DE102022122044A1 - Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem, ein Plasmaerzeugungssystem und ein Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems - Google Patents

Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem, ein Plasmaerzeugungssystem und ein Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems Download PDF

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Abstract

Eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) für ein Plasmaerzeugungssystem (100) mit einer Impedanzanpassungsschaltung (50) ist ausgebildet zur:a) Erfassung einer ersten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30), die in Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die an einem der Anschlüsse (50a, 50b) der Impedanzanpassungsschaltung (50) detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind.b) Erfassung einer zweiten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) zumindest einer Messgröße, wobei die zumindest eine Messgröße ausgewählt ist aus Spannung (32), Strom (33) und einer Phasenbeziehung (34) zwischen Spannung (32) und Strom (33), wobei die zweitveränderlichen Messwerte (31) zeitlich nacheinander aufgenommen sind.c) Darstellung der ersten Gruppe in einem ersten Diagramm (35), wobei das erste Diagramm (35) ein zeitachsenfreies Diagramm ist und zur Darstellung der zweiten Gruppe in einem zweiten Diagramm (36), wobei das zweite Diagramm (36) zwei Achsen (36a, 36b) umfasst, wovon eine Achse (36b) eine Zeitachse ist. Die zeitveränderlichen Messwerte (30, 31) beider Gruppen sind im selben Zeitraum erfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem, ein Plasmaerzeugungssystem und ein Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems.
  • Die Oberflächenbehandlung von Werkstücken und z.B. auch die Halbleiterfertigung mit Hilfe von Plasma sowie die Bearbeitung von Werkstücken mit Gaslaser sind industrielle Verfahren, bei denen insbesondere in einer Plasmakammer, ein Plasma mit Gleichstrom oder mit einem hochfrequenten Wechselsignal mit einer Arbeitsfrequenz im Bereich von einigen 10 kHz bis in den GHz-Bereich erzeugt wird. Bei Plasmaprozessen dieser Art können kleine Fehler zu sehr großen Schäden führen.
  • Die Plasmakammer wird über weitere elektronische Bauteile, wie Spulen, Kondensatoren, Leitungen oder Transformatoren, an einen Hochfrequenzgenerator (HF-Generator) angeschlossen. Diese weiteren Bauteile können Schwingkreise, Filter oder Impedanzanpassungsschaltungen darstellen. Der HF-Generator ist üblicherweise als ein Leistungswandler ausgestaltet, der herkömmliche Netzspannung mit einer Frequenz von 50 - 60 Hz in die gewünschte HF-Spannung und damit im Betrieb gleichzeitig die entsprechende Leistung umwandelt.
  • Der Plasmaprozess hat das Problem, dass die elektrische Lastimpedanz der Plasmakammer (des Plasmas = Verbraucher), die während des Prozesses auftritt, von den Zuständen in der Plasmakammer abhängt und stark variieren kann. Insbesondere gehen die Eigenschaften von Werkstück, Elektroden und Gasverhältnissen ein.
  • Hochfrequenzgeneratoren weisen einen eingeschränkten Arbeitsbereich bezüglich der Impedanz der angeschlossenen elektrischen Last (= Verbraucher) auf. Verlässt die Lastimpedanz einen zulässigen Bereich, kann es zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung des HF-Generators kommen.
  • Aus diesem Grund ist in der Regel eine Impedanzanpassungsschaltung (Matchbox) erforderlich, die die Impedanz der Last auf eine Nennimpedanz des Generatorausgangs transformiert.
  • Es sind unterschiedliche Impedanzanpassungsschaltungen bekannt. Beispielsweise sind die Impedanzanpassungsschaltungen fest eingestellt und haben eine vorgegebene Transformationswirkung, bestehen also aus elektrischen Bauelementen, insbesondere Spulen und Kondensatoren, die während des Betriebes nicht verändert werden. Dies ist insbesondere bei immer gleichbleibendem Betrieb, wie z. B. bei einem Gaslaser, sinnvoll. Weiterhin sind Impedanzanpassungsschaltungen bekannt, bei denen zumindest ein Teil der Bauelemente der Impedanzanpassungsschaltungen mechanisch veränderlich sind. Beispielsweise sind motorbetriebene Drehkondensatoren bekannt, deren Kapazitätswert verändert werden kann, indem die Anordnung der Kondensatorplatten relativ zueinander verändert wird. Auch bekannt sind mehrere zuschaltbare Reaktanzen, z.B. Kondensatoren, die unterschiedliche Werte aufweisen können.
  • Einem Plasma können bei grober Betrachtung drei Impedanzbereiche zugeordnet werden. Vor der Zündung liegen sehr hohe Impedanzen, typischerweise mit einem Betrag größer 1 kOhm vor. Im Normalbetrieb, d. h. bei bestimmungsgemäßem Betrieb mit Plasma, liegen niedrigere Impedanzen, typischerweise mit einem Betrag kleiner 100 Ohm vor. Bei unerwünschten lokalen Entladungen (Arcs) oder bei Plasmaschwankungen können sehr kleine Impedanzen, typischerweise mit einem Betrag kleiner 0,5 Ohm auftreten. Außer diesen drei identifizierten Impedanzbereichen können noch weitere Sonderzustände mit anderen zugeordneten Impedanzwerten auftreten. Verändert sich die Lastimpedanz schlagartig und gelangt dabei die Lastimpedanz bzw. die transformierte Lastimpedanz aus einem zulässigen Impedanzbereich, können der HF-Generator oder auch Übertragungseinrichtungen zwischen dem HF-Generator und der Plasmakammer beschädigt werden. Es können außerdem auch Zustände des Plasmas auftreten, die nicht erwünscht sind, und trotzdem einen stabilen Zustand suggerieren.
  • Eine Impedanzanpassungsschaltung dieser Art ist beispielsweise in der DE 10 2009 001 355 A1 beschrieben.
  • Aufgrund der verschiedenen Plasmazustände kann anhand der Impedanz nicht immer eine Aussage darüber getroffen werden, ob der vorhandene Plasmazustand jetzt der gewünschte Plasmazustand ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, mit welcher das Betriebspersonal eines Plasmaerzeugungssystems sehr schnell und sicher einen unerwünschten Plasmazustand erkennen kann, um anhand dieser Informationen Gegenmaßnahmen einleiten zu können.
  • Die Aufgabe wird durch die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, sowie durch das Plasmaerzeugungssystem gemäß dem Anspruch 31 und durch das Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems gemäß dem Anspruch 32 gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 30 sind erfindungsgemäße Weiterbildungen der Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dient zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem. Die Impedanzanpassungsschaltung kann auch als Matchbox bezeichnet werden. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, um eine erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten zu erfassen. Die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe stehen in Zusammenhang mit der Impedanz, die an einem der Anschlüsse (zum Beispiel Eingangsanschluss oder Ausgangsanschluss) der Impedanzanpassungsschaltung detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind. Bevorzugt handelt es sich bei den zeitveränderlichen Messwerten der ersten Gruppe um die Impedanz. Die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe können auch ein Reflexionsfaktor sein, der im Zusammenhang mit der Impedanz steht. Unter dem Wortlaut „aufgenommen“ ist sowohl ein Messen als auch ein Berechnen zu verstehen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist weiterhin dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte zumindest einer Messgröße einer zweiten Gruppe zu erfassen. Die zumindest eine Messgröße ist ausgewählt aus einer Spannung, einem Strom oder einer Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung. Die zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße werden ebenfalls zeitlich nacheinander aufgenommen. Vorzugsweise werden zumindest zwei und weiter vorzugsweise alle drei Messgrößen ausgewählt. Weiter vorzugsweise umfasst die zweite Gruppe gleich viele zeitveränderliche Messwerte für jede Messgröße. So kann es hundert zeitveränderliche Messwerte für die Spannung geben. Es kann hundert zeitveränderliche Messwerte für den Strom geben. Es kann hundert zeitveränderliche Messwerte für die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung geben. Dabei sind bevorzugt lediglich die zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße zeitlich nacheinander aufgenommen. So können beispielsweise der erste zeitveränderliche Messwert für die Spannung, der erste zeitveränderliche Messwert für den Strom und der erste zeitveränderliche Messwert für die Phasenbeziehung zur selben Zeit oder unmittelbar nacheinander, also in einem sehr engen zeitlichen Zusammenhang, aufgenommen sein. Der jeweilige zweite zeitveränderliche Messwert der Messgröße ist dann zeitlich nach dem jeweiligen ersten zeitveränderlichen Messwert derselben Messgröße aufgenommen. Weiterhin ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe in einem ersten Diagramm darzustellen. Bei dem ersten Diagramm handelt es sich um ein zeitachsenfreies Diagramm, insbesondere um ein Diagramm zur Anzeige der komplexen Impedanz oder dessen Kehrwerts, des komplexen Reflexionsfaktors und/oder der reflektierten Leistung in komplexer Form, bevorzugt ein Smithdiagramm. Mit ,komplex' ist hier die mathematische Bezeichnung für einen Zahlenwert mit Realteil und Imaginärteil gemeint. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist weiter dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe in einem zweiten Diagramm darzustellen. Bei dem zweiten Diagramm kann es sich bevorzugt um ein Diagramm mit zwei Achsen handeln, wobei eine Achse eine Zeitachse ist. Die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe sind zumindest teilweise oder vollständig im gleichen Zeitraum erfasst worden, wodurch eine Zustandsüberwachung des Plasmaerzeugungssystems möglich ist. Unter dem Begriff „teilweise gleicher Zeitraum“ ist vorzugsweise zu verstehen, dass der erste zeitveränderliche Messwert der ersten Gruppe und der erste zeitveränderliche Messwert der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe zeitlich um weniger als 500 ms, 100 ms oder um weniger als 50 ms versetzt zueinander erfasst wurden. Dadurch ist es dem Betriebspersonal des Plasmaerzeugungssystems möglich, auf sehr anschauliche Weise einen Zusammenhang zwischen einer erfassten Größe, z.B. der Impedanz, und einer erfassten Messgröße wie Spannung, Strom und/oder der Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung zu erfassen. Dem Betriebspersonal ist durch die parallele Visualisierung unterschiedlicher Anlagenparameter unmittelbar klar, ob ein erlaubter Plasmazustand vorliegt oder nicht. Dadurch kann das Betriebspersonal sehr schnell in die Regelung des Plasmaerzeugungssystems eingreifen. Würde lediglich die Impedanz angezeigt werden, so kann es sein, dass unerwünschte Plasmazustände nicht oder nicht zeitnah erkannt werden. Dadurch, dass zusätzlich noch zumindest eine weitere Messgröße dargestellt ist, kann das Betriebspersonal unmittelbar eine Aussage darüber treffen, ob diese weitere Messgröße und die erfasste Impedanz zu dem gewünschten Plasmazustand passen oder nicht. Auf diese Weise kann großer Schaden, z.B. an Halbleiter-Erzeugnissen, die mit dem Plasmaprozess hergestellt werden, reduziert oder vermieden werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Ausgabevorrichtung vorgesehen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, um das erste Diagramm und das zweite Diagramm für den Betrachter gleichzeitig sichtbar, also z.B. auf derselben Ausgabevorrichtung gleichzeitig darzustellen. Die Ausgabevorrichtung kann ein Bildschirm sein. Die Ausgabevorrichtung kann auch lediglich ein Webserver sein, der durch einen Rechner aufgerufen und an einem Bildschirm dargestellt wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten und die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten der zumindest einen Messgröße an einer Messstelle innerhalb des Plasmaerzeugungssystems zu erfassen. Es ist besonders vorteilhaft, dass die zeitveränderlichen Messwerte beider Gruppen an derselben Messstelle erfasst werden. Dadurch ist eine besonders gute Vergleichbarkeit möglich.