(120)可包括具有不同输出频带的一或多个电源模块。
333.图23及图24是示出等离子体产生装置的操作模式的改变的示意性电路图。
334.在下文中，将参照图22至图24阐述在二或更多个天线模块的情形中的模式改变等离子体放电制程。
335.参照图22，在其中等离子体产生装置包括第一天线模块(203)、第二天线模块
(204)及rf电源供应器(102)的情形中，等离子体产生装置可通过改变电源供应器(102)的驱动频率来改变主导天线模块。
336.参照图22的(a)，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置通过电源供应器(102)将具有第一频率(f1)的电源信号传送至第一天线模块(203)及第二天线模块(204)，且在介电管内部感应等离子体放电。第一频率(f1)可为使得第一天线模块(203)能够作为主导天线模块进行操作的驱动频率。
337.当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在介电管内部形成第一电场(e1)。第一电场(e1)可为与介电管的轴线方向平行的垂直方向上的电场(e1)。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在介电管内部形成与介电管的圆周方向平行的方位角方向上的电场(e2)。
338.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置将具有第一频率(f1)的电源信号传送至第一天线模块(203)及第二天线模块(204)，以在垂直方向上形成电场(e1)且在介电管内部感应电容耦合等离子体的产生。
339.根据实施例，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置将具有第一频率(f1)的电源信号传送至第一天线模块(203)及第二天线模块(204)，以在方位角方向上形成电场(e2)且在介电管内部感应电感耦合等离子体的产生。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置在方位角方向上形成具有第一强度的电场(e2)。
340.图23是示出图22的(a)中所示的等离子体产生装置的操作的图。参照图23，当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，等离子体产生装置通过变频rf电源向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)输出具有第二频率(f1)的第一电流(i1)。
341.当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，第一a电流(ia1)被分配至第一天线模块(203)且第一b电流(ib1)被分配至第二天线模块(204)。第一a电流(ia1)可大于第一b电流(ib1)。当操作模式是第一模式时，作为驱动频率的第一频率(f1)对应于第一天线模块(203)的共振频率，第一天线模块(203)的电抗大部分被抵消，且第二天线模块(204)的电抗相对少地被抵消。大部分电流可被分配至第一天线模块(203)。当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，由第一天线模块(203)消耗的第一电源高于由第二天线模块(204)消耗的第二电源。当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，第一天线模块(203)在介电管内部引起电感耦合等离子体放电且所产生的等离子体电感耦合至第一天线模块(203)的电感器。
342.参照图22的(b)，当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置使用第二频率(f2)作为驱动频率而通过电源供应器(102)向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供电源。第二频率(f2)与第一频率(f1)可不同。第二频率(f2)可与第一频率(f1)相差特定值或更大值。第二频率(f2)可较第一频率(f1)高或低特定值或更大值(例如，0.2百万赫兹)。
343.当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置将第二频率(f2)的电源信号传送至第一天线模块(203)及第二天线模块(204)，以在方位角方向上感应电场(e3)且在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置在方位角方向上形成具有第二强度的电场(e3)。第二强度可高于或低于在第一模式下方位角方向上的电场(e2)的强度。
344.图24是示出图22的(b)中所示的等离子体产生装置的操作的图。参照图24，当等离
子体产生装置的操作模式是第二模式时，等离子体产生装置通过变频rf电源向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)输出具有第二频率(f2)的第二电流(i2)。
345.当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，第二a电流(ia2)被分配至第一天线模块(203)且第二b电流(ib2)被分配至第二天线模块(204)。第二a电流(ia2)可小于第二b电流(ib2)。根据实施例，当操作模式是第二模式时，作为驱动频率的第二频率(f2)对应于第二天线模块(203)的共振频率，第二天线模块(204)的电抗大部分被抵消，且第一天线模块(203)的电抗相对少地被抵消。大部分电流可被分配至第二天线模块(204)。当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，由第二天线模块(204)消耗的第二电源高于由第一天线模块(203)消耗的第一电源。当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，第二天线模块(203)在介电管内部引起电感耦合等离子体放电且所产生的等离子体电感耦合至第二天线模块(204)的电感器。
