[发明专利]用于通过功率供应波导中的光圈的微波旋转和阻抗偏移的通用圆柱形空腔系统

说明书

针对空腔的任何谐振模式TE_mnl或TM_mnl建立旋转微波，其中用户自由地选择模式索引m、n和l的值。旋转频率等于操作微波频率的快速旋转通过将两个微波输入端口P与Q之间的时域相位差和方位角Δθ设定成m、n和l的函数来完成。频率Ω_α(典型地1～1000Hz)的慢速旋转通过将正交输入系中的双场输入α cosΩ_αt和+α sinΩ_αt变换成由两个微波端口P与Q之间的角度Δθ界定的斜角系来建立。

背景

技术领域

本公开关于在等离子体反应器腔室中的旋转微波的产生。

背景技术

在用于在等离子体反应器腔室中产生旋转微波的一种方法中，微波从空间上分开90°的两个端口辐射到圆柱形空腔中。通过将来自这两个端口的微波之间的时域相位差设定为90°，圆柱形空腔中的TE₁₁₁模式通过两个监测天线的反馈控制循环地旋转，从而提供高均匀性的等离子体分布。

在用于生成旋转微波的另一方法中，在从两个端口辐射的两个微波之间的时域相位保持同相。为了产生旋转，将来自一个端口的微波的振幅以AsinΩt的形式调制，而将来自另一个端口的微波的振幅以AcosΩt的形式调制。在此，Ω是1-1000Hz量级的角频率，此角频率远小于高于1GHz量级的微波载波频率的角频率。此双注入在慢频Ω下旋转TE₁₁₁模式以缓慢地搅动局域化的等离子体，从而将等离子体扩展至更广的区域以进一步增加特别是在高压力下的等离子体分布均匀性。

然而，仅针对TE₁₁₁模式提供快需和慢速旋转。需要针对任何模式而不仅针对TE₁₁₁模式来提供此类旋转。

发明内容

提供了一种用于在圆柱形微波空腔中生成模式TE_mnl或TM_mnl的旋转微波的方法，其中n、m和l是TE模式或TM模式的用户选择的值，在所述等离子体反应器中包含覆盖在工件处理腔室上的圆柱形微波空腔，以及在圆柱形微波空腔的侧壁中的间隔开偏移角Δθ的第一微波输入端口P和第二微波输入端口Q。所述方法包含以下步骤：通过第一耦合孔和第二耦合孔的中的相应的一个将分开时域相位差ΔΦ的相应的微波信号引入圆柱形微波空腔中；将偏移角Δθ和时域相位差ΔΦ的值调整为作为用户选择选择的TE或TM模式索引m、n和l的至少两个的函数的值，以便在圆柱形微波空腔中产生模式TE_mnl或TM_mnl的旋转微波。

在一个实施例中，所述函数定义为：

在一个实施例中，旋转微波以等于操作微波频率的旋转频率顺时针旋转。

在一个实施例中，为了最大化顺时针旋转的能量传输效率，所述函数定义为：

在一个实施例中，所述函数定义为：

在一个实施例中，旋转微波以等于操作微波频率的旋转频率逆时针旋转。

在一个实施例中，为了最大化逆时针旋转的能量传输效率，所述函数定义为：

在一个实施例中，相应的微波信号中的第一信号具有以下形式：

H_P∝cos(η+mθ-ωt)+cos(η+mθ+ωt)

其中，ω是相应的微波信号的角频率，而t是时间，并且η＝0或

在一个实施例中，相应的微波信号中的第二信号具有以下形式：