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Messstelle im Bereich eines Eingangsanschlusses der Impedanzanpassungsschaltung anordenbar. Alternativ hierzu ist die Messstelle im Bereich eines Ausgangsanschlusses der Impedanzanpassungsschaltung anordenbar. Der Eingangsanschluss bzw. der Ausgangsanschluss können beispielsweise die Steckverbindungen am Gehäuse der Impedanzanpassungsschaltung sein. Der Wortlaut „im Bereich“ ist insbesondere derart zu verstehen, dass die Messstelle weniger als 50 cm, 30 cm oder weniger als 10 cm vom Eingangsanschluss bzw. Ausgangsanschluss entfernt anordenbar ist. Die Messstelle ist vorzugsweise außerhalb eines Gehäuses der Impedanzanpassungsschaltung anordenbar. Die Messstelle kann auch innerhalb eines Gehäuses der Impedanzanpassungsschaltung anordenbar sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Messeinheit vorgesehen. Die Messeinheit ist dazu ausgebildet, um die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten in Form der zumindest einen Messgröße, insbesondere in Form von mehreren Messgrößen zu messen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann weiter dazu ausgebildet sein, um aus den gemessenen zeitveränderlichen Messwerten der zumindest einen Messgröße (Strom, Spannung und/oder Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung) der zweiten Gruppe die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten zu berechnen. Vorzugsweise werden ein komplexer Strom und eine komplexe Spannung gemessen, um hieraus die Impedanz, also die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe berechnen zu können.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Messeinheit dazu ausgebildet, um die zweite Gruppe der zeitveränderlichen Messwerte in Form der Messgrößen Strom und Spannung zu messen. Dabei wird insbesondere ein komplexer Wert ermittelt, der in Zusammenhang steht mit den gemessenen Werten von Strom und Spannung. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, um aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung die Phasenbeziehung zu berechnen. Dabei können jeweils diejenigen zeitveränderlichen Messwerte für den Strom und für die Spannung miteinander verrechnet werden, die gleichzeitig oder zeitlich möglichst nahe zueinander gemessen wurden. Bevorzugt wird für je einen Messwert für den Strom und für je einen Messwert für die Spannung ein Phasenwert berechnet. Diese drei zeitveränderlichen Messwerte der drei Messgrößen können dann in das zweite Diagramm eingezeichnet werden. Es ist hier besonders vorteilhaft, wenn lediglich Strom und Spannung tatsächlich gemessen werden müssen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Messeinheit einen Richtkoppler. Über diesen Richtkoppler können beispielsweise Leistungen der hinein- und herauslaufenden Welle gemessen werden. Dabei kann die Leistungsmessung der Vorwärtsleistung in Zusammenhang mit der hineinlaufenden Welle stehen. Dabei kann die Leistungsmessung der reflektierten Leistung in Zusammenhang mit der hineinlaufenden Welle stehen. Alternativ zu einem Richtkoppler kann die Messeinheit einen Stromsensor und einen Spannungssensor umfassen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Messeinheit eine Digitalisierungseinrichtung, insbesondere in Form eines A/D-Wandlers (Analog-/Digital-Wandlers) . Die Digitalisierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, um die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten der zumindest einen Messgröße zu digitalisieren. Die Digitalisierungseinrichtung hat eine Abtastrate (Samplingrate) von vorzugsweise mehr als 50 kHz. Die Abtastrate kann vorzugsweise mehr als 0,5 MS/s (Megasamples pro Sekunde), 1 MS/s, 10 M/sS oder 100 MS/s umfassen. Dadurch ist sichergestellt, dass auch schnelle Veränderungen des zeitveränderlichen Messwerts der ersten Gruppe erfasst werden können. Die Digitalisierungseinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte für den Strom und die zeitveränderlichen Messwerte für die Spannung gleichzeitig oder unmittelbar nacheinander zu digitalisieren. In diesem Fall würde die Digitalisierungseinrichtung einen A/D-Wandler mit zumindest zwei Kanälen oder zwei A/D-Wandler umfassen. Die Digitalisierungseinrichtung kann außerdem noch einen FPGA und/oder DSP umfassen, um die digitalisierten Messwerte mathematisch weiter zu verarbeiten.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Speichereinrichtung vorgesehen. Die Digitalisierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, um die digitalisierten zeitveränderlichen Messwerte der zweiten Gruppe in der Speichereinrichtung zu speichern. Die Speichereinrichtung kann beispielsweise als Ringspeicher ausgebildet sein. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung im Allgemeinen bzw. die Digitalisierungseinrichtung im Besonderen kann auch dazu ausgebildet sein, um die berechnete Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung ebenfalls in der Speichereinrichtung zu speichern. Das Geleiche kann auch für die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe, also insbesondere für die Impedanz gelten.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um ein Triggersignal, insbesondere in Form eines Pulssignals eines HF-Generators, zu empfangen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann weiter dazu ausgebildet sein, um bei Vorliegen eines solchen Triggersignals die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten und die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten mit der zumindest einen Messgröße zu erfassen. Bevorzugt werden die zeitveränderlichen Messwerte für eine bestimmte Zeitdauer oder kontinuierlich erfasst und können zur Darstellung in das erste und zweite Diagramm ausgelegt werden. Dieses Erfassen für eine bestimmte Zeitdauer oder dieses kontinuierliche Erfassen kann auch das Speichern in der Speichereinrichtung beinhalten. Bei dem kontinuierlichen Erfassen kann die Speichereinrichtung, sobald sie vollständig gefüllt ist, wieder von vorne beschrieben werden. Daher ist eine Speichereinrichtung in Form eines Ringspeichers besonders vorteilhaft. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, um auf eine steigende Flanke des Pulssignals des HF-Generators zu triggern. Grundsätzlich kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung auch auf eine fallende Flanke triggern.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um fortlaufend neue Messwerte der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe zu erfassen und in dem ersten und zweiten Diagramm darzustellen, wodurch das erste und das zweite Diagramm fortlaufend aktualisiert werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um jedes Mal bei Empfang eines Triggersignals eine bestimmte Anzahl an Messwerten der ersten und zweiten Gruppe zu erfassen und in das jeweils erste und zweite Diagramm einzuzeichnen. Bei einem periodisch auftretenden Triggersignal kann daher eine fortlaufende Aktualisierung des ersten und des zweiten Diagramms mit aktuellen Messwerten der ersten und der zweiten Gruppe stattfinden. Mit in ein Diagramm einzeichnen` ist gemeint, dass die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung eingerichtet ist, die entsprechenden Werte so an eine Ausgabevorrichtung zu übermitteln, dass diese in der Lage ist, diese entsprechend darzustellen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung entspricht die Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe der Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe oder weicht höchstens um 10% davon ab. So kann es beispielsweise hundert zeitveränderliche Messwerte für die Impedanz geben und vorzugsweise können dann auch hundert zeitveränderliche Messwerte für den Strom, hundert zeitveränderliche Messwerte für die Spannung und beispielsweise hundert zeitveränderliche Messwerte für die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung vorgesehen sein. Dadurch sind eine Gegenüberstellung und ein Vergleich der einzelnen Messwerte besonders einfach möglich.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um zumindest einige oder alle der zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe in verschiedenen Ausprägungen, insbesondere Farben, in das erste Diagramm einzuzeichnen. Die Ausprägungen markieren dabei Zeitpunkte, zu denen die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe erfasst wurden. So ist es möglich, dass beispielsweise hundert zeitveränderliche Messwerte für die Impedanz in den Farben gelb bis blau in das erste Diagramm einzeichenbar sind, und zwar in Abhängigkeit vom Zeitpunkt, wann diese Messwerte erfasst wurden. Unter Farben sind auch verschiedene Grauwerte zu verstehen. Eine andere Möglichkeit für eine Ausprägung ist beispielsweise, einige oder alle der zeitveränderlichen Messwerte mit einer anderen Schraffur in das erste Diagramm einzuzeichnen. Dadurch hat das Betriebspersonal einen unmittelbaren Überblick in welcher Reihenfolge die ersten Messwerte aufgenommen wurden. Dies gilt umso mehr, als dass es sich bei dem ersten Diagramm bevorzugt um ein zeitachsenfreies Diagramm, z.B. Smithdiagramm, handelt, in welches die Messwerte der ersten Gruppe eingezeichnet werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe mit einem Ausprägungsverlauf, insbesondere Farbverlauf (wozu auch Graustufen gehören) in das erste Diagramm einzuzeichnen wobei der Ausprägungsverlauf derart gewählt ist, dass zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe, die früher erfasst wurden, dunkler dargestellt werden als zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe, die später erfasst wurden. Später erfasste zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe werden heller dargestellt. Dies kann auch umgekehrt erfolgen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Achse des zweiten Diagramms die Messwertachse und die zweite Achse des zweiten Diagramms die Zeitachse. Vorzugsweise ist die Zeitachse die Abszisse und die Messwertachse die Ordinate.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Eingabeeinheit vorgesehen und dazu ausgebildet, um eine Benutzereingabe zu erfassen. Die Eingabeeinheit kann eine Maus, ein Keyboard und/oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm umfassen. Grundsätzlich kann eine Eingabeeinheit jede Vorrichtung sein, die geeignet ist, einen Zeiger, insbesondere einen Mauszeiger, einen Cursor oder Marker auf einem Bildschirm gezielt zu bewegen oder zu positionieren.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um mittels der Eingabeeinheit festzustellen, welcher zeitveränderliche Messwert im ersten oder zweiten Diagramm durch einen Benutzer ausgewählt ist. