DE212009000140U1 - Plasma supply device - Google Patents

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Abstract

Plasmaversorgungseinrichtung (10, 60) zur Leistungsversorgung eines Plasmaprozesses, insbesondere eines Plasmabearbeitungsprozesses oder eines Gaslasers, mit einer Leistung > 500 W bei einer Frequenz im Bereich 1–1000 MHz, mit zumindest einem HF-Verstärker (61–76), der wenigstens ein GaN-Halbleiterschaltelement (13–16) aufweist.Plasma supply device (10, 60) for supplying power to a plasma process, in particular a plasma processing process or a gas laser, with a power> 500 W at a frequency in the range of 1-1000 MHz, with at least one RF amplifier (61-76) which has at least one GaN - Has semiconductor switching element (13-16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Plasmaversorgungseinrichtung zur Leistungsversorgung eines Plasmaprozesses oder eines Gaslasers mit einer Leistung > 500 W bei einer Frequenz im Bereich 1 bis 1000 MHz.The invention relates to a plasma supply device for powering a plasma process or a gas laser with a power> 500 W at a frequency in the range 1 to 1000 MHz.

Bei einem Plasma handelt es sich um einen besonderen Aggregatzustand, der aus einem Gas erzeugt wird. Jedes Gas besteht grundsätzlich aus Atomen und/oder Molekülen. Bei einem Plasma ist dieses Gas zu einem Großteil ionisiert. Dies bedeutet, dass durch Zufuhr von Energie die Atome bzw. Moleküle in positive und negative Ladungsträger, also in Ionen und Elektronen, aufgespaltet werden. Ein Plasma eignet sich zur Bearbeitung von Werkstücken, da die elektrisch geladenen Teilchen chemisch hochgradig reaktiv und zudem durch elektrische Felder beeinflussbar sind. Die geladenen Teilchen können mittels eines elektrischen Feldes auf ein Objekt beschleunigt werden, wo sie beim Aufprall einzelne Atome daraus herauslösen können. Die herausgelösten Atome können über Gasfluss abtransportiert werden (Ätzen) oder auf anderen Objekten als Beschichtung abgelagert werden (Herstellung von Dünnfilmen). Anwendung findet eine solche Bearbeitung mittels eines Plasmas vor allem dann, wenn extrem dünne Schichten, insbesondere im Bereich weniger Atomlagen, bearbeitet werden sollen. Typische Anwendungen sind Halbleitertechnik (Beschichten, Ätzen, etc.), Flachbildschirme (ähnlich Halbleitertechnik), Solarzellen (ähnlich Halbleitertechnik), Architekturglasbeschichtung (Wärmeschutz, Blendschutz, etc.), Speichermedien (CD, DVD, Festplatten), dekorative Schichten (farbige Gläser, etc.) und Werkzeughärtung. Diese Anwendungen haben hohe Anforderungen an Genauigkeit und Prozessstabilität. Weiterhin kann ein Plasma auch zur Anregung von Lasern, insbesondere Gaslasern, dienen.A plasma is a special state of matter that is generated from a gas. Each gas basically consists of atoms and / or molecules. In a plasma, this gas is largely ionized. This means that by supplying energy, the atoms or molecules are split into positive and negative charge carriers, ie ions and electrons. A plasma is suitable for machining workpieces, since the electrically charged particles are chemically highly reactive and can also be influenced by electric fields. The charged particles can be accelerated by means of an electric field to an object, where they can dissolve single atoms out of them on impact. The liberated atoms can be removed by gas flow (etching) or deposited on other objects as a coating (production of thin films). Application is such a processing by means of a plasma, especially when extremely thin layers, especially in the range of less atomic layers to be processed. Typical applications are semiconductor technology (coating, etching, etc.), flat screens (similar to semiconductor technology), solar cells (similar to semiconductor technology), architectural glass coating (thermal protection, glare control, etc.), storage media (CD, DVD, hard disks), decorative layers (colored glass, etc.) and tool hardening. These applications have high demands on accuracy and process stability. Furthermore, a plasma can also be used to excite lasers, in particular gas lasers.