346.图25是示出根据等离子体产生装置的操作模式的电压及电流改变的图。图25是分别示出流经第一天线模块的电流、第一天线模块的感应线圈的两个端部处的电压、流经第二天线模块的电流、第二天线模块的感应线圈的两个端部处的电压及频率随时间变化的图。在图25中，电流曲线图及电压曲线图示出大小。
347.参照图25的(e)，当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，电源供应器(102)向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供具有第一频率(f1)的电源信号。在下文中，参照图25的(a)及(c)，第一a电流(ia1)流经第一天线模块(203)且小于第一a电流(ia1)的第一b电流(ib1)流经第二天线模块(204)。参照图25的(b)及(d)，当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，第一天线模块(203)的感应线圈的两个端部处的电压是第一a电压(va1)，且第二天线模块(204)的感应线圈的所述两个端部处的电压是较第一a电压(va1)低的第一b电压(vb1)。
348.参照图25的(e)，当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，电源供应器(102)向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供具有第二频率(f2)的电源信号。参照图25的(a)及(c)，在第二模式下，较第一a电流(ia1)小的第二a电流(ia2)流经第一天线模块(203)，且较第一b电流(ib1)大的第二b电流(ib2)流经第二天线模块(204)，其中第二b电流(ib2)可大于第一a电流(ia1)。参照图25的(b)及(d)，当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，第一天线模块(203)的感应线圈的所述两个端部处的电压是较第一a电压(va1)低的第二a电压(va2)，且第二天线模块(204)的感应线圈的所述两个端部处的电压是较第一b电压(vb1)高的第二b电压(vb2)。第二b电压(vb2)可高于第二a电压(va2)。
349.图26是示出根据实施例的等离子体产生装置的每一天线模块中的电压降的图。在下文中，将参照图24阐述在每一操作模式下端视主导天线模块的感应线圈中的位置而定的电压分布。
350.当等离子体产生装置处于第一模式(其中与第一天线模块(203)的共振频率对应的第一频率是驱动频率)时，由电源供应的大部分电源被第一天线模块(203)消耗且第一天线模块(203)如上所述作为主导天线模块进行操作。
351.图26的(a)示意性地示出在其中第一天线模块(203)包括构成单元层的单元线圈(在图26的(a)所示实例中为三个单元线圈)及设置于单元线圈之间的层间电容器的情形(如图10中所示)中，在第一模式下端视第一天线模块(203)的感应线圈中的位置而定的电
压(vm1)。
352.当操作模式是第一模式时，第一天线模块(203)处于共振状态。当操作模式是第一模式时，通过第一天线模块(203)的单元线圈之间的层间电容器的感应线圈电抗抵消被最大化，使得感应到第一电感耦合等离子体放电。
353.参照图26的(a)，总长度为l13的天线模块的两个端部之间的电压可为第一电压(v1)。较佳地，构成天线模块的单元线圈中的每一者的两个端部处(自原点至点l11、自点l11至点l12以及自点l12至点l13)的电压可实质上与第一电压(v1)相同。
354.图26的(b)是示出当根据实施例的等离子体产生装置处于其中第二频率是驱动频率的第二模式下时端视第二天线模块(204)中的位置而定的电压分布的图。
355.当等离子体产生装置处于第二模式(其中与第二天线模块(204)的共振频率对应的第二频率是驱动频率)时，由电源供应的大部分电源被第二天线模块(204)消耗且第二天线模块(204)如上所述作为主导天线模块进行操作。
356.图26的(b)示意性地示出在其中第一天线模块204包括构成单元层的单元线圈(在图26的(b)所示实例中为四个单元线圈)及设置于单元线圈之间的层间电容器的情形(如图10中所示)中在第二模式下根据第二天线模块(204)的感应线圈中的位置的电压(vm2)。
357.当操作模式是第二模式时，第二天线模块(204)处于共振状态。当操作模式处于第二模式时，通过第二天线模块(204)的单元线圈之间的层间电容器的感应线圈电抗抵消被最大化，使得感应到第二电感耦合等离子体放电。第二电感耦合等离子体放电可具有较第一电感耦合等离子体放电高的能量效率。
358.参照图26的(b)，总长度为l24的天线模块的两个端部之间的电压可为第二电压(v2)。较佳地，构成天线模块的单元线圈中的每一者的两个端部之间(自原点至点l21、自点l21至点l22、自点l22至点l23以及自点l23至点l24)的电压可实质上与第二电压(v2)相同。
359.同时，当操作模式是第一模式时，流入第二天线模块(204)中的电流实质上被阻挡。因此，当操作模式是第一模式时，构成第二天线模块(204)的感应元件的两个端部处的电压会聚成非常小的电压。另外，当操作模式是第二模式时，流入第一天线模块(204)中的电流实质上被阻挡。因此，当操作模式是第二模式时，构成第一天线模块(203)的感应元件的两个端部处的电压会聚成非常小的电压。
360.根据实施例，如图8中所示，第一天线模块(203)可为包括多次缠绕的螺线管线圈而不具有层间电容器的天线模块。在其中第一天线模块(203)不包括层间电容器的情形中，当驱动频率是第一频率时，第一天线模块(203)的感应线圈的两个端部处的电压是第一电压(最大值)，或者当驱动频率是第二频率时，所述电压是较第一电压低的第二电压。