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist dann dazu ausgebildet, um denjenigen zeitveränderlichen Messwert im anderen Diagramm optisch hervorzuheben, der im selben Zeitraum erfasst wurde wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert. Für den Fall, dass der Benutzer den hundertsten zeitveränderlichen Messwert in Form einer Impedanz in der ersten Gruppe auswählt, ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um den hundertsten zeitveränderlichen Messwert der jeweiligen Messgröße in der zweiten Gruppe hervorzuheben. So kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung den hundertsten zeitveränderlichen Messwert für die Spannung, den Strom und/oder die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung hervorheben. Umgekehrt kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung für den Fall, dass beispielsweise der fünfzigste zeitveränderliche Messwert für die Spannung in der zweiten Gruppe ausgewählt wurde, den fünfzigsten zeitveränderlichen Messwert für die Impedanz in der ersten Gruppe hervorheben. Das optische Hervorheben kann beispielsweise durch eine vergrößerte Darstellung des jeweiligen Messwerts erfolgen. Auch das Hinzufügen einer Umrandung ist denkbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um festzustellen, welchen der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe der Benutzer über die Eingabeeinheit im ersten Diagramm ausgewählt hat.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um den ausgewählten zeitveränderlichen Messwert der ersten Gruppe optisch im ersten Diagramm hervorzuheben, insbesondere vergrößert und/oder mit einer Umrandung darzustellen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe optisch hervorzuheben, die in dem zweiten Diagramm eingezeichnet sind und die im selben Zeitraum erfasst wurden wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert der ersten Gruppe.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe durch eine vergrößerte Darstellung und/oder mit einer Umrandung optisch hervorzuheben. Ergänzend oder alternativ ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um eine entsprechende Markierungslinie auf die Stelle des jeweiligen Messwerts mit der entsprechenden Messgröße (Strom, Spannung und/oder Phasenbeziehung) der zweiten Gruppe zu verschieben bzw. einzuzeichnen um diese dadurch optisch hervorzuheben.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um festzustellen, welchen der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße (Strom, Spannung und/oder Phasenbeziehung) der zweiten Gruppe der Benutzer über die Eingabeeinheit im zweiten Diagramm auswählt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um eine Verschiebung einer Markierungslinie und/oder eines Cursors im zweiten Diagramm entlang der Zeitachse durch den Benutzer über die Eingabeeinheit festzustellen. Ergänzend oder alternativ ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um eine Markierung eines Punkts und/oder Bereichs im zweiten Diagramm durch den Benutzer über die Eingabeeinheit festzustellen. Dadurch kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung feststellen, welcher der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe im zweiten Diagramm ausgewählt ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe optisch (insbesondere durch Ausprägungen) hervorzuheben, die in dem ersten Diagramm eingezeichnet sind, und die im selben Zeitraum erfasst wurden, wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert zumindest einer Messgröße (Spannung, Strom und/oder Phasenbeziehung) der zweiten Gruppe.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um in das erste Diagramm einen Bereich einzuzeichnen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung ist weiter dazu ausgebildet, um diejenigen zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe im ersten Diagramm hervorzuheben, die außerhalb dieses Bereichs liegen. Ergänzend oder alternativ ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um diejenigen zeitveränderlichen Messwerte der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe im zweiten Diagramm optisch hervorzuheben, die im selben Zeitraum erfasst wurden wie diejenigen zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe, die außerhalb des Bereichs liegen. Dadurch können auf besonders vorteilhafte Weise zulässige Impedanzbereiche definiert werden. Liegen zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe (Impedanzzielwerte) außerhalb dieses Bereichs, so können die zu diesen zeitveränderlichen Messwerten der ersten Gruppe korrespondierende zeitveränderliche Messwerte der zweiten Gruppe ebenfalls hervorgehoben werden. Dadurch sieht der Benutzer unmittelbar, ob ein gewünschter Plasmazustand erreicht ist oder nicht.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe optisch dadurch hervorzuheben, dass diese vergrößert und/oder mit einer Umrandung dargestellt werden und/oder dass diese mit einer anderen Ausprägung, insbesondere Farbe, dargestellt werden und/oder dass eine Markierung direkt neben dem jeweiligen zeitveränderlichen Messwert der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe hinzugefügt wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um einen Alarm auszugeben, falls zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe im ersten Diagramm außerhalb dieses Bereichs liegen. Der Alarm kann akustisch und/oder optisch erfolgen. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, dass diese zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe und die dazu korrespondierenden zeitveränderlichen Messwerte der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe dauerhaft in einer Speichereinrichtung abgelegt werden. In diesem Fall ist eine spätere genauere Auswertung noch möglich. Ergänzend oder alternativ ist auch möglich, dass die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, um den HF-Generator abzuschalten oder seine Ausgangsleistung zu reduzieren.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um in das erste Diagramm einen weiteren Bereich einzuzeichnen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann weiter dazu ausgebildet sein, um den HF-Generator abzuschalten oder seine Ausgangsleistung zu beeinflussen, z.B. zu reduzieren, wenn ein zeitveränderlicher Messwert der ersten Gruppe oder eine bestimmte Anzahl an zeitveränderlichen Messwerten der ersten Gruppe außerhalb dieses weiteren Bereichs liegen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um den Bereich anhand einer Benutzereingabe über die Eingabeeinheit zu definieren. So kann der Benutzer den Bereich angeben bzw. eingeben, in welchem die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe (insbesondere die Impedanz) als zulässig angesehen werden.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann optional verschiedene Bereiche für unterschiedliche Plasmaprozesse in einer Speichereinrichtung vorhalten.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um fortlaufend zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe und zeitveränderliche Messwerte der zweiten Gruppe zu erfassen und in das jeweilige erste und zweite Diagramm einzuzeichnen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte für die zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe aus gemittelten Einzelmesswerten zu bilden. Demnach können die zeitveränderlichen Messwerte, die in das erste und zweite Diagramm eingezeichnet werden, auch aus Mittelwerten bestehen bzw. solche umfassen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte einer dritten Gruppe und bevorzugt zeitveränderliche Messwerte einer vierten Gruppe zu erfassen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann dann weiter dazu ausgebildet sein, um die dritte Gruppe in einem dritten Diagramm und bevorzugt die vierte Gruppe in einem vierten Diagramm darzustellen. Vorzugsweise werden die zeitveränderlichen Messwerte der dritten Gruppe und/oder der vierten Gruppe an einer anderen Messstelle aufgenommen als die zeitveränderlichen Messwerte der ersten und der zweiten Gruppe. Bei den zeitveränderlichen Messwerten der dritten Gruppe kann es sich vorzugsweise um Impedanzwerte handeln. Bei den zeitveränderlichen Messwerten der vierten Gruppe kann es sich vorzugsweise um zumindest eine Messgröße, die ausgewählt ist aus einer Spannung, einem Strom und/oder aus einer Phasenbeziehung zwischen Spannung und Strom, handeln. Das dritte Diagramm kann ein zeitachsenfreies Diagramm sein, insbesondere ein Smithdiagramm. Das vierte Diagramm kann zwei Achsen umfassen, wovon eine Achse eine Zeitachse ist. Vorzugsweise gelten sämtliche vorgenannten Ausführungen, die für die erste und die zweite Gruppe gemacht wurden, auch für die dritte und insbesondere auch für die vierte Gruppe.
  • Das erfindungsgemäße Plasmasystem umfasst die eingangs beschriebene Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung. Weiterhin sind eine Impedanzanpassungsschaltung, ein HF-Generator und insbesondere zumindest ein Verbraucher, bevorzugt in Form einer Plasmakammer, vorgesehen. Der HF-Generator ist mit dem HF-Eingang der Impedanzanpassungsschaltung verbunden. Der HF-Ausgang der Impedanzanpassungsschaltung ist mit dem zumindest einen Verbraucher verbindbar, insbesondere verbunden. Die erste Gruppe der zeitveränderlichen Messwerte kann am HF-Eingang der Impedanzanpassungsschaltung erfasst werden. Die zweite Gruppe der zeitveränderlichen Messwerte der zumindest einen Messgröße kann ebenfalls am HF-Eingang der Impedanzanpassungsschaltung erfasst werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems durch eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung kann dabei dazu ausgebildet sein, die folgenden Verfahrensschritte auszuführen:
    1. a) Erfassen einer ersten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten, wobei die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe in Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die an einem der Anschlüsse der Impedanzanpassungsschaltung detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind;
    2. b) Erfassen einer zweiten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten zumindest einer Messgröße, wobei die zumindest eine Messgröße ausgewählt ist aus:
      • i) Spannung;
      • ii) Strom;
      • iii) Phasenbeziehung zwischen Strom, und Spannung; wobei die zweitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße zeitlich nacheinander aufgenommen sind;
    3. c) Darstellen der ersten Gruppe in einem ersten Diagramm, wobei das erste Diagramm ein zeitachsenfreies Diagramm, insbesondere ein Smithdiagramm, ist und zur Darstellung der zweiten Gruppe in einem zweiten Diagramm, wobei das zweite Diagramm zwei Achsen umfasst, wovon eine Achse eine Zeitachse ist, wobei die zeitveränderlichen Messwerte der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe im zumindest teilweise gleichen Zeitraum erfasst worden sind, wodurch eine Zustandsüberwachung des Plasmaerzeugungssystem möglich ist.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
    • 1: ein Ausführungsbeispiel eines Plasmaerzeugungssystems, welches einen HF-Generator, eine Impedanzanpassungsschaltung, eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung und eine Plasmakammer umfasst;
    • 2A, 2B: zwei verschiedene Ausführungsbeispiele für eine Impedanzanpassungsschaltung;
    • 3: ein Ausführungsbeispiel für eine Messeinheit;
    • 4: eine Darstellung eines ersten und eines zweiten Diagramms mit zeitveränderlichen Messwerten zu;
    • 5: die Darstellung aus 4, wobei im zweiten Diagramm ein anderer zeitveränderlicher Messwert mit zumindest einer Messgröße ausgewählt ist,;
    • 6: eine Darstellung des ersten und zweiten Diagramms, wobei im ersten Diagramm ein Bereich eingezeichnet ist;
    • 7: die Darstellung aus 6, wobei mehrere zeitveränderliche Messwerte der ersten Gruppe im ersten Diagramm außerhalb des Bereichs liegen;
    • 8: ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Überwachung des Plasmaerzeugungssystems beschreibt; und
    • 9 eine Ausführungsform einer Steuereinheit, z.B. einer Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung.