Um aus einem Gas ein Plasma zu generieren, muss ihm Energie zugeführt werden. Das kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise über Licht, Wärme, elektrische Energie, erfolgen. Ein Plasma zur Bearbeitung von Werkstücken wird typischerweise in einer Plasmakammer gezündet und aufrecht erhalten. Dazu wird in der Regel ein Edelgas, z. B. Argon, mit niedrigem Druck in die Plasmakammer geleitet. Über Elektroden und/oder Antennen wird das Gas einem elektrischen Feld ausgesetzt. Ein Plasma entsteht bzw. wird gezündet, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind. Zunächst muss eine geringe Anzahl von freien Ladungsträgern vorhanden sein, wobei zumeist die stets in sehr geringem Maß vorhandenen freien Elektronen genutzt werden. Die freien Ladungsträger werden durch das elektrische Feld so stark beschleunigt, dass sie beim Aufprall auf Atome oder Moleküle des Edelgases weitere Elektronen herauslösen, wodurch positiv geladene Ionen und weitere negativ geladene Elektronen entstehen. Die weiteren freien Ladungsträger werden wiederum beschleunigt und erzeugen beim Aufprall weitere Ionen und Elektronen. Es setzt ein Lawineneffekt ein. Der ständigen Erzeugung von Ionen und Elektronen wirken die Entladungen bei der Kollision dieser Teilchen mit der Wand der Plasmakammer oder anderen Gegenständen sowie die natürliche Rekombination entgegen, d. h., Elektronen werden von Ionen angezogen und rekombinieren zu elektrisch neutralen Atomen bzw. Molekülen. Deshalb muss einem gezündeten Plasma beständig Energie zugeführt werden, um dieses aufrecht zu erhalten.To generate a plasma from a gas, it must be supplied with energy. This can be done in different ways, for example via light, heat, electrical energy. A plasma for machining workpieces is typically ignited and maintained in a plasma chamber. This is usually a noble gas, eg. As argon, passed at low pressure in the plasma chamber. Via electrodes and / or antennas, the gas is exposed to an electric field. A plasma is created or ignited when several conditions are met. First of all, a small number of free charge carriers must be present, with the free electrons, which are always available to a very limited extent, usually being used. The free charge carriers are accelerated so much by the electric field that they release further electrons upon impact with atoms or molecules of the noble gas, whereby positively charged ions and other negatively charged electrons are formed. The other free charge carriers are in turn accelerated and generate more ions and electrons upon impact. It uses an avalanche effect. The constant generation of ions and electrons counteract the discharges in the collision of these particles with the wall of the plasma chamber or other objects as well as the natural recombination, i. h., electrons are attracted by ions and recombine to electrically neutral atoms or molecules. Therefore, an ignited plasma must constantly be supplied with energy in order to maintain it.

Heute werden weiterhin Röhrengeneratoren in Form von Oszillator-Verstärker-Systemen zur Erzeugung von HF-Leistungen im Bereich > 10 kW bei 13 MHz oder auch 27 MHz eingesetzt. Zunehmend sind Halbleiterverstärker mit Silizium-LDMOS-Transistoren im geschalteten Betrieb (Klasse E und D) am Markt verfügbar, die durch Kaskadierung und Kombination von Modulen den Leistungsbereich bis 50 kW erreichen.Today tube generators continue to be used in the form of oscillator amplifier systems for generating RF power in the range> 10 kW at 13 MHz or even 27 MHz. Increasingly, semiconductor amplifiers with silicon LDMOS transistors in switched mode (class E and D) are available on the market, which achieve the power range up to 50 kW by cascading and combination of modules.

Die Schaltleistung heutiger Si-Transistoren ist allerdings begrenzt, so dass ein einzelner Transistor in einer Klasse-E-Anordnung einen Leistungsbeitrag von maximal 1 kW liefern kann. Die Gesamttopologie ergibt sich nachfolgend durch die Zusammenschaltung von Einzelschaltstufen in der genannten Leistungsklasse über Combiner und Filter.However, the switching power of today's Si transistors is limited, so that a single transistor in a class E arrangement can deliver a power contribution of a maximum of 1 kW. The overall topology results in the following through the interconnection of individual switching stages in the above-mentioned performance class via combiners and filters.

Für ein HF-Hochleistungssystem mit der Zielrichtung 10 bis 100 kW sind die Anzahl der benötigten Transistoren und die ebenso notwendigen Combiner und Filter eine wesentliche Kenngröße. Insbesondere reduziert eine hohe Anzahl benötigter Bauelemente die Betriebssicherheit und erhöht die Herstellkosten des Systems zusätzlich durch die aufwändigere Verbindungstechnik.For a high-performance HF system with a target of 10 to 100 kW, the number of transistors required and the combiners and filters required are an important parameter. In particular, a high number of required components reduces the reliability and also increases the manufacturing costs of the system by the more complex connection technology.

Für gewisse Plasmaprozesse ist es erstrebenswert, ein Leistungssignal bei einer sehr hohen Frequenz zu erzeugen. Beispielsweise haben hohe Frequenzen Vorteile in der Halbleiterfertigung. Herkömmliche MOSFETs, die auf Silizium oder GaAs basieren, haben den Nachteil, dass Sie bei einer für die Anwendung ausreichenden Durchbruchspannung einen verhältnismäßig hohen On-Widerstand zwischen Drain und Source (RDSon) haben, der zu hoher Verlustleistung und damit zu erhöhten Energiekosten und Gefahr der Überhitzung führt.For certain plasma processes, it is desirable to generate a power signal at a very high frequency. For example, high frequencies have advantages in semiconductor manufacturing. Conventional MOSFETs based on silicon or GaAs have the disadvantage that they have a relatively high on-resistance between drain and source (R DSon ) at a sufficient breakdown voltage for the application, resulting in high power dissipation and thus increased energy costs and risk overheating leads.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Plasmaversorgungseinrichtung vorzuschlagen, mit denen hohe Leistungen in einem hohen Frequenzbereich bei geringer Verlustleistung realisiert werden können.The object of the present invention is to propose a method and a plasma supply device with which high powers in a high frequency range with low power loss can be realized.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Leistungsversorgung eines Plasmaprozesses, insbesondere eines Plasmabearbeitungsprozesses oder eines Gaslasers, mit einer Leistung > 500 W bei einer Frequenz im Bereich 1 bis 1000 MHz, wobei das den Plasmaprozess speisende Leistungssignal unter Verwendung zumindest eines Galliumnitrid (GaN) aufweisenden Halbleiterschaltelements, insbesondere Transistors, erzeugt wird. Insbesondere kann das Leistungssignal mit einer Frequenz im Bereich 1 bis 200 MHz erzeugt werden. This object is achieved according to the invention by a method for supplying power to a plasma process, in particular a plasma processing process or a gas laser, with a power> 500 W at a frequency in the range 1 to 1000 MHz, wherein the power signal supplying the plasma process using at least one gallium nitride (GaN) having semiconductor switching element, in particular transistor, is generated. In particular, the power signal can be generated with a frequency in the range 1 to 200 MHz.

