微波等离子体装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微波等离子体装置，所述微波等离子体装置包括处理空间和数量为两个以上的微波半导体。微波等离子体装置的特征在于，微波半导体以这样的方式附接到所述处理空间，使得微波半导体中的所述微波仅在所述处理空间中时干扰其他微波半导体的所述微波。本发明专利技术还涉及一种对应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波等离子体装置
本专利技术涉及一种微波等离子体装置以及用于操作微波等离子体装置的方法。
技术介绍
微波辐射器用于工业用途的各个领域。例如，它们用于食品、塑料、橡胶或其他物质的加热处理。这里考虑的
是使用微波辐射器来产生用于各种等离子体应用的微波等离子体，例如，蚀刻工艺、清洁工艺、改性工艺或涂覆工艺。微波的典型频率处于300MHz至300GHz的范围内。存在各种用于产生微波的微波发生器。通常，将磁控管用于上述应用。作为磁控管的替代，功率半导体可用于等离子应用中的微波产生。但是，它们仅具有几百瓦级别的相对较低的功率。当使用用于在高功率下产生微波的功率半导体时，可以通过组合器将若干个用于产生微波的功率半导体互连，然后耦合到矩形波导上。然后，矩形波导用作微波输入耦合装置或等离子体源的发生器。这种用于产生微波的功率半导体在下文中被称为“微波半导体”。为了将大功率均匀地耦合到微波辐射器中，例如，DE19600223A1和DE19608949A1描述了一种环形或同轴谐振器形式的微波分配器，其连接在处理空间的上游以实现从不同方向将微波功率均匀地耦合到所述处理空间中。这种类型的输入耦合的缺点在于，由于处理空间中的负载变化，来自电源结构的功率输入耦合的均匀性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，并提供一种微波等离子体装置和一种用于操作微波等离子体装置的方法，通过该微波等离子体装置和方法，可以将功率均匀地耦合到处理空间中。该目的通过根据权利要求的微波等离子体装置和方法来实现。根据本专利技术，功率输入耦合的目的是以这样的方式实现的，将多个微波半导体以这样的方式附接到微波等离子体装置的处理空间，以便它们将微波直接耦合到处理空间中。术语“直接”是指各个微波半导体的微波在辐照之前不相互叠加。因此，与现有技术相反，微波是独立地从微波半导体中耦合出来的。术语“直接”并不排除微波半导体还可以通过引导结构将微波耦合到处理空间中。处理空间被构造为使得可以在其中进行等离子体处理。就此而言，处理空间在说明书中也被同义地称为“等离子体室”。根据本专利技术的微波等离子体装置，特别是用于产生被微波激发的等离子体的微波等离子体装置，包括处理空间和数量为至少两个或多个的微波半导体。其特征在于，微波半导体以这样的方式附接到处理空间，即，使得微波半导体(特别是每个)的微波仅在处理空间中时干扰其他微波半导体的微波。例如，微波半导体可以通过天线将微波耦合到处理空间中。但是，微波半导体也可以通过具有相应耦合点的馈送件(feed)将微波耦合到处理空间中，其中没有其他微波半导体将微波耦合到该馈送件中。因此，该馈送件不用作组合器。必要时，各个微波半导体的频率比和相位比可以彼此耦合。尽管根据本专利技术，仅单个微波半导体需要满足上述条件，而其他微波半导体在理论上可以通过组合器进行连接，但是特别优选地，每个微波半导体以根据本专利技术的方式将其微波耦合到处理空间中，也就是说，在它们已经被耦合进入之前，没有微波相互干扰。优选的微波半导体具有几十瓦至几百瓦的功率，其中可以优选地在电路板上连接多个微波半导体，以便获得更高的总功率，尤其是低于1000W。优选地，通过同轴导体从这些板上耦合出微波。尤其是，用于产生微波的多个微波半导体或多个上述电路板可以在功率方面互连。由于其功能，具有多个微波半导体的电路板在这里被视为单个“微波半导体”。根据本专利技术，在本专利技术中使用多个微波半导体来产生微波和微波输入耦合。微波半导体的优点在于其简单而坚固的设计，以及可以调节各个微波发生器的频率和相位的特性。在根据本专利技术的用于操作(优选地上述类型的)微波等离子体装置(即用于产生由微波激发的等离子体的装置)的方法中，(尤其是每个)微波半导体的微波借助于数量在两个以上的微波半导体以这样的方式被耦合到处理空间中，使得它们仅在处理空间中时干扰其他微波半导体的微波。微波优选地通过天线从微波半导体中耦合出，该天线优选地为杆状天线。为此目的，所讨论的微波半导体包括天线，通过该天线将由微波半导体产生的微波从后者耦合出。杆状天线优选地被实现为从微波半导体耦合出的输出耦合装置的内部导体的延伸。该输出耦合装置通常被同轴地配置。微波可以通过前述天线从微波半导体直接馈送到处理空间。然而，根据应用，间接地进行这种馈送可能是有益的。在这种间接情况下，微波从微波半导体优选地经由其他耦合元件或经由波转换器被馈送到处理空间中。