  • Die 1 zeigt ein Plasmaerzeugungssystem 100, welches u.a. zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken eingesetzt wird. Neben dem Bearbeiten von Oberflächen mittels Plasmaprozesse kann das Plasmaerzeugungssystem 100 auch bei Halbleiterherstellungsprozessen oder zur Laseranregung von Gaslasern, z.B. CO2-Gaslasern verwendet werden.
  • Das Plasmaerzeugungssystem 100 umfasst eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1, eine Impedanzanpassungsschaltung 50, einen HF-Generator 60 und eine Plasmakammer 70 (Verbraucher). Der HF-Generator 60 ist mit der Impedanzanpassungsschaltung 50 elektrisch verbunden. Dies erfolgt über eine Kabelverbindung 2a, bei welcher es sich bevorzugt um eine erste Kabelverbindung 2a, insbesondere um zumindest ein erstes Koaxialkabel 2a handelt. Die erste Kabelverbindung 2a ist mit einem Ausgangsanschluss 60a des HF-Generators 60 und mit einem Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 verbunden. Die Impedanzanpassungsschaltung 50 ist weiterhin mit der Plasmakammer 70 elektrisch verbunden. Dies erfolgt bevorzugt über eine weitere, insbesondere zweite Kabelverbindung 2b, bei welcher es sich bevorzugt um ein zweites Koaxialkabel 2b handelt. Häufig ist die Impedanzanpassungsschaltung 50 nah an der Plasmakammer 70 angeordnet, insbesondere mit einem Abstand von 10 cm oder weniger als 10 cm, bevorzugt direkt an dieser angeordnet, so dass die zweite Kabelverbindung 2b auch entsprechend kurz ausgestaltet ist und nur wenige mechanische Teile aufweist, wie z.B. Stecker und/oder Leitungsverbinder aufweist. Die zweite Kabelverbindung 2b ist mit einem Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 und mit einem Eingang der Plasmakammer 70 verbunden. Bevorzugt ist die zweite Kabelverbindung 2b mit einer Elektrode innerhalb der Plasmakammer 70 verbunden.
  • Die erste Kabelverbindung 2a ist länger als die zweite Kabelverbindung 2b. Vorzugsweise ist die erste Kabelverbindung 2a um den Faktor 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder mindestens um den Faktor 8 länger als die zweite Kabelverbindung 2b.
  • Das Plasmaerzeugungssystem 100 umfasst bevorzugt eine Ausgabevorrichtung 80, bei welcher es sich vorzugsweise um einen Bildschirm handelt. Auch eine Eingabeeinheit 9 ist vorgesehen. Die Eingabeeinheit 9 ist dazu geeignet, einen Cursor oder Marker auf der Ausgabevorrichtung 80 gezielt zu bewegen. Bei der Eingabeeinheit 9 kann es sich beispielsweise um eine Tastatur und/oder Maus handeln. Auch ein berührungsempfindlicher Bildschirm kann als Eingabeeinheit 9 angesehen werden.
  • Die Plasmakammer 70 kann als Verbraucher (Last) angesehen werden. Je nach Anwendungsfall können in der Plasmakammer 70 beispielsweise eine oder mehrere Elektroden 3 vorgesehen sein, von denen zumindest eine mit der zweiten Kabelverbindung 2b verbunden ist. Ein Plasma 4 ist in 1 innerhalb der Plasmakammer 70 gepunktet dargestellt.
  • Vorzugsweise umfasst das Plasmaerzeugungssystem 100 noch eine optische Vorrichtung 90. Die optische Vorrichtung 90 ist weiter vorzugsweise in der Plasmakammer 70 angeordnet und dazu ausgebildet, um das Plasma 4 visuell und damit den Plasmazustand zu erfassen. Bei der optischen Vorrichtung 90 kann es sich beispielsweise um einen optischen Leiter wie beispielsweise eine Glasfaser handeln. Kameras können zwar eingesetzt werden, allerdings wird häufig aus Kostengründen auf diese verzichtet. Außerdem können Linsen und andere Schutzgläser durch das Plasma 4 schnell trübe werden.
  • Im Folgenden wird insbesondere die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 näher erläutert. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist vorzugsweise zumindest ein Prozessor (zum Beispiel Mikrocontroller) und/oder eine programmierbarer Logikbaustein, z.B. ein FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 kann in einem Ausführungsbeispiel beispielsweise zur Ansteuerung der Impedanzanpassungsschaltung 50 dienen. So kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, um die Impedanzanpassungsschaltung 50 derart anzusteuern, dass diese einen bestimmten Impedanzzielwert einstellt.
  • In 1 ist der Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 direkt am Gehäuse der Impedanzanpassungsschaltung 50 eingezeichnet. Grundsätzlich kann dieser auch an demjenigen Ende der ersten Kabelverbindung 2a anliegen, an dem die erste Kabelverbindung 2a mit dem HF-Generator 60 verbunden ist. Dadurch wird die Kabelimpedanz der ersten Kabelverbindung 2a noch mitberücksichtigt.
  • Erfindungsgemäß dient die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu, um eine erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten 30 zu erfassen, wobei die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe im Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die am Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 oder am Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 detektierbar ist. Weiterhin kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu dienen, um eine zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten 31 zumindest einer Messgröße zu erfassen, wobei die zumindest eine Messgröße ausgewählt ist aus einer Spannung 32, einem Strom 33 und einer Phasenbeziehung 34 zwischen Spannung 32 und Strom 33. Wie später ab 4 noch ausführlich erläutert wird, kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 weiter dazu ausgebildet sein, um die erste Gruppe in einem ersten Diagramm 35 darzustellen, wobei das erste Diagramm 35 bevorzugt ein Smithdiagramm sein kann. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 kann außerdem dazu ausgebildet sein, um die zweite Gruppe in einem zweiten Diagramm 36 darzustellen, wobei das zweite Diagramm 36 insbesondere zwei Achsen 36a, 36b umfassen kann, wobei eine Achse 36a bevorzugt eine Zeitachse sein kann.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Messeinheit 5. Die zeitveränderlichen Messwerte 31 mit der zumindest einen Messgröße 32, 33, 34 der zweiten Gruppe können durch die zumindest eine Messeinheit 5 gemessen werden.
  • Die zumindest eine Messeinheit 5 ist bevorzugt zwischen der ersten Kabelverbindung 2a und Impedanzanpassungsschaltung 50 angeordnet. In diesem Fall ist eine weitere Messeinheit 6 zwischen der Impedanzanpassungsschaltung 50 und der Last 70 angeordnet.
  • Die 2A, 2B zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Impedanzanpassungsschaltung 50. In 2A ist die Impedanzanpassungsschaltung 50 L-förmig. In 2B ist Impedanzanpassungsschaltung 50 T-förmig.
  • Der Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 ist in 2A mit einer ersten Spule 10 (erste Induktivität) und mit einer zweiten Spule 11 (zweite Induktivität) verbunden. Die erste und die zweite Spule 10, 11 liegen mit ihrem ersten Anschluss an einen gemeinsamen Knoten und damit am Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 an. Die erste Spule 10 ist über einen ersten Kondensator 12 (erste Kapazität) mit einer Bezugsmasse verbunden. Die zweite Spule 11 ist über einen zweiten Kondensator 13 (zweite Kapazität) mit dem Ausgangsanschluss 50b verbunden. Bei dem ersten und zweiten Kondensator 12, 13 handelt es sich um verstellbare Bauelemente, insbesondere in Form von Drehkondensatoren, deren Kapazität über Schrittmotoren verändert werden kann. Alternativ können Solid State Switches eingesetzt werden, um möglichst schnell Kapazitäten zu- und wegschalten zu können. Insbesondere kann der Plattenabstand der ersten und zweiten Kondensatoren 12, 13 geändert werden. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 kann in einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet sein, um die jeweiligen Schrittmotoren entsprechend anzusteuern. Grundsätzlich kann die Ansteuerung auch eine Steuervorrichtung durchführen. Die Kapazitäten der ersten und zweiten Kondensatoren 12, 13 können unabhängig voneinander verstellt werden. Vorzugsweise ist Impedanzanpassungsschaltung 50 frei von weiteren Bauteilen. Selbstverständlich kann die Position der ersten Spule 10 und des ersten Kondensators 12 auch getauscht sein. In diesem Fall ist der erste Kondensator 12 am Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 und die erste Spule 10 an der Bezugsmasse angeordnet. Ergänzend oder alternativ kann die Position der zweiten Spule 11 und des zweiten Kondensators 13 auch getauscht sein. In diesem Fall ist der zweite Kondensator 13 am Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 und die zweite Spule 11 an der Bezugsmasse angeordnet.