GaN-Halbleiterschaltelemente eignen sich aufgrund ihres hohen Bandabstands hervorragend für die Verwendung als Hochleistungsbauelemente, da der hohe Bandabstand hohe Betriebsspannungen ermöglicht. Eine übliche Herstellungsmethode für GaN-Halbleiterschaltelemente ist das Aufbringen einer GaN-Schicht auf ein monokristallines Trägersubstrat, das ein Nichtleiter, beispielsweise Saphir, oder ein Halbleiter, beispielsweise n-SiC, sein kann. Vorzugsweise verwendet man für das Trägersubstrat ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Durch die damit mögliche gute Kühlung lassen sich hohe Betriebsströme realisieren. Insbesondere können vorteilhafterweise als GaN-Halbleiterschaltelemente sogenannte GaN-HEMTs zum Einsatz kommen. Diese haben eine wesentlich höhere Verstärkung als Silizium-basierte MOSFETs (ca. Faktor 2). Weiterhin haben sie eine geringere Eingangs-, Ausgangs- und Rückwirkungskapazität. Diese Kapazitäten sind im Vergleich zu Silizium basierten Bauelementen etwa um den Faktor 5 bis 10 geringer. Auch der Widerstand RDSon ist um einen Faktor 5 bis 10 geringer als bei vergleichbaren Siliziumbauelementen. Die bisherigen Zuverlässigkeitsprobleme bei GaN, insbesondere Degradationseffekte, werden immer besser verstanden. Technologische Gegenmaßnahmen führen zu zuverlässigeren und betriebssicheren Bauelementen, so dass deren Einsatz jetzt auch in Plasmaversorgungseinrichtungen in Betracht gezogen werden kann.Due to their high band gap, GaN semiconductor switching elements are excellently suited for use as high-performance components, since the high band gap enables high operating voltages. A common production method for GaN semiconductor switching elements is the application of a GaN layer to a monocrystalline carrier substrate, which may be a non-conductor, for example sapphire, or a semiconductor, for example n-SiC. Preferably, a material with a high thermal conductivity is used for the carrier substrate. The resulting good cooling can be realized high operating currents. In particular, so-called GaN HEMTs can advantageously be used as GaN semiconductor switching elements. These have a much higher gain than silicon-based MOSFETs (about factor 2). Furthermore, they have a lower input, output and feedback capacity. These capacitances are about a factor of 5 to 10 lower compared to silicon-based components. The resistance R DSon is also lower by a factor of 5 to 10 than comparable silicon components . The previous reliability problems with GaN, in particular degradation effects, are becoming increasingly understood. Technological countermeasures lead to more reliable and reliable components, so that their use can now be considered in plasma supply facilities.

Die GaN-HEMTs (High Electron Mobility Transistors), sind n-Kanal-MESFETs (Metall-Semiconductor FET, mit Schottky-Sperrschicht für das Gate) mit zwei Materialien unterschiedlicher Bandbreite (Heterokontakt im Grenzbereich) für die Trennung von Donatoren und Kanal. Das Resultat ist eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit bei geringem On-Widerstand. Auch eine Ausführung als sogenannter MISFET (Metall-Isolator-Semiconductor FET) ist denkbar. In diesem Fall ist der Steuerkontakt ein MIS-Kontakt.The GaN HEMTs (High Electron Mobility Transistors) are n-channel MESFETs (metal-semiconductor FET, with Schottky barrier for the gate) with two materials of different bandwidths (heterojunction in the boundary region) for the donor-channel separation. The result is high carrier mobility with low on-resistance. An embodiment as a so-called MISFET (metal-insulator-semiconductor FET) is conceivable. In this case, the control contact is an MIS contact.