361.在以上实施例中，已阐述其中等离子体产生装置的操作模式自第一模式改变成第二模式且驱动频率减小的模式改变制程，但此仅为实例且可根据需要而改变模式改变形式。举例而言，等离子体产生装置的操作模式可自第二模式改变成第一模式。作为另外一种选择，等离子体产生装置的操作模式可包括三个或更多个模式。
362.3.2.1.2第二实施例
363.在下文中，将使用更详细的实例来阐述参照图22至图26阐述的实施例。根据实施例，当要求确保等离子体的初始放电稳定性时(例如，正常压力等离子体放电的情形)，等离子体产生装置还包括用于向等离子体放电提供晶种电荷的dc电源及电极。在本文中，等离
子体产生装置的操作模式可包括用于辅助初始放电的第一模式(即，初始放电模式)及用于辅助主放电的第二模式(即，主放电模式)。在下文中，除非另外特别阐述，否则可相似地应用以上参照图22至图26阐述的实施例的内容。
364.图27是示出在其中等离子体产生装置包括第一天线模块(203)、第二天线模块(204)、rf电源供应器(102)、dc电源供应器(101)及dc电极(231)、233的情形中的等离子体放电制程的图。可将参照图4至图7阐述的内容相似地应用于dc电源供应器(101)及dc电极(231)。
365.图28及图29是示出图27中所示的等离子体产生装置的操作模式的改变的示意性电路图。
366.在下文中，将参照图27、图28及图29阐述包括dc电极的等离子体产生装置的改变等离子体放电制程。
367.等离子体产生装置的操作模式可包括用于实行初始等离子体放电的第一模式及用于实行主等离子体放电的第二模式。图27的(a)是示出第一模式下的等离子体产生装置的操作的图。图27的(b)是示出第二模式下的等离子体产生装置的操作的图。
368.参照图27的(a)，处于第一模式的等离子体设备可使用与第一天线模块的共振频率对应的第一频率作为驱动频率而通过电源供应器(102)向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供电源。
369.参照图27的(a)，当操作模式是第一模式时，dc电源供应器(101)向dc电极(231)施加高电压脉波。当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置通过dc电源供应器(101)向dc电极(231)施加高电压脉波且形成电场(e4)。电场(e4)可形成于dc电极(231)与用作反电极的物体之间。举例而言，电场(e4)可形成于dc电极(231)与气体管(211)之间。等离子体产生装置可形成电场(e4)，感应局部放电(例如流光放电)且将晶种电荷供应至介电管中。
370.参照图28，当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置通过经由dc电源供应器(101)向dc电极(231)施加高电压脉波来产生晶种电荷，且基于所产生的晶种电荷而通过第一天线模块(203)实行初始等离子体放电。
371.当操作模式是第一模式时，等离子体产生装置基于晶种电荷而通过第一天线模块实行等离子体放电。通过第一天线模块的等离子体放电可为电容耦合等离子体放电或电感耦合等离子体放电。在本文中，针对其中通过第一天线模块的放电是电容耦合等离子体放电的情形给出说明。
372.根据实施例，等离子体放电状态可随时间改变。等离子体产生装置的操作模式可根据等离子体放电状态的改变而改变。
373.举例而言，根据第一模式的等离子体放电可主要通过电容耦合模式(e模式)来实行。然而，当通过电容耦合模式充分产生等离子体时，在介电管内部形成作为方位角方向上的感应电场的第二电场(e2)。当形成第二电场(e2)时，实行电感耦合等离子体放电或通过电感耦合模式(h模式)产生等离子体。
374.等离子体产生装置可因应于等离子体放电状态的改变而改变操作模式。参照图28的(a)，等离子体产生装置可通过电源供应器(102)将具有第一频率(f1)的电源信号传送至第一天线模块(203)及第二天线模块(204)，且可因应于等离子体放电状态的转变来改变操作模式。
375.等离子体产生装置可检测等离子体放电的改变。等离子体产生装置可包括传感器模块，传感器模块获取流经第一天线模块(203)和/或第二天线模块(204)的电流、和/或施加至第一天线模块(203)的两个端部和/或第二天线模块(204)的两个端部的电压。等离子体产生装置可通过传感器模块获取流经第一天线模块(203)和/或第二天线模块(204)的电流的改变、和/或施加至第一天线模块(203)的相对的端部和/或第二天线模块(204)的相对的端部的电压的改变，且可改变电源供应器(102)的驱动频率和/或操作模式。
376.举例而言，当等离子体放电状态改变时，流经第一天线模块(203)和/或第二天线模块(204)的电流、和/或施加至第一天线模块(203)的两个端部和/或第二天线模块(204)的两个端部的电压改变。举例而言，当主等离子体放电状态自电容耦合等离子体放电改变成电感耦合等离子体放电时，流经第一天线模块(203)和/或第二天线模块(204)的电流、和/或施加至第一天线模块(203)的两个端部和/或第二天线模块(204)的两个端部的电压减小。
377.因应于流经第一天线模块(203)和/或第二天线模块(204)的电流的减小、和/或施加至第一天线模块(203)的两个端部和/或第二天线模块(204)的两个端部的电压的减小，等离子体产生装置可将操作模式改变成第二模式。
378.当等离子体产生装置的操作改变时，等离子体产生装置以第二频率的驱动频率向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供电源，且如以上在实施例中所述般使第二天线模块(204)作为主导天线模块进行操作。