  • Der Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 ist in 2B mit dem ersten Kondensator 12 (erste Kapazität) verbunden. Der erste Kondensator 12 ist sowohl mit der ersten Spule 10 (erste Induktivität) als auch mit der zweiten Spule 11 (zweite Induktivität) verbunden. Dies erfolgt über einen gemeinsamen Knoten, an den sowohl der erste Kondensator 12 als auch die erste und die zweite Spule 10, 11 angeschlossen sind. Die erste Spule 10 ist weiterhin mit der Bezugsmasse verbunden. Die zweite Spule 11 ist mit dem zweiten Kondensator 13 (zweite Kapazität) verbunden (Reihenschaltung). Der zweite Kondensator 13 ist mit dem Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 verbunden. Die Position der zweiten Spule 11 und des zweiten Kondensators 13 kann auch vertauscht sein. In diesem Fall wäre der zweite Kondensator 13 an den gemeinsamen Knoten und die zweite Spule 11 an den Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 angeschlossen. Vorzugsweise ist Impedanzanpassungsschaltung 50 frei von weiteren Bauteilen.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines möglichen Aufbaus der Messeinheit 5 bzw. der weiteren Messeinheit 6. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Messeinheiten 5, 6 dazu ausgebildet, um berührungslos eine Spannung und berührungslos einen Strom zu messen.
  • Hierfür umfasst die jeweilige Messeinheit 5, 6 einen Stromsensor 15 und einen Spannungssensor 16.
  • Bevorzugt wird allerdings noch die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung gemessen, damit die Impedanz und damit die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe berechnet werden kann.
  • Der Stromsensor 15 der Messeinheit 5 und/oder der weiteren Messeinheit 6 ist als eine Spule, insbesondere in Form einer Rogowskispule, ausgestaltet.
  • Beide Enden der Spule sind vorzugsweise über einen Shuntwiderstand 17 miteinander verbunden. Die Spannung, die über den Shuntwiderstand 17 abfällt, kann mittels eines ersten A/D-Wandlers 18 digitalisiert werden. Der erste A/D-Wandler 18 wäre Teil einer Digitalisierungseinrichtung.
  • Der Spannungssensor 16 der Messeinheit 5 und/oder der weiteren Messeinheit 6 ist vorzugsweise als kapazitiver Spannungsteiler aufgebaut. Eine erste Kapazität 19 ist durch einen elektrisch leitfähigen Ring 19 gebildet. Es kann auch ein elektrisch leitfähiger Zylinder verwendet werden. Durch diesen elektrisch leitfähigen Ring 19 ist die entsprechende erste bzw. zweite Kabelverbindung 2a, 2b geführt. Eine zweite Kapazität 20 des als Spannungsteiler aufgebauten Spannungssensors 16 ist mit der Bezugsmasse verbunden. Parallel zur zweiten Kapazität 20 ist ein zweiter A/D-Wandler 21 angeschlossen, der dazu ausgebildet ist, um die Spannung, die über der zweiten Kapazität 20 abfällt, zu erfassen und zu digitalisieren. Der zweite A/D-Wandler 21 wäre Teil einer Digitalisierungseinrichtung.
  • Grundsätzlich können die Messeinheit 5 und die weitere Messeinheit 6 auch auf einer (gemeinsamen) Leiterplatte angeordnet, bzw. aufgebaut sein. Die erste Kapazität 19 kann durch eine Beschichtung auf einer ersten und einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Leiterplatte gebildet sein. Die Beschichtungen auf der ersten und der zweiten Seite sind in diesem Fall durch Durchkontaktierungen miteinander elektrisch verbunden. Die erste bzw. zweite Kabelverbindung 2a, 2b ist durch eine Öffnung in der Leiterplatte hindurchgeführt. Die zweite Kapazität 20 kann durch ein diskretes Bauelement gebildet sein.
  • Der Stromsensor 15 in Form der Spule, insbesondere in Form der Rogowskispule, ist weiter von der ersten bzw. zweiten Kabelverbindung 2a, 2b beabstandet als die erste Kapazität 19. Die Spule kann ebenfalls auf derselben Leiterplatte durch entsprechende Beschichtungen nebst Durchkontaktierungen gebildet sein. Die Spule zur Strommessung und die erste Kapazität zur Spannungsmessung verlaufen bevorzugt durch eine gemeinsame Ebene.
  • Der Shuntwiderstand 17 kann ebenfalls auf dieser Leiterplatte angeordnet sein. Das Gleiche gilt auch für den ersten und/oder zweiten A/D-Wandler (Analog-/DigitalWandler) 18, 21.
  • Die Messeinheit 5 und/oder die weitere Messeinheit 6 können auch als Richtkoppler ausgebildet sein.
  • 4 zeigt das erste Diagramm 35 und das zweite Diagramm 36 für die Messeinheit 5. Die Messeinheit 5 ist bevorzugt am Eingangsanschluss 50a der Impedanzanpassungsschaltung 50 angeordnet. Für den Fall, dass die weitere Messeinheit 6 verwendet wird, die vorzugsweise am Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 angeordnet ist, kann das erste Diagramm 35 und das zweite Diagramm 26 für die weitere Messeinheit 6 über einen entsprechenden Reiter ausgewählt werden.
  • Wie erläutert, ist es durch die Messeinheit 5 möglich eine Spannung 32 und einen Strom 33 zu messen. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, um aus der Spannung 32 und im Strom 33 die Phasenbeziehung 34 zwischen Spannung 32 und Strom 33 zu ermitteln. Vorzugsweise kann so ein komplexer Wert ermittelt werden, der mit der komplexen Impedanz in Zusammenhang steht. Hierbei handelt es sich um die jeweiligen Messgrößen der zeitveränderlichen Messwerte 31 der zweiten Gruppe. Die Messeinheit 5 ist dazu ausgebildet, um eine Vielzahl von zeitveränderlichen Messwerten 31 für die Spannung 32 nacheinander zu messen. Diese Vielzahl von zeitveränderlichen Messwerten 31 für die Spannung 32 sind in dem zweiten Diagramm 36 eingezeichnet. Die zweite Achse 36b ist eine Zeitachse um tausend nacheinander aufgenommene zeitveränderlichen Messwerte 31 für die jeweilige Messgröße der zweiten Gruppe darzustellen. In der ersten Achse 36a wird der entsprechende Wert für die jeweilige Messgröße dargestellt. Grundsätzlich können die unterschiedlichen Messgrößen, also Spannung 32, Strom 33 und Phasenbeziehung 34 normiert werden. In der dargestellten 4 liegt eine Spannung 32 mit 200 V und ein Strom 33 mit 7 A auf dem gleichen Punkt der ersten Achse 36a.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist insbesondere dazu ausgebildet, um fortlaufend zeitveränderliche Messwerte 31 der zweiten Gruppe über die Messeinheit 5 zu erfassen. Ein dargestellter Messwert 31 für die Spannung 32 kann beispielsweise eine Vielzahl von gemittelten Spannungswerten umfassen. Selbiges kann auch für den Strom 33 und die Phasenbeziehung 34 gelten.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, um jeden neu erfassten oder neu gemittelten Messwert 31 für die jeweilige Messgröße der zweiten Gruppe in das zweite Diagramm 36 einzuzeichnen. Es wäre auch möglich, dass neue zeitveränderlichen Messwerte 31 mit der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe dann in das zweite Diagramm 36 eingezeichnet werden, wenn eine bestimmte Anzahl, beispielsweise tausend Messwerte 31 für die jeweiligen Messgröße, vorhanden sind.
  • Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist auch dazu ausgebildet, um aus den zeitveränderlichen Messwerten 31 der zweiten Gruppe die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe zu berechnen. So kann aus der (komplexen) Spannung 32 und dem (komplexen) Strom 33 eine Impedanz berechnet werden. Es versteht sich von selbst, dass lediglich Werte für die Spannung 32 und für den Strom 33 miteinander verrechnet wurden, die durch die Messeinheit 5 im gleichen Zeitraum ermittelt wurden. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist dann dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe in das erste Diagramm 35 einzuzeichnen.
  • Die Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe, die in das erste Diagramm 35 eingezeichnet sind, und die Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte 31 der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe, die in das zweite Diagramm 36 eingezeichnet sind, ist vorzugsweise identisch. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es daher bevorzugt tausend zeitveränderliche Messwerte 30 der ersten Gruppe und jeweils tausend zeitveränderliche Messwerte 31 für die Spannung 32, den Strom 33 und die Phasenbeziehung 34. Nachdem das erste Diagramm 35 und das zweite Diagramm 36 gemeinsam auf der Ausgabevorrichtung 80 dargestellt werden, ist es für ein Benutzer sehr leicht einen Zusammenhang zwischen den dargestellten Impedanzen und dem dargestellten Verlauf für Spannung 32, Strom 33 und Phasenbeziehung 34 herzustellen.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 umfasst vorzugsweise noch eine Speichereinrichtung 8, in welcher die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe und/oder die zeitveränderlichen Messwerte 31 für die jeweilige Messgröße der zweiten Gruppe gespeichert werden können.
  • Vorzugsweise ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet, um ein Triggersignal zu empfangen. Ein solches Triggersignal kann eine Flanke eines Pulssignals des HF-Generators 60 sein. Nach Detektion eines solchen Triggersignals wird eine vorbestimmte Anzahl von zeitveränderlichen Messwerten 30 der ersten Gruppe und zeitveränderlichen Messwerten 31 mit den jeweiligen Messgrößen der zweiten Gruppe erfasst und auf der Ausgabevorrichtung 80 im ersten bzw. zweiten Diagramm 35, 36 dargestellt.
  • In 4 ist auch dargestellt, dass die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet ist, um zumindest einige oder alle der zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe in verschiedenen Ausprägungen in das erste Diagramm 35 einzuzeichnen. Bevorzugt handelt es sich bei den verschiedenen Ausprägungen um unterschiedliche Farben. Es kann sich allerdings auch um unterschiedliche Schraffuren handeln. Die Ausprägungen bilden Zeitpunkte ab, zu denen die zeitveränderlichen Messwerte 31 der ersten Gruppe erfasst wurden. In 4 werden die älteren zeitveränderlichen Messwerte 31 der ersten Gruppe heller dargestellt als die jüngeren zeitveränderlichen Messwerte 31 der ersten Gruppe.