Zur Erzeugung des Leistungssignals kann wenigstens ein (Hochfrequenz-)Verstärker (HF-Verstärker) verwendet werden, der wenigstens ein GaN-Halbleiterschaltelement aufweist. Insbesondere kann das Leistungssignal mit Hilfe eines Schaltverstärkers erzeugt werden. Eine Schaltungsvariante von (Hochfrequenz-)Verstärkern in einer Plasmaversorgungseinrichtung zum Erzeugen hoher HF-Leistungen ist ein Klasse-D-Verstärker mit einer aus GaN-Halbleiterschaltelementen aufgebauten Schaltbrücke. Eine Schaltbrücke weist zumindest zwei schaltende Elemente (= Schaltelement) auf, die in Serie geschaltet sind; der Verbindungspunkt der schaltenden Elemente stellt den Mittelpunkt der Schaltbrücke dar. Der Mittelpunkt des Brückenzweiges wird durch die zwei Schaltelemente (im Folgenden auch als schaltende Elemente oder Schalter bezeichnet) abwechselnd an den positiven oder negativen Pol einer Leistungsgleichstromversorgung geschaltet. Die abwechselnde Steuerung der beiden Schaltelemente sowie der Schaltelemente eines eventuell vorhandenen zweiten Brückenzweigs erfolgt durch einen Ansteuersignalgenerator, der einen Oszillator, der die Frequenz des Ausgangssignals bestimmt, und weitere Bauelemente wie Inverter, Phasenschieber und Signalformer enthalten kann. Zur Befreiung des Ausgangssignals von einem Gleichspannungsanteil kann ein Kondensator vorgesehen sein. Eine Schaltbrücke mit zwei schaltenden Elementen wird auch Halbbrücke genannt.For generating the power signal, at least one (high-frequency) amplifier (RF amplifier) having at least one GaN semiconductor switching element may be used. In particular, the power signal can be generated by means of a switching amplifier. A circuit variant of (high frequency) amplifiers in a plasma supply device for generating high RF powers is a class D amplifier with a switching bridge constructed of GaN semiconductor switching elements. A switching bridge has at least two switching elements (= switching element), which are connected in series; the junction point of the switching elements represents the midpoint of the switching bridge. The midpoint of the bridge branch is alternately switched to the positive or negative pole of a DC power supply by the two switching elements (hereinafter also referred to as switching elements or switches). The alternating control of the two switching elements and the switching elements of a possibly existing second bridge branch is effected by a Ansteuersignalgenerator which may include an oscillator which determines the frequency of the output signal, and further components such as inverter, phase shifter and signal conditioner. To free the output signal from a DC component, a capacitor may be provided. A switching bridge with two switching elements is also called half bridge.

Eine Vollbrückenschaltung besteht aus zwei Brückenzweigen (Halbbrücken), deren Mittelpunkte mit der gewünschten Frequenz jeweils gegensinnig an den positiven und negativen Pol der Gleichspannungsversorgung geschaltet werden. Die Wechselstromlast wird zwischen diesen beiden Mittelpunkten angeordnet. Ein zusätzlicher Kondensator zur Befreiung des Ausgangssignals von einem Gleichspannungsanteil ist nicht notwendig. Eine Vollbrücke(nschaltung) ist demnach eine Schaltbrücke mit vier schaltenden Elementen.A full bridge circuit consists of two bridge branches (half bridges) whose centers are switched in opposite directions to the positive and negative poles of the DC voltage supply at the desired frequency. The AC load is placed between these two centers. An additional capacitor to free the output signal from a DC component is not necessary. A full bridge (circuit) is therefore a switching bridge with four switching elements.

Eine weitere Schaltungsvariante kann ein Klasse-E-Schaltverstärker sein. In diesem Fall wird ein Transistor mit einem rechteckförmigen Eingangssignal angesteuert. Das resonante Ausgangsnetzwerk bietet in Verbindung mit der ausgangsseitigen Kapazität die Möglichkeit durch Null-Volt-Schalten (Zero Voltage Switching, ZVS) die Schaltverluste auf ein Minimum zu reduzieren und damit die Effizienz auf ein Maximum zu erhöhen. Eine Modifikation der Klasse-E-Topologie kann durch Anordnung zweier Stufen im Gegentaktbetrieb erfolgen.Another circuit variant may be a class E switching amplifier. In this case, a transistor is driven with a rectangular input signal. The resonant output network, in conjunction with the output-side capacitance, offers zero-voltage switching (ZVS) the ability to minimize switching losses and maximize efficiency. A modification of the class E topology can be done by arranging two stages in push-pull operation.

Erfindungsgemäß entsteht durch die Verbindung der Schaltungstopologien für Schaltverstärker (zum Beispiel Klasse D, Klasse E) und den GaN Transistoren, insbesondere Transistoren mit hoher Durchbruchspannung, geringem RDSon und geringer Eingangskapazität und der dadurch nur kleinen Treiberleistung eine vorteilhafte Realisierung von Hochleistungsverstärkern für die eingangs genannten Anwendungen, die sich in Bezug auf geringe Baugröße und höhere Leistungsdichte, geringere Komplexität und geringere Bauteilanzahl und damit erhöhte Betriebssicherheit und nicht zuletzt durch das Potential für geringere Herstellkosten von den bestehenden Konzepten und Systemen abhebt.According to the invention, the connection of the circuit topologies for switching amplifiers (for example class D, class E) and the GaN transistors, in particular transistors with high breakdown voltage, low R DSon and low input capacitance and thus only small driver power results in an advantageous realization of high-power amplifiers for the aforementioned Applications that are small in size and size higher power density, lower complexity and smaller number of components and thus increased reliability and not least by the potential for lower production costs of the existing concepts and systems stands out.