379.参照图27的(b)，dc电源(101)可在第二模式下停止供应电源。在第二模式下，等离子体产生装置可使用与第二天线模块(204)的共振频率对应的第二频率作为驱动频率而向第一天线模块(203)及第二天线模块(204)提供电源，且可实行主等离子体放电。
380.参照图29，当操作模式是第二模式时，等离子体产生装置使用第二频率作为驱动频率，且基于第一天线模块(203)所产生的初始放电等离子体而通过第二天线模块(204)实行主等离子体放电。
381.图30是示出根据等离子体产生装置的操作模式的电压改变及电流改变的图。图30是分别示出dc高电压脉波、流经第一天线模块的电流、第一天线模块的感应线圈的两个端部处的电压、流经第二天线模块的电流、第二天线模块的感应线圈的两个端部处的电压及频率随时间变化的图。在图30中，电流曲线图及电压曲线图示出大小。
382.关于图30的(b)、(c)、(d)、(e)、(f)，可将以上参照图25阐述的内容相似地应用于流经等离子体产生装置的第一天线模块的电流、第一天线模块的感应线圈的所述两个端部处的电压、流经第二天线模块的电流、第二天线模块的感应线圈的所述两个端部处的电压及频率。
383.参照图30的(a)，当等离子体产生装置的操作模式是第一模式时，dc电源供应器(101)产生高电压脉波。dc电源供应器(101)可在维持第一模式(将驱动频率保持于第一频率(f1)处)的同时产生高电压脉波。甚至在第一模式结束之前，dc电源供应器(101)可停止产生高电压脉波。等离子体产生装置(或等离子体产生装置的控制器)可控制dc电源供应器(101)，使得产生预定数目的高电压脉波。等离子体产生装置可控制dc电源供应器(101)，使得在预定时间内产生高电压脉波。
384.参照图30的(b)及(c)，当操作模式是第一模式时，流经第一天线模块的电流和/或
第一天线模块的感应线圈的两个端部处的电压因等离子体放电状态的改变而减小。
385.参照图28的(d)、(e)、(f)，因应于流经第一天线模块的电流的减小和/或第一天线模块的感应线圈的两个端部处的电压的减小，等离子体产生装置将操作模式改变成第二模式。参照图30的(a)，当等离子体产生装置的操作模式是第二模式时，dc电源停止产生高电压脉波。
386.同时，在以上实施例中，已针对其中操作模式因应于等离子体状态的改变而自第一模式改变成第二模式的情形给出说明，但可以相反的次序实行操作模式的改变。
387.3.2.2两个天线及一个反相器
388.图31是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图31，等离子体产生装置可包括电源模块(104)、第一天线模块(203)及第二天线模块(204)。
389.rf电源模块(104)可为具有预定变频范围的ac电源。电源模块(104)可使用第一天线模块(203)的共振频率和/或第二天线模块(204)的共振频率作为驱动频率进行操作。
390.根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：通过电源模块在第一模式下控制等离子体产生装置；以及通过电源模块在第二模式下控制等离子体产生装置。可将以上说明应用于第一模式及第二模式。
391.图32是示出根据实施例的等离子体产生装置的控制方法的图。
392.参照图32，根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：在步骤(s310)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第一频率的电源；以及在步骤(s330)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第二频率的电源。
393.在步骤(s310)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第一频率的电源可包括使用与第一天线模块的共振频率对应的第一频率作为驱动频率来提供电源。
394.第一天线模块可为包括层间电容器的天线模块。在本文中，第一天线模块的电压分布可表现为与图26的(a)相关的实例。作为另外一种选择，第一天线模块可为不包括层间电容器的天线模块。在本文中，第一天线模块的电源分布可表现为与图16的(a)相关的实例。
395.在步骤(s310)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第一频率的电源可包括通过第一天线模块感应电容耦合等离子体放电。
396.在步骤(s330)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第二频率的电源可包括使用与第二天线模块的共振频率对应的第二频率作为驱动频率来提供电源。
397.第二天线模块可为包括层间电容器的天线模块。在本文中，第二天线模块的电源分布可表现为与图26的(b)相关的实例。
398.在步骤(s330)处通过电源模块向第一天线模块及第二天线模块提供第二频率的电源可包括通过第二天线模块感应电感耦合等离子体放电。
399.根据实施例，等离子体产生装置的控制方法可还包括获取电源信号的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取流经第一天线模块的电流的改变或第一天线模块的两个端部(或构成第一天线模块的一些元件)处的电压的改变，且基于所获取的改变将电源模块的驱动频率改变成第二频率。
400.3.2.3两个天线及两个反相器
401.图33是示出根据实施例的等离子体产生装置的图。参照图31，根据实施例的等离
子体产生装置可包括：第一电源模块(105)，是具有第一频带及第一匹配范围的ac电源；第二电源模块(106)，是具有第二频带及第二匹配范围的ac电源；第一天线模块(205)，自第一电源模块(105)接收电源且实行等离子体放电；以及第二天线模块(206)，自第二电源模块(106)接收电源且实行等离子体放电。