  • In 4 ist bevorzugt ebenfalls eine erste Legende 37 dargestellt, die in das zweite Diagramm 36 eingezeichnet ist. Die erste Legende 37 ist entlang der zweiten Achse 36b dargestellt und beinhaltet eine Übersicht über die Ausprägungen. Die erste Legende 37 verändert sich daher entlang der zweiten Achse 36b (Zeitachse) von hell nach dunkel. Dadurch ist eine besonders einfache Zuordnung der jeweiligen zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe aus dem ersten Diagramm 35 zu den jeweiligen zeitveränderlichen Messwerten 31 der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe in zweite Diagramm 36 möglich. Ein Benutzer sieht sofort welcher zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe zu welchem zeitveränderlichen Messwert 31 der zweiten Gruppe korrespondiert.
  • Bevorzugt wird in 4 auch eine zweite Legende 38 dargestellt, die die verschiedenen Ausprägungen anzeigt und eine Information zu den jeweiligen Ausprägungen, welche zeitveränderlichen Messwerte 31 der ersten Gruppe diese betreffen. Die hellste Ausprägung wird in diesem Fall für die ältesten einhundert zeitveränderlichen Messwerte 31 verwendet. Die dunkelste Ausprägung wird in diesem Fall für die jüngsten einhundert zeitveränderlichen Messwerte 31 verwendet.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist ebenfalls dazu ausgebildet, um mittels der Eingabeeinheit 9 festzustellen, welche zeitveränderlichen Messwert 30, 31 der ersten oder zweiten Gruppe im ersten oder zweiten Diagramm 35, 26 ein Benutzer ausgewählt hat. In 4 ist ein Zeiger 39, insbesondere als Mauszeiger 39 dargestellt. Dieser Zeiger 39 kann durch einen Benutzer bewegt werden. Das kann mit Hilfe der Eingabeeinheit 9 erfolgen. In 4 hat der Benutzer z.B. in das zweite Diagramm 36 geklickt. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist hier dazu ausgebildet, um einen Cursor 40 und/oder eine Markierungslinie 41 einzuzeichnen, wobei die Markierungslinie 41 über die jeweilige Messgröße gelegt ist. In diesem Fall werden durch den Cursor 40 und die Markierungslinie 41 ein Zeitpunkt markiert, an dem ca. der dreihundertste zeitveränderliche Messwert 31 der zweiten Gruppe dargestellt ist. Durch diese Markierungslinie 41 wird die entsprechende Messgröße der zeitveränderlichen Messwerte 31 der zweiten Gruppe optisch hervorgehoben. Die Markierungslinie 41 verläuft vorzugsweise parallel zu ersten Achse 36a. Es wäre auch denkbar, dass diejenigen Messgrößen (Spannung 32, Strom 33 und/oder Phasenbeziehung 34) vergrößert und/oder in einer anderen Farbe in dem zweiten Diagramm 36 dargestellt werden, welche sich an der Position des Cursors 40 befinden.
  • Gleichzeitig ist die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet, um denjenigen zeitveränderlichen Messwert 30 der ersten Gruppe optisch hervorzuheben, der in dem ersten Diagramm 35 eingezeichnet ist und der im selben Zeitraum erfasst wurde wie die ausgewählten zeitveränderlichen Messwerte 31 der zweiten Gruppe. In 4 ist der entsprechende zeitveränderliche Messwert 30 durch eine Umrandung hervorgehoben.
  • Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass der Benutzer in das erste Diagramm 35 klickt und in diesem einen der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte 30 auswählt. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist dann dazu ausgebildet, um hierzu korrespondierende Messgrößen der zeitveränderlichen Messwerte 31 in dem zweiten Diagramm 36 optisch hervorzuheben. Dies kann beispielsweise durch Verschieben bzw. Einblenden der Markierungslinie 41 erfolgen. Ergänzend oder alternativ kann noch ein Cursor 40 an die entsprechende Stelle in der Zeitachse (zweite Achse 36b) verschoben bzw. eingeblendet werden. Die jeweiligen Messgrößen können ergänzend oder alternativ auch vergrößert und/oder mit anderen Farben im zweiten Diagramm 36 dargestellt werden.
  • In 5 ist dargestellt, dass der Benutzer andere zeitveränderlichen Messwerte 31 der Messgrößen Spannung 32, Strom 33 und Phasenbeziehung 34 markiert. Dies kann durch Verschieben des Cursors 40 und/oder der Markierungslinie 41 aus 4 erfolgen. So kann der Benutzer beispielsweise den Cursor 40 und/oder die Markierungslinie 41 anklicken und entlang der Zeitachse (zweite Achse 36b) verschieben. Eine solche Bewegung ist durch die Pfeilrichtung in 4 dargestellt. Der Benutzer kann hierzu die Maus und/oder die Tastatur verwenden. Auch durch eine einfache Tastatureingabe wäre es denkbar, dass der Benutzer zu anderen Zeitpunkten auf der Zeitachse (zweite Achse 36b) springt. Auch durch Anklicken eines anderen Zeitpunkts in dem zweiten Diagramm 36 können andere zeitveränderliche Messwerte 31, 30 in dem zweiten und ersten Diagramm 36, 35 ausgewählt werden. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, um nun einen anderen zeitveränderlichen Messwert 30 der ersten Gruppe in den ersten Diagramm 30 optisch hervorzuheben. Dieser andere zeitveränderliche Messwert 30 ist im selben Zeitraum aufgenommen worden wie die entsprechend ausgewählten zeitveränderlichen Messwerte 31 im zweiten Diagramm 36.
  • In 6 ist dargestellt, dass die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 dazu ausgebildet ist, um in das erste Diagramm 35 einen Bereich 42 einzuzeichnen. Dieses Einzeichnen des Bereichs 42 kann durch Bewegung einer Maus erfolgen. Die entsprechenden Eckpunkte beispielsweise können durch Klicken gesetzt werden. Der Bereich 42 kann auch aus der Speichereinrichtung 8 geladen werden. Je nach Plasmaprozess können verschiedene Bereiche 42 definiert werden. Impedanzen, die innerhalb des Bereichs 42 liegen werden dabei als erlaubte Impedanzen angesehen.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, um diejenigen zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe im ersten Diagramm 35 optisch hervorzuheben, die außerhalb dieses Bereichs 42 liegen. Dieser Sachverhalt ist in 7 dargestellt. Dieses optische Hervorheben kann durch Wahl einer anderen Farbe, Größe und/oder Umrandung für diejenigen zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe erfolgen, die außerhalb des Bereichs 42 liegen. Es ist auch möglich, dass ein zusätzlicher Bereich 43 eingezeichnet wird, in dem diejenigen zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe liegen, die außerhalb des Bereichs 42 sind. Es kann dabei einen oder mehrere solcher zusätzlichen Bereiche 43 geben.
  • In diesem Zusammenhang kann die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 auch dazu ausgebildet sein, um die zeitveränderlichen Messwerte 31 der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe im zweiten Diagramm 36 optisch hervorzuheben, die im selben Zeitraum aufgenommen wurden wie diejenigen zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe im ersten Diagramm 35, die außerhalb des Bereichs 42 liegen. In 7 erfolgt dieses optische Hervorheben durch einen entsprechenden Balken 44. Der Balken 44 erstreckt sich parallel zur zweiten Achse 36b (Zeitachse) und zwar über Bereiche, in denen diejenigen zeitveränderlichen Messwerte 31 der zweiten Gruppe liegen, deren korrespondierende zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe außerhalb des Bereichs 42 liegen. Es kann dabei einen oder mehrere solcher Balken 44 geben.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 kann auch dazu ausgebildet sein, um für den Fall, dass zeitveränderliche Messwerte 30 der ersten Gruppe außerhalb des Bereichs 42 liegen, diese zeitveränderlichen Messwerte 30 oder alle zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe, die innerhalb eines bestimmten Zeitfensters aufgenommen wurden, in der Speichereinrichtung 8 zu speichern. In diesem Zusammenhang werden bevorzugt ebenfalls die zeitveränderlichen Messwerte 31 der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe in der Speichereinrichtung 8 gespeichert.
  • Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 ist vorzugsweise auch dazu ausgebildet, um eine Warnmeldung 45 auszugeben. In diesem Fall handelt es sich um eine optische Warnmeldung auf der Ausgabevorrichtung 80. Ergänzend oder alternativ kann es auch eine akustische Warnmeldung geben. Die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 kann auch eingerichtet sein, den HF-Generator 60 abzuschalten, bzw. dessen Ausgangsleistung zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren.
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zu Überwachung eines Plasmaerzeugungssystems 100 durch die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 beschreibt. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird eine erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten 30 erfasst, wobei die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe in Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die an dem Eingangsanschluss 50a oder dem Ausgangsanschluss 50b der Impedanzanpassungsschaltung 50 detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird eine zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten 31 zumindest einer Messgröße (Spannung 32, Strom 33 und Phasenbeziehung 34) erfasst, wobei die zeitveränderlichen Messwerte 31 der jeweiligen Messgröße zeitlich nacheinander aufgenommen sind. In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird die erste Gruppe in einem ersten Diagramm 35 dargestellt, wobei das erste Diagramm 35 ein zeitachsenfreies Diagramm, insbesondere ein Smithdiagramm, ist. Die zweite Gruppe wird in einem zweiten Diagramm 36 dargestellt, wobei das zweite Diagramm 36 zwei Achsen 36a, 36b umfasst, wovon eine Achse 36b eine Zeitachse ist. Die zeitveränderlichen Messwerte 30 der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte 31 der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe sind im zumindest teilweise gleichen Zeitraum erfasst worden. Dadurch ist für den Benutzer eine besonders gute Zustandsüberwachung des Plasmaerzeugungssystems 100 möglich.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Steuereinheit 600, im Folgenden ein Steuersystem` 600 genannt, das geeignet ist Anweisungen zum Ausführen eines oder mehrerer Aspekte der Verfahren in einer der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auszuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 600 verwendet werden, um das zuvor beschriebene Verfahren und/oder eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung und/oder der Beschreibung zuvor zu realisieren. Die Komponenten in 9 sind als Beispiele zu verstehen und beschränken nicht den Umfang der Verwendung oder Funktionalität von Hardware, Software, Firmware, eingebetteten Logikkomponenten, oder einer Kombination von mehreren solcher Komponenten zur Implementierung spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Einige oder alle der dargestellten Komponenten können ein Teil des Steuersystems 600 sein.