Mit dem Halbleitermaterial GaN kann die bestehende Verstärkertechnologie erheblich weitergebracht werden. GaN wird bisher nur im Gigahertz Bereich eingesetzt, hauptsächlich in militärischen Funksystemen, der Satellitenkommunikation und in Radaranlagen (10 bis 50 GHz). In diesen Anwendungen werden GaN Transistoren üblicherweise im linearen Betrieb und bei kleinen Betriebsspannungen (< 50 V) verwendet.With the semiconductor material GaN, the existing amplifier technology can be significantly advanced. GaN is currently only used in the gigahertz range, mainly in military radio systems, satellite communications and radar systems (10 to 50 GHz). In these applications, GaN transistors are commonly used in linear operation and at low operating voltages (<50V).

Erfindungsgemäß wird das Halbleitermaterial GaN aufgrund der Materialeigenschaften vorteilhaft in ganz anderen Bereichen eingesetzt. Die besonderen Eigenschaften, wie hohe Durchbruchspannung, sehr gute Wärmeleitfähigkeit und hohe Ladungsträgerbeweglichkeit, lassen sich vorteilhaft einsetzen, um Transistoren mit hoher Schaltleistung bei hoher Betriebsspannung zu realisieren, die aufgrund ihrer hohen Schaltgeschwindigkeit und geringem Einschaltwiderstand mit nur geringen Verlusten im MHz-Bereich arbeiten können.According to the invention, the semiconductor material GaN is advantageously used in quite different areas due to the material properties. The special properties, such as high breakdown voltage, very good thermal conductivity and high charge carrier mobility, can be used advantageously to realize transistors with high switching power at high operating voltage, which can work with only small losses in the MHz range due to their high switching speed and low on-resistance.

Mit dem Material GaN lassen sich daher deutlich höhere Schaltleistungen für einen Einzeltransistor erzielen, bei gleichzeitig geringem technischen Aufwand zur Gate-Ansteuerung. Damit verringert sich insgesamt der Schaltungsaufwand und die Anzahl benötigter Komponenten, was widerum die Ausfallwahrscheinlichkeit des Systems verringert.With the material GaN, therefore, significantly higher switching capacities can be achieved for a single transistor, while at the same time requiring little technical effort for gate activation. This reduces the overall circuit complexity and the number of components required, which in turn reduces the probability of failure of the system.

Durch den Einsatz von GaN können erfindungsgemäß Hochfrequenzverstärker (im Folgenden oft nur als Verstärker bezeichnet) im Hochleistungsbereich realisiert werden, die deutliche Vorteile in Bezug auf Baugröße, Wirkungsgrad, Betriebssicherheit und Kosten erzielen.By using GaN, it is possible according to the invention to realize high-frequency amplifiers (hereinafter often referred to as amplifiers) in the high-power range, which achieve significant advantages in terms of size, efficiency, reliability and cost.

Gemäß einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die Lastimpedanz des Plasmas ermittelt wird. Mit Hilfe dieser Information kann der Verstärker so gesteuert oder geregelt werden, dass ein optimaler Leistungstransfer in das Plasma erfolgt. Insbesondere kann eine optimale Anpassung an die Lastimpedanz erfolgen. Weiterhin ist es möglich, die Leistung des Verstärkers zurückzufahren oder diesen gänzlich auszuschalten, wenn eine hohe Lastimpedanz erkannt wird, die auf ein ungezündetes Plasma hinweist.According to a variant of the method it can be provided that the load impedance of the plasma is determined. With the help of this information, the amplifier can be controlled or regulated in such a way that optimum power transfer into the plasma takes place. In particular, an optimal adaptation to the load impedance can take place. Furthermore, it is possible to reduce the power of the amplifier or turn it off completely, if a high load impedance is detected, which indicates an unlit plasma.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die mittels des Leistungssignals an das Plasma gelieferte Vorwärtsleistung und/oder die vom Plasma reflektierte Rückwärtsleistung oder damit in Beziehung stehende Größen, wie zum Beispiel Strom und Spannung, ermittelt werden. Anhand dieser Informationen können weitere Größen bestimmt werden, wie beispielweise der Reflektionsfaktor des Plasmas. Diese Information kann wiederum zur geeigneten Ansteuerung des Verstärkers verwendet werden.Furthermore, it can be provided that the forward power delivered to the plasma by means of the power signal and / or the reverse power reflected by the plasma or related variables, such as, for example, current and voltage, are determined. On the basis of this information, further variables can be determined, such as, for example, the reflection factor of the plasma. This information can in turn be used to suitably drive the amplifier.