402.第一电源模块(105)可具有第一驱动频率范围，且第二电源模块(106)可具有与第一驱动频率范围至少部分不同的第二驱动频率范围。可以第一驱动频率范围内的第一频率驱动第一电源模块(105)。可以第二驱动频率范围内的第二频率驱动第二电源模块(106)。第一频率可对应于第一天线模块(205)的共振频率，且第二频率可对应于第二天线模块(206)的共振频率。第一电源模块(105)可包括第一匹配元件。第二电源模块(106)可包括具有与第一匹配元件的阻抗不同的阻抗的第二匹配元件。
403.根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：通过第一电源模块在第一模式下控制等离子体产生装置；以及通过第二电源模块在第二模式下控制等离子体产生装置。可将以上说明应用于第一模式及第二模式。
404.图34是示出根据实施例的等离子体产生方法的图。
405.参照图34，根据实施例的等离子体产生装置的控制方法可包括：在步骤(s410)处通过第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源；以及在步骤(s430)处通过第二电源模块向第二天线模块提供第二频率的电源。
406.在步骤(s410)处通过第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源可包括通过第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源，第一频率是第一天线模块的共振频率。在本文中，第一天线模块的电压分布可表现为与图26的(a)相关的实例。
407.在步骤(s410)处通过第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源可包括通过以第一频率作为驱动频率进行操作而通过第一天线模块在介电管内部感应电容耦合等离子体放电。
408.作为另外一种选择，在步骤(s410)处通过第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源可包括通过经由第一电源模块向第一天线模块提供第一频率的电源而通过具有第一强度的感应电场在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。
409.在步骤(s430)处通过第二电源模块向第二天线模块提供第二频率的电源可包括通过第二电源模块向第二天线模块提供第二频率的电源，第二频率是第二天线模块的共振频率。在本文中，第二天线模块的电源分布可表现为与图26的(b)相关的实例。
410.在步骤(s430)处通过第二电源模块向第二天线模块提供第二频率的电源可包括通过以第二频率作为驱动频率进行操作而通过第二天线模块在介电管内部感应电感耦合等离子体放电。
411.在步骤(s430)处通过第二电源模块向第二天线模块提供第二频率的电源可包括在介电管内部形成具有第二强度的感应电场以及通过以第二频率作为驱动频率进行操作而感应电感耦合等离子体放电。第二强度可高于或低于由第一电源模块感应的电场的第一强度。
412.根据实施例，等离子体产生装置的控制方法可还包括获取电源信号的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取流经天线模块的电流的改变或天线模块的两个端部(或构成天线模块的一些元件)处的电压的改变。等离子体设备的控制方法可包括获取上述改变
且基于所述改变而控制第一电源模块和/或第二电源模块。举例而言，等离子体设备的控制方法获取流经第一天线模块的电流的下降或第一天线模块的两个端部(或构成第一天线模块的一些元件)处的电压的下降，且基于所述下降而停止第一电源模块的操作并开始第二电源模块的操作。
413.如以上实施例中所述，通过使用具有不同放电特性的多个天线模块，根据各种放电环境选择性地实行等离子体放电。提供一种等离子体产生装置，所述等离子体产生装置使用多个天线模块来实行等离子体放电，进而能够在各种环境中实行放电。
414.4.副产物抑制等离子体产生装置
415.同时，通过施加至缠绕于管周围的天线线圈的电压，可能会形成除期望产物之外的副产物。举例而言，通过施加至线圈的电压形成具有与管垂直的方向分量的电场，使得管内部产生的等离子体朝向管的内壁加速且与管的内壁碰撞，且由于碰撞而与管的内壁分离的副产物与等离子体产物(例如，自由基)混合。
416.在下文中，将阐述根据若干实施例的用于抑制副产物的生成的等离子体产生装置及其控制方法。
417.4.1天线模块
418.根据实施例的等离子体产生装置可包括天线模块，所述天线模块被设计成将副产物的生成最小化。
419.天线模块可包括一或多个单元天线及单元电容器。天线模块可设置于等离子体介电管周围(参见图4、图6)。
420.天线模块可包括一或多个单元天线，所述一或多个单元天线被设置成装配至等离子体介电管中。单元天线可被设置成在管的长度方向上以预定间隔彼此间隔开。单元天线可被设置成在管的长度方向上彼此间隔开且可围绕管的中心轴线设置(例如，参见图10及其相关说明)。单元天线可为具有电感的电感器。单元天线可具有相同的电感。
421.单元天线中的每一者可包括单元匝。每一单元天线可包括：第一匝，与介电管接触；以及第二匝，被定位成相较于第一匝距介电管更远。第一匝与第二匝可位于同一平面上。第一匝及第二匝可位于与介电管的长度方向垂直的平面上。举例而言，如图12中所示，可提供根据实施例的单元天线模块。
422.天线模块可包括连接至单元天线的一或多个单元电容器。单元电容器可连接至单元天线且可设置于单元天线之间。单元电容器可设置于单元天线与电源之间。举例而言，可如图8或图10中所示提供单元电容器。天线模块中所包括的所述一或多个单元电容器可具有相同的电容。作为另外一种选择，天线模块中所包括的所述一或多个单元电容器可具有不同的电容。
423.天线模块可连接至电源，自电源接收电源且在介电管内部提供等离子体放电。可将本公开中阐述的内容相似地应用于电源供应器及等离子体放电的操作。
424.图36是示出根据实施例的天线模块的图。