  • Das Steuersystem 600 enthält in dieser Ausführungsform zumindest einen Prozessor 601, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, DSP) oder einen programmierbaren Logikbaustein (PLD, FPGA). Das Steuersystem 600 kann auch einen Arbeitsspeicher 603 und einen Datenspeicher 608 umfassen, die beide miteinander und mit anderen Komponenten über einen Bus 640 kommunizieren. Der Bus 640 kann auch eine Anzeige 632, eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 633, eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 634, eine oder mehrere Speichervorrichtungen 635 und verschiedene Speichermedien 636 miteinander und mit einem oder mehreren Vorrichtungen des Prozessors 601, dem Arbeitsspeicher 603 und dem Datenspeicher 608 verbinden. Alle diese Elemente können direkt oder über eine oder mehrere Schnittstellen 622, 623, 624, 625, 626 oder Adapter mit dem Bus 640 gekoppelt werden.
  • Das Steuersystem 600 kann irgendeine geeignete physikalische Form haben, einschließlich, aber nicht begrenzt auf einen oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs), Leiterplatten (PCBs), mobile Handgeräte, Laptop- oder Notebook-Computer, verteilte Computersysteme, Rechengitter oder Server. Der Prozessor 601 oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) enthält gegebenenfalls eine Cache-Speichereinheit 602 zum temporären lokalen Speichern von Befehlen, Daten oder Prozessoradressen. Der Prozessor 601 ist konfiguriert, um die Ausführung der Anweisungen, welche auf mindestens einem Speichermedium gespeichert sind, zu unterstützen.
  • Der Speicher 603, 608 kann verschiedene Komponenten aufweisen einschließlich, aber ist nicht zu begrenzen auf eine Direktzugriffsspeicherkomponente z. B. RAM 604 insbesondere ein statischer RAM „SRAM“, ein dynamischer RAM "DRAM, usw., ein Nur-Lese-Komponente, z. B. ROM 605, und beliebige Kombinationen davon. Der ROM 605 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen unidirektional an den oder die Prozessor(en) 601 zu kommunizieren, und der RAM 604 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen bidirektional an den oder die Prozessor(en) 601 zu kommunizieren.
  • Die Speichereinrichtung 8 kann als Teil eines oder als ein solcher Speicher 603, 608 aufgebaut sein.
  • Der Festspeicher 608 ist bidirektional mit dem oder den Prozessoren 601, wahlweise durch eine Speichersteuereinheit 607, verbunden. Der Festspeicher 608 bietet zusätzliche Speicherkapazität. Der Speicher 608 kann verwendet werden, um das Betriebssystem 609, Programme 610, Daten 611, Anwendungen 612, Anwendungsprogramme, und dergleichen zu speichern. Häufig, jedoch nicht immer, ist der Speicher 608 ein sekundäres Speichermedium (wie eine Festplatte), das langsamer als der Primärspeicher (z. B. Speicher 603) ist. Der Speicher 608 kann z.B. auch ein magnetische, eine optische oder eine transistorisierte , eine Festkörper-Speichervorrichtung (z. B. Flash-basierte Systeme) oder eine Kombination von beliebigen der oben genannten Elementen umfassen. Der Informationsspeicher 608 kann in geeigneten Fällen als virtueller Speicher in den Speicher 603 integriert werden.
  • Der Bus 640 verbindet eine Vielzahl von Subsystemen. Bus 640 kann ein beliebiger von mehreren Typen von Busstrukturen sein, z.B. ein Speicherbus, ein Speichercontroller, ein peripherer Bus, ein lokaler Bus, und alle Kombinationen davon, unter Verwendung einer Vielzahl von Busarchitekturen. Informationen und Daten können auch über eine Anzeige 632 angezeigt werden. Beispiele für eine Anzeige 632 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein organisches Flüssigkristall-Display (OLED), eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Plasmaanzeige, und beliebige Kombinationen davon. Die Anzeige 632 kann mit Prozessor(en) 601, Speichern 603, 608, Eingabegeräten 633, und weiteren Komponenten über den Bus 640 verbunden sein.
  • Die Ausgabevorrichtung 80 kann als Teil einer oder als eine solche Anzeige 632 ausgestaltet sein.
  • Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Netzwerkschnittstelle 620 mit einem externen Netzwerk, z.B. einer Cloud 630 verbinden. Das kann z.B. ein LAN, WLAN, etc. sein. Es kann Verbindung zu weiteren Speichermedien, Servern, Druckern, Anzeigegeräten aufbauen. Es kann einen Zugang zum Telekommunikationsvorrichtungen und Internet aufweisen. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Grafiksteuerung 621 und einer Grafikschnittstelle 622 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtungen 633 verbindbar ist.
  • Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Eingabeschnittstelle 623 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtung 633 verbindbar ist Eine Eingabevorrichtung kann z.B. ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, ein Stift, ein Touchscreen usw. einschließen.
  • Die Eingabeeinheit 9 kann als Teil einer oder als eine solche Eingabevorrichtung 633 ausgestaltet sein.
  • Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Ausgabeschnittstelle 624 verbinden, die mit zumindest einer Ausgabevorrichtung 634 verbindbar ist. Eine Ausgabevorrichtung 634 kann eine Leuchtanzeige, eine LED-Anzeige ein Display, z.B. LCD, OLED usw. oder eine Schnittstelle zu einer solchen Einrichtung aufweisen.
  • Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Speicherzugriffsschnittstelle 625 verbinden, die mit zumindest einer Speichervorrichtung 635 verbindbar ist. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer weiteren Speicherzugriffsschnittstelle 626 verbinden, die mit zumindest einem Speichermedium 636 verbindbar ist. Eine Speichervorrichtung 635 oder ein Speichermedium 636 kann z.B. ein Festkörper, ein Magnetspeicher oder ein optischer Speicher sein, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen. Das Speichermedium kann in Betrieb des Steuersystems vom Steuersystem getrennt werden, ohne dass Daten verloren gehen.
  • Anzeige 632, Eingabevorrichtung 633, Ausgabevorrichtung 634, Speichervorrichtung 635, Speichermedium 636 können jeweils außerhalb des Steuersystems 600 angeordnet sein oder in ihm integriert sein. Sie können auch über eine Verbindung zum Internet oder anderen Netzwerkschnittstellen mit dem Steuersystems 600 verbunden sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009001355 A1 [0009]

Claims (32)

  1. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung (50) für ein Plasmaerzeugungssystem (100), wobei die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ausgebildet ist: a) zur Erfassung einer ersten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30), wobei die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe in Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die an einem der Anschlüsse (50a, 50b) der Impedanzanpassungsschaltung (50) detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind; b) zur Erfassung einer zweiten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) zumindest einer Messgröße, wobei die zumindest eine Messgröße ausgewählt ist aus: i) Spannung (32); ii) Strom (33); iii) Phasenbeziehung (34) zwischen Spannung (32) und Strom (33); wobei die zweitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße zeitlich nacheinander aufgenommen sind; c) zur Darstellung der ersten Gruppe in einem ersten Diagramm (35), wobei das erste Diagramm (35) ein zeitachsenfreies Diagramm, insbesondere ein Smithdiagramm, ist und zur Darstellung der zweiten Gruppe in einem zweiten Diagramm (36), wobei das zweite Diagramm (36) zwei Achsen (36a, 36b) umfasst, wovon eine Achse (36b) eine Zeitachse ist, wobei die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte (32) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe im zumindest teilweise gleichen Zeitraum erfasst worden sind, wodurch eine Zustandsüberwachung des Plasmaerzeugungssystems (100) möglich ist.
  2. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es ist eine Ausgabevorrichtung (80) vorgesehen; - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um das erste Diagramm (35) und das zweite Diagramm (36) gleichzeitig, insbesondere auf derselben Ausgabevorrichtung (80) gleichzeitig darzustellen.
  3. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30) und die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) der zumindest einen Messgröße an einer Messstelle innerhalb des Plasmaerzeugungssystems (100) zu erfassen.
  4. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Messstelle ist im Bereich eines Eingangsanschlusses (50a) der Impedanzanpassungsschaltung (50) anordenbar; oder - die Messstelle ist im Bereich eines Ausgangsanschlusses (50b) der Impedanzanpassungsschaltung (50) anordenbar.
  5. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es ist eine Messeinheit (5) vorgesehen; - die Messeinheit (5) ist dazu ausgebildet, um die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) in Form zumindest einer der Messgrößen, insbesondere mehreren Messgrößen zu messen; - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist insbesondere dazu ausgebildet, um aus den gemessenen zeitveränderlichen Messwerten (31) der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30) zu berechnen.
  6. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Messeinheit (5) ist dazu ausgebildet, um die zweite Gruppe der zeitveränderlichen Messwerte (31) in Form der Messgrößen Spannung (32) und Strom (33) zu messen; - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist insbesondere dazu ausgebildet, um Spannung (32) und Strom (33) die Phasenbeziehung (34) zu berechnen.
  7. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Messeinheit (5) umfasst einen Richtkoppler; oder - die Messeinheit (5) umfasst einen Stromsensor (15) und einen Spannungssensor (16).
  8. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Messeinheit umfasst eine Digitalisierungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) zu digitalisieren, wobei die Digitalisierungseinrichtung eine Samplingrate von mehr als 50 kHz, 500 kHz, 2 MHz, 5 MHz, 50 MHz oder mehr als 100 MHz aufweist.
  9. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - es ist eine Speichereinrichtung (8) vorgesehen, wobei die Digitalisierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, um die digitalisierten zeitveränderlichen Messwerte (31) der zweiten Gruppe in der Speichereinrichtung (8) zu speichern.