Eine noch bessere Entscheidungsgrundlage für die Ansteuerung des Verstärkers erhält man, wenn die Phase zwischen Vorwärtsleistung und Rückwärtsleistung oder zwischen Strom und Spannung ermittelt wird. Aufgrund der ermittelten Parameter kann ein individuelles Ansteuersignal für jedes Halbleiterschaltelement ermittelt werden und dieses Halbleiterschaltelement entsprechend angesteuert werden, um eine Überlast an dem Halbleiterschaltelement und damit eine Zerstörung des Verstärkers zu vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Plasmaversorgungseinrichtung auch ohne absorbierende Filter vor einer Zerstörung der schaltenden Elemente sicher gemacht werden. Dies ist insbesondere bei Plasmaversorgungseinrichtungen wichtig und vorteilhaft, da bei Plasmalasten Fehlanpassung und chaotische Zustände häufig auftreten.An even better decision basis for the drive of the amplifier is obtained when the phase between forward power and reverse power or between current and voltage is determined. On the basis of the determined parameters, an individual control signal can be determined for each semiconductor switching element and this semiconductor switching element can be driven accordingly in order to avoid an overload on the semiconductor switching element and thus destruction of the amplifier. By virtue of the method according to the invention, a plasma supply device can be made safe from destruction of the switching elements even without absorbing filters. This is important and advantageous, in particular, in the case of plasma supply devices, since misfit and chaotic states frequently occur in the case of plasma loads.

Es können mehrere Verstärker zur Erzeugung des Leistungssignals eingesetzt werden, und die von den Verstärkern erzeugte Signale können mittels eines 90°-Hybridkopplers (3-dB-Koppler) gekoppelt werden. Es handelt sich also um einen Koppler, durch den um 90° phasenverschobene Eingangssignale zu einem maximalen Ausgangssignal gekoppelt werden (sind die Eingangssignale nicht um 90° phasenverschoben, erfolgt ebenfalls eine Kopplung, allerdings kann kein maximales Ausgangssignal erreicht werden). Auf diese Art und Weise kann eine erhöhte Ausgangsleistung erzeugt werden. Weiterhin kann eine Kaskadierung erfolgen, indem mehrere Hybridkoppler wiederum durch einen Hybridkoppler gekoppelt werden.Multiple amplifiers can be used to generate the power signal, and the signals generated by the amplifiers can be coupled by means of a 90 ° hybrid coupler (3 dB coupler). It is therefore a coupler, are coupled by the 90 ° out of phase input signals to a maximum output signal (if the input signals are not phase-shifted by 90 °, there is also a coupling, however, no maximum output signal can be achieved). In this way, increased output power can be generated. Furthermore, a cascading can be done by several hybrid couplers are in turn coupled by a hybrid coupler.

Die Verstärker können in Abhängigkeit der ermittelten Lastimpedanz individuell angesteuert werden. Wie oben bereits erwähnt, kann dadurch eine Zerstörung der Verstärker verhindert werden.The amplifiers can be controlled individually depending on the determined load impedance. As mentioned above, this can prevent destruction of the amplifiers.

Die GaN-Halbleiterschaltelemente können individuell angesteuert werden. Somit lassen sich die Schaltzeitpunkte der Halbleiterschaltelemente exakt und unabhängig voneinander einstellen. Durch geeignete Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente kann dadurch die Verlustleistung reduziert werden. Außerdem können die Verstärkereigenschaften genauer eingestellt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aus den GaN-Halbleiterschaltelementen eine Halb- oder Vollbrücke aufgebaut ist.The GaN semiconductor switching elements can be controlled individually. Thus, the switching times of the semiconductor switching elements can be set exactly and independently. By suitable control of the semiconductor switching elements, the power loss can be reduced. In addition, the amplifier characteristics can be set more accurately. This is advantageous in particular if a half or full bridge is constructed from the GaN semiconductor switching elements.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die GaN-Halbleiterschaltelemente über einen Resonanzkreis, der die Gate-Kapazität aufweist, angesteuert werden. Es wird also ein Resonanzkreis gebildet, dessen Bestandteil die Gate-Kapazität des Halbleiterschaltelements ist. Dadurch kann ein sinusähnlicher Gate-Spannungsverlauf am angesteuerten Halbleiterschaltelement realisiert werden. Ein sinusähnliche Gate-Spannung wirkt sich günstig auf die elektromagnetische Verträglichkeit aus und spart, je nach Güte des Schwingkreises Ansteuerleistung ein.Further advantages result if the GaN semiconductor switching elements have a resonance circuit which has the gate capacitance. be controlled. Thus, a resonant circuit is formed whose component is the gate capacitance of the semiconductor switching element. As a result, a sinusoidal gate voltage profile can be realized at the controlled semiconductor switching element. A sinusoidal gate voltage has a favorable effect on the electromagnetic compatibility and saves, depending on the quality of the resonant circuit drive power.

Als weiterer Bestandteil des Schwingkreises kann die Streuinduktivität eines Gate-Übertragers vorgesehen sein.As a further component of the resonant circuit, the leakage inductance of a gate transformer can be provided.