425.天线模块(360)可包括一或多个单元天线(361)及一或多个单元电容器(363)。天线模块(360)可设置于介电管周围。天线模块(360)可包括具有相同形状的所述一或多个单元天线(361)。单元天线可连接至单元电容器(363)。天线模块(360)中所包括的单元电容器可为设置于单元天线(361)之间的层间电容器或者设置于单元天线与电源之间的终端电容
器。天线模块可连接至电源且可接收电源。
426.举例而言，天线模块(360)可包括：第一终端电容器，连接至电源；第一单元天线，连接至第一终端电容器；第一层间电容器，连接第一单元天线与第二单元天线；第二单元天线，位于第一单元天线下方；第二层间电容器，连接第二单元天线与第三单元天线；第三单元天线，位于第二单元天线下方；第三层间电容器，连接第三单元天线与第四单元天线；以及第四单元天线，位于第三单元天线下方且连接至电源。单元天线以图37中所示的形式提供且可以圆形的方式提供。
427.在图36中，针对其中天线模块包括四个单元天线的情形给出说明，但此仅为实例，且可改变单元天线和/或单元电容器的数目。可将本公开中阐述的内容相似地应用于天线模块(360)。
428.4.2天线模块的配置
429.在下文中，将阐述构成根据实施例的天线模块的单元天线及单元电容器。
430.图37是示出根据实施例的单元天线的图。参照图37，单元天线可包括至少两个单元匝。单元天线可包括设置于同一平面上且具有同心圆(同心圆弧)的形状的两个单元匝。单元天线可包括：第一单元匝，位于内部且具有较小的半径；以及第二单元匝，位于外部且具有较第一单元匝大的半径。在其中天线模块与介电管接合的状态下，第一单元匝可与介电管接触。单元天线可包括连接单元匝的连接部。
431.参照图37，单元天线可包括：第一匝，位于最内侧上；第二匝，位于第一匝外部；以及第三匝，位于第二匝外部。第一匝与第二匝可通过第一连接部连接至彼此。第二匝与第三匝可通过第二连接部连接至彼此。第一匝可以弧形状自第一点(p1)延伸至第二点(p2)。位于最外侧上的第三匝可具有距第一点最远的第三点(p3)，且单元天线可自第一点连接至第三点。
432.同时，图37中所示的单元天线的形状仅为实例，且天线模块的实例可包括另一形状的单元天线。举例而言，图37示出天线模块包括三个匝，但天线模块可包括多于或少于三个匝。
433.一同参照图36与图37，第一终端电容器可连接于第一单元天线的第一点与电源之间。第一层间电容器可连接于第一单元天线的第三点与第二单元天线的第一点之间。第二层间电容器可连接于第二单元天线的第三点与第三单元天线的第一点之间。
434.单元电容器可具有固定电容或可变电容。单元天线可具有固定电感或可变电感。可虑及天线模块相对于管的布置而确定天线模块中所包括的电容器的电容或天线模块中所包括的电感器的电感。可虑及每一电容器或电感器所连接的天线模块的布置来确定天线模块中所包括的电容器的电容或天线模块中所包括的电感器的电感。虑及天线模块、电容器和/或单元天线的布置，天线模块可包括具有被确定为将副产物生成最小化的电容的电容器，或者具有被确定为将副产物生成最小化的电感的单元天线。
435.根据实施例，层间电容器可具有固定电容，且终端电容器可具有可变电容。作为另外一种选择，所述一或多个层间电容器可具有相同的电容，且终端电容器可具有与层间电容器的电容不同的电容。举例而言，层间电容器可具有第一电容，第一终端电容器可具有与第一电容不同的第二电容，且第二终端电容器可具有与第二电容不同的第三电容。
436.可将单元电容器的电容值确定成将实行等离子体放电时产生的副产物最小化。当
实行等离子体放电时，通过施加至天线的电压形成具有与介电管的内壁垂直的方向分量的电场，且因此等离子体与介电管的内壁碰撞且产生副产物。可将单元电容器的电容确定成将天线所形成的电压对介电管内部的等离子体的影响最小化。
437.举例而言，将位于天线模块的所述两个端部处的终端电容器的电容设定成不同于层间电容器的电容，使得由施加至天线模块的电压引起的副产物生成被最小化。举例而言，通过不对称地配置终端电容器的电容，构成单元天线的单元匝之中最靠近放电管的单元匝的一个点处的电位被最小化，使得由等离子体的碰撞引起的副产物生成被最小化。亦即，最靠近介电管的单元匝内任何点处的电位的最大值(绝对值)被最小化，进而将由等离子体的碰撞引起的副产物生成最小化。亦即，通过将最靠近介电管的单元匝内的任何点处的电压最小化至接地，由等离子体的碰撞引起的副产物生成被最小化。
438.参照图36及图37，为将副产物生成最小化，可将单元天线的第一点(p1)与第二点(p2)之间的电抗分量的电位的绝对值电压(vr)最小化。亦即，将施加至位于最内侧上的第一匝的电抗分量的电压最小化，使得与介电管的内壁垂直的方向上的电压分量被最小化，进而减少副产物生成。
439.点之间的电抗分量的电压(或电位)可意指施加至点之间的总电抗分量的电压(或两个端部处的电位差)。
440.根据实施例，第一终端电容器的电容(连接至第一匝的第一点(p1)的电容器的电容)可大于第二终端电容器的电容。第一终端电容器的电容可大于层间电容器的电容。第二终端电容器的电容(连接至第三匝的第三点(p3)的电容器的电容)可小于层间电容器的电容。第一终端电容器与第二终端电容器的总电容值可与层间电容器的电容值相同。
441.通过适当地调整第一终端电容器的电容及第二终端电容器的电容，第一点(p1)处的电位的绝对值与第二点(p2)处的电位的绝对值被调整成相似的。通过将施加至第一点(p1)的电压的绝对值与施加至第二点(p2)的电压的绝对值调整成相似的，位于最内侧上的第一匝的电抗分量的电位的绝对值被最小化，进而减少副产物生成。
442.根据另一实施例，为辅助等离子体放电产生，可将终端电容器的电容改变成使得位于最内侧上的单元匝的电抗分量的电位的绝对值被最大化。
443.举例而言，为辅助等离子体放电，可将单元天线的第一点(p1)与第二点(p2)之间的电抗分量的电位的绝对值vr最大化。亦即，通过将位于最内侧上的第一匝的电抗分量的电位的绝对值最大化，在介电管内部感应到电容耦合放电且辅助放电。为辅助放电，可将第一终端电容器的电容设定成小于第二终端电容器的电容。第一终端电容器的电容可小于层间电容器的电容。第二终端电容器的电容可大于层间电容器的电容。第一终端电容器与第二终端电容器的总电容值可与层间电容器的电容值相同。