在这种情况下，来自微波半导体的微波优选地被耦合到这种耦合元件中。耦合元件优选地包括矩形、椭圆形或圆形的波导。从耦合元件，微波优选地经由其他天线布置被耦合到处理空间中。基本上，根据预期的实施例，可以根据需要选择该天线布置的天线的形状。用于将微波耦合到处理空间中的优选天线是缝隙天线、杆状天线或孔耦合器。优选地，处理空间被划分为两个区域，特别是借助于由介电材料制成的壁或具有介电窗的壁。为此，优选石英玻璃容器(recipient)。使用微波没有直接耦合到其中的区域作为处理空间或等离子体室。这用于保护微波源。在装置的优选实施例中，处理空间可以构造为谐振器结构的形式，例如圆柱形、矩形、球形、椭圆形、同轴谐振器或这些结构的组合。这具有可以在其内部产生共振微波的优点。处理空间，即等离子体室，可以包括样品接收单元和/或偏压电极。其组合具有如下优点，可以借助于偏压电极与样品接收单元之间的适当的电势将等离子体的元件具体地引导到布置在样品接收单元上的样品上。通过其将微波引入处理空间的那些元件，换言之，例如，在直接输入耦合的情况下的微波半导体的天线，或者在间接输入耦合的情况下的天线布置的元件，可以称为微波输入耦合点，由于微波通过所述微波输入耦合点耦合到处理空间中。取决于应用，微波输入耦合点可以根据需要分布在处理空间中。微波输入耦合点优选地位于处理空间中的一个平面或者在两个以上平面中。尽管根据应用，仅一个微波频率的输入耦合可能是有利的，但是在其他应用中耦合不同频率的微波可能是有利的。一组微波半导体优选地被配置为使得这些微波半导体发射相同频率的微波，或者使相同频率的微波被耦合到处理空间中。该组的微波半导体在本文中也被称为“频率耦合”微波半导体。在这种情况下，微波等离子体装置的所有微波半导体都可以在这一组中，以便所有微波半导体都被频率耦合，但是根据应用，还可以存在独立的微波半导体或彼此频率耦合的其他组的微波半导体，其发射具有除上述组之外的频率的微波。因此，根据应用，可以存在不同的组，每个组具有两个以上频率耦合的微波半导体，其中，不同组的微波频率在各种情况下是不同的。即使根据应用非脉冲微波发射可能是有利的，但在其他应用中耦合入微波脉冲也可能是有利的。根据优选实施例，在这方面，微波半导体被配置为以脉冲方式被激发或以脉冲方式耦合入微波。一组微波半导体优选地被配置为使得它们被同步地脉冲化或者在时域上相同的微波脉冲被耦合到处理空间中。这种组的微波半导体在本文中也称为“脉冲耦合”微波半导体。在这种情况下，微波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波等离子体装置，其包括处理空间和数量为两个以上的微波半导体，其特征在于，所述微波半导体以这样的方式附接到所述处理空间，使得微波半导体的所述微波仅在所述处理空间中时干扰其他微波半导体的微波。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180119 DE 102018000401.61.一种微波等离子体装置，其包括处理空间和数量为两个以上的微波半导体，其特征在于，所述微波半导体以这样的方式附接到所述处理空间，使得微波半导体的所述微波仅在所述处理空间中时干扰其他微波半导体的微波。


2.根据权利要求1所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述微波通过天线从微波半导体耦合出，所述天线优选为杆状天线，其中，杆状天线优选地被构造为从所述微波半导体耦合出的特别是同轴的输出耦合装置的内部导体的延伸。


3.根据前述权利要求中的一项所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述微波等离子体装置以微波从所述微波半导体经由其他的耦合器和/或波转换器被馈送到所述处理空间中的方式被构造，其中，所述微波等离子体装置优选地包括所述微波初始耦合到其中的矩形、椭圆形或圆形的波导和/或耦合器，以及将所述微波从其耦合到所述处理空间中的天线布置，其中所述天线布置的天线优选地是缝隙天线、杆状天线或孔耦合器。


4.根据前述权利要求中一项所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述处理空间被划分为两个区域，特别是借助于作为壁或窗的介电壁元件，其中，所述处理空间优选地被配置为谐振器，优选作为圆柱形、矩形、球形、椭圆形、同轴谐振器、或作为其组合。


5.根据前述权利要求中的一项所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述处理空间中的微波输入耦合点位于至少一个平面中。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·施皮茨尔，
申请(专利权)人：拉尔夫·施皮茨尔，
类型：发明
国别省市：德国;DE