In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Plasmaversorgungseinrichtung zur Leistungsversorgung eines Plasmaprozesses, insbesondere eines Plasmabearbeitungsprozesses mit einer Leistung > 500 W bei einer Frequenz im Bereich 1 bis 1000 MHz mit zumindest einem HF-Verstärker, der wenigstens ein GaN-Halbleiterschaltelement aufweist.The scope of the invention also includes a plasma supply device for supplying power to a plasma process, in particular a plasma processing process with a power> 500 W at a frequency in the range 1 to 1000 MHz with at least one RF amplifier having at least one GaN semiconductor switching element.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verstärker als Schaltverstärker, insbesondere Klasse D oder Klasse E Verstärker, ausgebildet ist. Der Klasse-D-Verstärker kann wie bereits erwähnt als Halbbrücke oder Vollbrücke ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention it can be provided that the amplifier is designed as a switching amplifier, in particular class D or class E amplifier. As already mentioned, the class D amplifier can be designed as a half bridge or full bridge.

Es kann zumindest eine Messeinrichtung, insbesondere ein Richtkoppler oder eine Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung zur Ermittlung der mittels des Leistungssignals an das Plasma gelieferten Vorwärtsleistung und/oder der vom Plasma reflektierten Rückwärtsleistung vorgesehen sein. Die so erfassten Messsignale können einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Phase zwischen Vorwärtsleistung und Rückwärtsleistung oder zwischen Strom und Spannung zugeführt werden. Aufgrund der Auswertung kann eine Ansteuereinrichtung der Halbleiterschaltelemente geeignete Ansteuersignale für die Halbleiterschaltelemente generieren.At least one measuring device, in particular a directional coupler or a current and / or voltage measuring device may be provided for determining the forward power delivered to the plasma by means of the power signal and / or the reverse power reflected by the plasma. The measurement signals thus acquired can be fed to an evaluation device for determining the phase between forward power and reverse power or between current and voltage. Based on the evaluation, a drive device of the semiconductor switching elements can generate suitable drive signals for the semiconductor switching elements.

Um eine erhöhte Ausgangsleistung zu erreichen, können mehrere Verstärker zur Erzeugung des Leistungssignals vorgesehen sein und die von den Verstärkern erzeugten Signale können mittels eines 90°-Hybridkopplers (3-dB-Koppler) gekoppelt werden. Auch eine Kaskadierung mehrerer Hybridkoppler ist denkbar, um das Leistungssignal zu erhöhen.To achieve increased output power, multiple amplifiers may be provided to generate the power signal, and the signals generated by the amplifiers may be coupled by means of a 90 ° hybrid coupler (3 dB coupler). A cascading of several hybrid couplers is conceivable in order to increase the power signal.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims.

Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung nachfolgend erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the figures of the drawing. Show it:

1 eine erste Ausführungsform einer Plasmaversorgungseinrichtung mit zwei Halbbrücken; 1 a first embodiment of a plasma supply device with two half-bridges;

2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Kopplung mittels 3 dB-Koppler und der Kaskadierung mittels 3 dB-Koppler. 2 a schematic representation to illustrate the coupling by means of 3 dB coupler and the cascading by means of 3 dB coupler.

In der 1 ist eine Plasmaversorgungseinrichtung 10 gezeigt, die zwei Halbbrücken 11, 12 aufweist. Jede Halbbrücke 11, 12 weist zwei GaN-Halbleiterschaltelemente 13–16 mit jeweils zugeordnetem Treiber 17–20 auf. Beispielhaft ist für die Ansteuerung des Halbleiterschaltelements 13 ein Gate-Übertrager 43 dargestellt, der an den Treiber 17 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 44 des Gate-Übertragers 43 bildet zusammen mit der Eingangskapazität des Halbleiterschaltelements 13 einen Schwingkreis. Zeichnerisch nicht dargestellt, jedoch denkbar ist es, entsprechende Gate-Übertrager 43 auch für die anderen Halbleiterschaltelemente 14–16 einzusetzen.In the 1 is a plasma supply device 10 shown the two half-bridges 11 . 12 having. Every half bridge 11 . 12 has two GaN semiconductor switching elements 13 - 16 with each assigned driver 17 - 20 on. An example is for the control of the semiconductor switching element 13 a gate transformer 43 shown to the driver 17 connected. The secondary winding 44 of the gate transformer 43 forms together with the input capacitance of the semiconductor switching element 13 a resonant circuit. Drawing not shown, but it is conceivable corresponding gate transformer 43 also for the other semiconductor switching elements 14 - 16 use.

Die Halbleiterschaltelemente 13, 14 bilden eine Halbbrücke 11, genauso wie die Halbleiterschaltelemente 15, 16. Die Mittelpunkte M1, M2 der Halbbrücken 11, 12 sind über einen Ausgangsübertrager 26 mit einer lediglich schematisch angedeuteten Plasmalast 27 verbunden. Die Halbbrücken 11, 12, bestehend aus den Halbleiterschaltelementen 13, 14 bzw. 15, 16, sind jeweils an den positiven Anschluss 28 und negativen Anschluss 29 einer DC-Leistungsversorgung angeschlossen. Die beiden Halbbrücken 11, 12 bilden zusammen eine Vollbrücke und damit einen Klasse-D-Verstärker für Hochfrequenz.The semiconductor switching elements 13 . 14 form a half bridge 11 , as well as the semiconductor switching elements 15 . 16 , The midpoints M1, M2 of the half bridges 11 . 12 are via an output transformer 26 with a merely schematically indicated plasmalast 27 connected. The half bridges 11 . 12 consisting of the semiconductor switching elements 13 . 14 respectively. 15 . 16 , are each to the positive terminal 28 and negative connection 29 connected to a DC power supply. The two half bridges 11 . 12 together form a full bridge and thus a Class D amplifier for high frequency.