444.根据实施例，可提供一种耦合至介电管且自电源接收电源的天线模块。天线模块可包括第一单元天线，第一单元天线包括：第一单元匝，自第一点延伸至第二点；以及第二单元匝，自第三点延伸至第四点。第一单元匝可位于第二单元匝的内部上，且第二点可连接至第三点。单元匝中的每一者可以弧形状或圆形形状延伸。单元匝可以具有相同中心角度的弧形状延伸。
445.天线模块可包括：第一电容器，连接至第一单元匝的第一点且连接于电源的第一端子与第一点之间；以及第二电容器，连接于电源的第二端子与第四点之间。
446.为将由于施加至天线模块的电压造成的管损坏及副产物生成最小化，第二电容器的电容可小于第一电容器的电容。为通过将施加至连接至第一电容器的第一单元匝(位于第一单元天线的最内侧上的匝)的电抗分量的电压最小化而将管损坏及副产物生成最小化，第二电容器的电容可小于第一电容器的电容。
447.第一电容器的电容可大于第二电容器的电容的两倍。第一电容器的电容可大于第二电容器的电容的两倍，使得施加至第一单元匝的电抗分量的电压被最小化。
448.天线模块可包括连接于第二单元匝的第四点与第二电容器之间的第三电容器。第三电容器的电容可小于第二电容器的电容。
449.第一电容器的电容与第二电容器的电容的总电容可对应于第三电容器的电容。第一电容器的电容与第二电容器的电容的总电容可实质上与第三电容器的电容相同。
450.天线模块可还包括第二单元天线，第二单元天线包括：第三单元匝，自第五点延伸至第六点；以及第四单元匝，自第七点延伸至第八点。第三单元匝可位于第四单元匝的内部上，且第六点可连接至第七点。第三电容器可连接于第四点与第五点之间。第二电容器可连接于第八点与电源的第二端子之间。
451.为通过将施加至连接至第一电容器的第一单元匝(位于第一单元天线的最内侧上的匝)的电抗分量的电压最小化而将管损坏及副产物生成最小化，第三电容器的电容可小于第二电容器的电容。
452.第一单元匝及第二单元匝可位于与介电管的长度方向垂直的平面上。第一单元匝可在第一方向上自第一点延伸至第二点，且与第一单元匝相似，第二单元匝可在第一方向上自第三点延伸至第四点。
453.第一点可相较于第四点更靠近管。第一点可对应于图37中所示的p1。第四点可对应于图37中所示的p3。
454.当向天线模块供应电源时，施加至第一电容器的电抗分量的电压低于施加至第一点与第二点之间的电抗分量的电压，且施加至第三电容器的电抗分量的电压对应于施加至第一点与第四点之间的电抗分量的电压。
455.天线模块可以基于第三电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振。当天线模块处于共振状态下时，第一端子的电位变成0的点可位于第一单元天线的第一单元匝处。所述点可为第一端子与所述点之间的电抗分量的电位为0的点。所述点可为施加至第一端子与所述点之间的电抗分量的电压为0的点。
456.天线模块可以基于第三电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振。当天线模块处于共振状态下时，施加至第一点与第一端子之间的电抗分量的电压实质上与施加至第二点与第一端子之间的电抗分量的电压相同。
457.根据另一实施例，可提供一种耦合至介电管且自电源接收电源的天线模块，天线模块包括第一单元天线、第一电容器及第二电容器。
458.第一单元天线可包括：第一单元匝，自第一点延伸至第二点；以及第二单元匝，自第三点延伸至第四点。第一单元匝可位于第二单元匝的内部上，且第二点可连接至第三点。
459.天线模块可包括连接于电源的第一端子与第一单元匝的第一点之间的第一电容器。
460.天线模块可包括连接至第二单元匝的第四点的第二电容器。
461.第一电容器可连接于电源的第一端子与第一点之间。
462.当向天线模块供应电源时，第一单元天线处的电压变得最低的点位于第一单元匝处。所述点可为第一端子与所述点之间的电抗分量的电压为0的点。
463.天线模块可以基于第二电容器的电容及第一单元天线的电感确定的共振频率共振。
464.当天线模块处于共振状态时，第一单元天线处的电压变得最低的点位于第一单元匝处。
465.当向天线模块供应电源时，第一单元天线处的电压变得最低的点位于第一单元匝处。
466.当向天线模块供应电源时，第一单元天线处的电抗分量的电位的绝对值变得最低的点位于第一单元匝处。
467.第一电容器的电容可大于第二电容器的电容的两倍。
468.为将由于施加至天线模块的电压造成的管损坏及副产物生成最小化，第二电容器的电容可小于第一电容器的电容。
469.天线模块可还包括第二单元天线，第二单元天线包括：第三单元匝，自第五点延伸至第六点；以及第四单元匝，自第七点延伸至第八点。第三单元匝可位于第四单元匝的内部上，且第六点可连接至第七点。
470.第二电容器可连接于第四点与第五点之间。
471.可还包括连接于第八点与电源的第二端子之间的第三电容器。
472.第二电容器的电容可小于第三电容器的电容。
473.第一电容器的电容与第三电容器的电容的总电容可对应于第二电容器的电容。第一电容器的电容与第三电容器的电容的总电容可实质上与第二电容器的电容相同。
474.根据另一实施例，可提供一种耦合至介电管且自电源接收电源的天线模块，天线模块包括第一单元天线、第一电容器及第二电容器。
475.第一单元天线可包括：第一单元匝，自第一点延伸至第二点；以及第二单元匝，自第三点延伸至第四点。第一单元匝可位于第二单元匝的内部上，且第二点可连接至第三点。
476.第一电容器可连接至第一单元匝的第一点且可连接于电源的第一端子与第一点之间。
477.第二电容器可连接于电源的第二端子与第四点之间。第二电容器的电容可不同于第一电容器的电容。
478.天线模块可还包括连接于第二单元匝的第四点与第二电容器之间的第三电容器。