  10. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um ein Triggersignal, insbesondere in Form eines Pulssignals eines HF-Generators (60), zu empfangen und bei Vorliegen eines Triggersignals die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30) und die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) zumindest einer Messgröße zu erfassen.
  11. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um jedes Mal bei Empfang eines Triggersignals eine bestimmte Anzahl an Messwerten (30) der ersten und zweiten Gruppe (31) zu erfassen und in das jeweils erste und zweite Diagramm (35, 36) einzuzeichnen.
  12. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe entspricht der Anzahl der zeitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe oder weicht höchstens um 10% davon ab.
  13. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um zumindest einige oder alle der zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe in verschiedenen Ausprägungen, insbesondere Farben, in das erste Diagramm (35) einzuzeichnen, wobei die Ausprägungen Zeitpunkte abbilden, zu denen die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe erfasst wurden.
  14. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe mit einem Ausprägungsverlauf, insbesondere Farbverlauf, in das erste Diagramm (35) einzuzeichnen, wobei der Ausprägungsverlauf derart gewählt ist: a) dass zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe, die früher erfasst wurden, dunkler dargestellt werden und dass zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe, die später erfasst wurden, heller dargestellt werden; oder b) dass zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe, die früher erfasst wurden, heller dargestellt werden und dass zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe, die später erfasst wurden, dunkler dargestellt werden
  15. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die erste Achse (36a) des zweiten Diagramms (36) ist eine Messwertachse und zweite Achse (36b) des zweiten Diagramms ist eine Zeitachse.
  16. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - es ist eine Eingabeeinheit (9) vorgesehen, wobei die Eingabeeinheit (9) dazu ausgebildet ist, um eine Benutzereingabe zu erfassen.
  17. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um mittels der Eingabeeinheit (9) festzustellen, welcher zeitveränderliche Messwert (30, 31) im ersten oder zweiten Diagramm (35, 36) durch einen Benutzer ausgewählt ist; - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um denjenigen zeitveränderlichen Messwert (31, 30) im anderen Diagramm (36, 35) optisch hervorzuheben, der im selben Zeitraum erfasst wurden wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert (30, 31).
  18. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um festzustellen, welchen der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe der Benutzer über die Eingabeeinheit (9) im ersten Diagramm (35) auswählt.
  19. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um den ausgewählten zeitveränderlichen Messwert (30) der ersten Gruppe optisch im ersten Diagramm (35) hervorzuheben, insbesondere vergrößert und/oder mit einer Umrandung dazustellen.
  20. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe optisch hervorzuheben, die in dem zweiten Diagramm (36) eingezeichnet sind und die im selben Zeitraum erfasst wurden wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert (30) der ersten Gruppe.
  21. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe dadurch optisch hervorzuheben, indem: a) diese vergrößert und/oder mit einer Umrandung dargestellt werden; und/oder b) eine Markierungslinie (41), die über die jeweilige Messgröße gelegt ist.
  22. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um festzustellen, welchen der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe der Benutzer über die Eingabeeinheit (9) im zweiten Diagramm (36) auswählt.
  23. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet: a) um eine Verschiebung einer Markierungslinie (41) und/oder eines Cursors (40) im zweiten Diagramm (36) entlang der Zeitachse (36b) durch den Benutzer über die Eingabeeinheit (9) festzustellen; und/oder b) um eine Markierung eines Punkts und/oder Bereichs im zweiten Diagramm (36) durch den Benutzer über die Eingabeeinheit (9) festzustellen; wodurch die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) feststellt, welcher der eingezeichneten zeitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe ausgewählt ist.
  24. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe optisch hervorzuheben, die in dem ersten Diagramm (35) eingezeichnet sind und die im selben Zeitraum erfasst wurden wie der ausgewählte zeitveränderliche Messwert (31) der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe.
  25. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um in das erste Diagramm (35) einen Bereich (42) einzuzeichnen; - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um diejenigen zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe im ersten Diagramm (35) hervorzuheben, die außerhalb dieses Bereichs (42) liegen; und/oder die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um diejenigen zeitveränderlichen Messwerte (31) der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe im zweiten Diagramm (36) optisch hervorzuheben, die im selben Zeitraum erfasst wurden wie diejenigen zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe, die außerhalb des Bereichs (42) liegen.
  26. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um die zeitveränderlichen Messwerte (31) der zumindest einen Messgröße der zweiten Gruppe optisch dadurch hervorzuheben, dass: a) diese vergrößert und/oder mit einer Umrandung dargestellt werden; b) diese mit einer anderen Ausprägung, insbesondere Farbe dargestellt werden; c) eine Markierung direkt neben dem jeweiligen zeitveränderlichen Messwert (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe hinzugefügt wird.
  27. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um einen Alarm auszugeben, falls zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe im ersten Diagramm (35) außerhalb dieses Bereichs (42) liegen.
  28. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16, 25 bis 27, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um den Bereich (42) durch eine Benutzereingabe über die Eingabeeinheit (9) zu definieren.
  29. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um fortlaufend zeitveränderliche Messwerte (30) der ersten Gruppe und zeitveränderliche Messwerte (31) der zweiten Gruppe zu erfassen und in das jeweilige erste und zweite Diagramm (35, 36) einzuzeichnen.
  30. Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) ist dazu ausgebildet, um zeitveränderliche Messwerte einer dritten Gruppe und zeitveränderliche Messwerte einer vierten Gruppe zu erfassen, wobei die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) weiter dazu ausgebildet ist, um die dritte Gruppe in einem dritten Diagramm und die vierte Gruppe in einem vierten Diagramm darzustellen.
  31. Plasmaerzeugungssystem (100) aufweisend die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es ist eine Impedanzanpassungsschaltung (50) vorgesehen; - es sind ein HF-Generator (60) und insbesondere zumindest ein Verbraucher, bevorzugt in Form einer Plasmakammer (70), vorgesehen; - der HF-Generator (60) ist mit dem HF-Eingang (50a) der Impedanzanpassungsschaltung (50) verbunden; - der HF-Ausgang (50b) der Impedanzanpassungsschaltung (50) ist mit dem zumindest einen Verbraucher verbindbar, insbesondere verbunden; - die erste Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30) wird am HF-Eingang (50a) der Impedanzanpassungsschaltung (50) erfasst; - die zweite Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (31) der zumindest einen Messgröße wird am HF-Eingang (50a) der Impedanzanpassungsschaltung (50) erfasst.
  32. Verfahren zur Überwachung eines Plasmaerzeugungssystems (100) durch eine Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) zum Anschluss an eine Impedanzanpassungsschaltung (50), wobei die Plasmazustandsüberwachungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, um die folgenden Verfahrensschritte auszuführen: a) Erfassen (S1) einer ersten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten (30), wobei die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe in Zusammenhang mit der Impedanz stehen, die an einem der Anschlüsse (50a, 50b) der Impedanzanpassungsschaltung (50) detektierbar sind und die zeitlich nacheinander aufgenommen sind; b) Erfassen (S2) einer zweiten Gruppe von zeitveränderlichen Messwerten ()31 zumindest einer Messgröße, wobei die zumindest eine Messgröße ausgewählt ist aus: i) Spannung (32); ii) Strom (33); iii) Phasenbeziehung (34) zwischen Spannung (32) und Strom (33); wobei die zweitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße zeitlich nacheinander aufgenommen sind; c) Darstellen (S3) der ersten Gruppe in einem ersten Diagramm, (35) wobei das erste Diagramm (35) ein zeitachsenfreies Diagramm, insbesondere ein Smithdiagramm, ist und Darstellen der zweiten Gruppe in einem zweiten Diagramm (36), wobei das zweite Diagramm (36) zwei Achsen (36a, 36b) umfasst, wovon eine Achse (36b) eine Zeitachse ist, wobei die zeitveränderlichen Messwerte (30) der ersten Gruppe und die zeitveränderlichen Messwerte (31) der jeweiligen Messgröße der zweiten Gruppe im zumindest teilweise gleichen Zeitraum erfasst worden sind, wodurch eine Zustandsüberwachung des Plasmaerzeugungssystem (100) möglich ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009001355A1 (de) 2009-03-05 2010-09-09 Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG Impedanzanpassungsschaltung
DE102013110883B3 (de) 2013-10-01 2015-01-15 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Entladung in einem Plasmaprozess
DE102018116637A1 (de) 2018-07-10 2020-01-16 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Leistungsversorgungseinrichtung und Betriebsverfahren hierfür
DE102019130372A1 (de) 2019-11-11 2021-05-12 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Synchronisierung von Sensoren

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5797313B1 (ja) * 2014-08-25 2015-10-21 株式会社京三製作所 回生サーキュレータ、高周波電源装置、及び高周波電力の回生方法
US9947514B2 (en) * 2015-09-01 2018-04-17 Mks Instruments, Inc. Plasma RF bias cancellation system
KR101989518B1 (ko) * 2018-04-24 2019-06-14 주식회사 뉴파워 프라즈마 가상 임피던스 자동 매칭 방법
KR102043884B1 (ko) * 2019-04-11 2019-12-02 주식회사 에프엔에스 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법
JP7539931B2 (ja) * 2019-06-07 2024-08-26 ラム リサーチ コーポレーション Ｋｈｚ ｒｆ発生器の動作サイクル内でｍｈｚ ｒｆ発生器を調節するためのシステムおよび方法
US11158488B2 (en) * 2019-06-26 2021-10-26 Mks Instruments, Inc. High speed synchronization of plasma source/bias power delivery
US11315757B2 (en) * 2019-08-13 2022-04-26 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus to enhance sheath formation, evolution and pulse to pulse stability in RF powered plasma applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009001355A1 (de) 2009-03-05 2010-09-09 Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG Impedanzanpassungsschaltung
DE102013110883B3 (de) 2013-10-01 2015-01-15 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Entladung in einem Plasmaprozess
DE102018116637A1 (de) 2018-07-10 2020-01-16 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Leistungsversorgungseinrichtung und Betriebsverfahren hierfür
DE102019130372A1 (de) 2019-11-11 2021-05-12 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Synchronisierung von Sensoren

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Publication number Publication date
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