479.同时，天线模块可还包括第二单元天线，第二单元天线包括：第三单元匝，自第五点延伸至第六点；以及第四单元匝，自第七点延伸至第八点。第三单元匝可位于第四单元匝的内部上，且第六点可连接至第七点。
480.第三电容器可连接于第四点与第五点之间。第二电容器可连接于第八点与电源的第二端子之间。
481.第一电容器的电容与第二电容器的电容的总电容可对应于第三电容器的电容。第一电容器的电容与第二电容器的电容的总电容可实质上与第三电容器的电容相同。
482.可相似于对图38至图40的说明来理解第一电容器的电容、第二电容器的电容及第
三电容器的电容。
483.4.3等离子体放电操作期间的电压分布
484.在下文中，将阐述根据终端电容器的电容的单元天线的电抗分量的电位的绝对值。
485.图38是示出根据实施例的施加至天线模块的电位分布的图。
486.图38是示出根据实施例的天线模块及天线模块的电抗分量的电位的图。图38简单地示出在约3百万赫兹的频率及20安的电流的条件下，当第一终端电容器(c1)的电容大于第二终端电容器(c2)的电容时施加至天线模块的电抗分量的电压。在本文中，在第一点(p1)处测量的电位为-100伏特，且在第二点(p2)处测量的电位为100伏特。
487.在等离子体放电期间，为将由于因天线形成的电场及等离子体的电容耦合二者导致的等离子体与介电管的碰撞而生成的副产物最小化，可适当地调整终端电容器的电容。图38简单地示出天线模块(其中终端电容器的电容被确定为将副产物最小化)及天线模块的电抗分量的电位。
488.相较于图11，图11中所示的天线模块被设置成使得相对的终端电容器的总电容对应于层间电容器的电容，此相似于图38中所示的天线模块。然而，与图38中所示的天线模块存在不同之处，此乃因在图11中相对的终端电容器的电容被达成为彼此相等。
489.图11中所示的天线模块可被设计成使得施加至天线的电抗分量的电压(即，施加于天线的端部之间的电压)被抵消，且施加至终端电容器的电抗分量的电压对应于施加至单元天线的电抗分量的电压的一半。然而，在图38中所示的天线模块中，相对的终端电容器的电容可被设定成彼此不同，使得与天线模块的单元天线的最内部匝对应的电抗分量的电位最小。
490.图38中所示的天线模块可被配置成使得施加至第一终端电容器(c1)的电抗分量的电压不同于施加至第二终端电容器(c2)的电抗分量的电压。
491.根据实施例的天线模块可被配置成使得施加至连接至第一单元天线的最内部匝的第一终端电容器(c1)的电抗分量的电压低于施加至连接至第二单元天线的最外部匝的第二终端电容器(c2)的电抗分量的电压。
492.根据实施例的天线模块可被配置成使得连接至第一单元天线的最内部匝的第一终端电容器(c1)的电容大于连接至第二单元天线的最外部匝的第二终端电容器(c2)的电容。
493.根据实施例的天线模块可被设置成使得连接至具有第一电容的第一终端电容器的第一单元天线的最内部匝的电抗分量的电位的大小小于连接至具有第二电容的第二终端电容器的第二单元天线的最外部匝的电抗分量的电位的大小，第二电容小于第一电容。
494.根据实施例的天线模块可被设置成使得位于单元天线的最内侧上的第一单元匝的电抗分量的电位的大小小于位于单元天线的最外侧上的第二单元匝的电抗分量的电位的大小。
495.在根据实施例的天线模块中，相对于电源(例如，第一终端电容器的未连接至单元天线的端部或接地)而言电位差最小的点位于定位于单元天线的最内侧上的第一单元匝处，且相对于电源而言电位差最大的点位于定位于单元天线的最外侧上的第二单元匝处。参照图38，相较于图10，天线模块可被设置成使得单元天线中的电抗分量的电位为0的点
(即，相对于电压而言电位差最小的点)更靠近第一终端电容器(c1)或电源。亦即，可将终端电容器的电容调整成使得电位为0的点位于单元天线的最内部匝处(即，第一点(p1)与第二点(p2)之间)。通过此种方式，可减少由施加至最靠近介电管的最内部匝的电压造成的对介电管的损坏，并减少因损坏而导致的副产物生成。
496.图39简单地示出根据另一实施例的天线模块及施加至天线模块的电抗分量的电压。图39简单地示出在约3百万赫兹的频率及20安的电流的条件下，当省略第一终端电容器(c1)时施加至天线模块的电抗分量的电压。在本文中，在第一点(p1)处测量的电位为0伏特，且在第二点(p2)处测量的电位为200伏特。
497.图39中所示的天线模块是针对其中省略第一终端电容器(c1)且第二终端电容器(c2)的电容与层间电容器的电容相同的情形来阐述。参照图39，施加至自第一点(p1)延伸至第二点(p2)的第一单元匝(最内部匝)的电抗分量的电压可高于施加至图38中所示的天线模块的第一匝的电抗分量的电压。
498.参照图38及图39，发现通过适当地确定第一终端电容器的值，最内部匝的电抗分量的点处的电位的绝对值减小。
499.图40简单地示出根据又一实施例的天线模块及施加至天线模块的电抗分量的电压。
500.图40简单地示出在约3百万赫兹的频率及20安的电流的条件下，当第一终端电容器(c1)的电容小于第二终端电容器(c2)的电容时施加至天线模块的电抗分量的电压。在本文中，在第一点(p1)处测量的电位为-700伏特，且在第二点(p2)处测量的电位为-500伏特。
501.可使用图40中所示的天线模块来辅助等离子体放电。图40中所示的天线模块使得天线模块的最内部匝的电抗分量的点处的电位的绝对值最大，进而辅助等离子体放电更平稳地进行。
502.为辅助等离子体放电，第一终端电容器(c1)的电容可被设置成小于第二终端电容器(c2)的电容。第一终端电容器(c1)与第二终端电容器(c2)的总电容可对应于层间电容器的电容。
503.尽管已阐述并示出实施例，然而本领域技术人员可根据以上说明进行各种润饰及变化。举例而言，尽管所阐述的技术以与所阐述的方法不同的次序实行，和/或所阐述的系统、结构、设备及电路的元件以与所阐述的方法不同的形式耦合或组合，或者由其他元件或等效物取代或替换，然而可达成适当的结果。
504.因此，权利要求的其他实施方案、实施例及等效内容亦处于以下权利要求的范围内。