In der 2 ist ein Teil einer Plasmaversorgungseinrichtung 60 gezeigt. Die Plasmaversorgungseinrichtung 60 weist eine zentrale Steuer- und/oder Regeleinrichtung 59 auf. An die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 59 sind vier HF-Verstärker 61–64 angeschlossen. Der HF-Verstärker 61 ist detaillierter dargestellt. Daraus ergibt sich, dass jeder HF-Verstärker 61–64 zwei Halbbrücken 65–72 mit zwei GaN-Halbleiterschaltelementen 13–16 aufweisen. Jeweils zwei HF-Verstärker 61–64 sind auf einen Hybridkoppler, insbesondere 3 dB-Koppler, 73, 74 geschaltet. In einer nächsten Stufe sind jeweils zwei 3 dB-Koppler 73, 74 auf einen 3 dB-Koppler 75 geschaltet. Am Ausgang 92 des 3 dB-Kopplers 75 liegt die HF-Leistung, die der Plasmalast 77 zugeführt werden kann, an. Diese Leistung wird durch eine Messeinrichtung 93 erfasst und an die Regel- und/oder Steuereinrichtung 59 oder eine Auswerteeinrichtung 58 die Bestandteil der Regel- und/oder Steuereinrichtung sein kann, übergeben.In the 2 is a part of a plasma supply device 60 shown. The plasma supply device 60 has a central control and / or regulating device 59 on. To the control and / or regulating device 59 are four RF amplifiers 61 - 64 connected. The RF amplifier 61 is shown in more detail. It follows that every RF amplifier 61 - 64 two half-bridges 65 - 72 with two GaN semiconductor switching elements 13 - 16 exhibit. Two HF amplifiers each 61 - 64 are on a hybrid coupler, in particular 3 dB coupler, 73 . 74 connected. In a next stage there are two 3 dB couplers each 73 . 74 on a 3 dB coupler 75 connected. At the exit 92 of the 3 dB coupler 75 is the RF power, which is the plasma load 77 can be supplied to. This power is provided by a measuring device 93 recorded and to the control and / or control device 59 or an evaluation device 58 which may be part of the control and / or control device passed.

Aus der 2 ergibt sich somit, dass die Ausgangsleistungen zweier HF-Verstärker 61–64 über einen 3-dB-Koppler 73, 74 gekoppelt werden können und dass mehrere 3-dB-Koppler 73, 74, 75 kaskadiert eingesetzt werden können, um eine Vergrößerung der maximalen einer Plasmalast zur Verfügung gestellten Leistung zu erreichen.From the 2 thus results that the output powers of two RF amplifiers 61 - 64 via a 3 dB coupler 73 . 74 can be coupled and that multiple 3 dB coupler 73 . 74 . 75 cascaded to achieve an increase in the maximum power provided to a plasma load.

Claims (31)

Plasmaversorgungseinrichtung (10, 60) zur Leistungsversorgung eines Plasmaprozesses, insbesondere eines Plasmabearbeitungsprozesses oder eines Gaslasers, mit einer Leistung > 500 W bei einer Frequenz im Bereich 1–1000 MHz, mit zumindest einem HF-Verstärker (61–76), der wenigstens ein GaN-Halbleiterschaltelement (13–16) aufweist.Plasma supply device ( 10 . 60 ) for powering a plasma process, in particular a plasma processing process or a gas laser, with a power> 500 W at a frequency in the range 1-1000 MHz, with at least one RF amplifier ( 61 - 76 ) comprising at least one GaN semiconductor switching element ( 13 - 16 ) having. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (61–76) als Schaltverstärker ausgebildet ist.Plasma supply device according to claim 1, characterized in that the amplifier ( 61 - 76 ) is designed as a switching amplifier. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Messeinrichtung (93), insbesondere ein Richtkoppler oder eine Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtung, zur Ermittlung der mittels des Leistungssignals an das Plasma gelieferten Vorwärtsleistung und/oder der vom Plasma reflektierten Rückwärtsleistung vorgesehen ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measuring device ( 93 ), in particular a directional coupler or a current and / or voltage measuring device, is provided for determining the forward power delivered to the plasma by means of the power signal and / or the reverse power reflected by the plasma. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinrichtung (58) zur Bestimmung der Phase zwischen Vorwärtsleistung und Rückwärtsleistung oder zwischen Strom und Spannung vorgesehen ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that an evaluation device ( 58 ) is provided for determining the phase between forward power and reverse power or between current and voltage. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verstärker (61–76) zur Erzeugung des Leistungssignals vorgesehen sind und die von den Verstärkern (61–76) erzeugten Signale mittels eines 90°-Hybridkopplers (77–90) gekoppelt werden.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of amplifiers ( 61 - 76 ) are provided for generating the power signal and that of the amplifiers ( 61 - 76 ) generated by means of a 90 ° hybrid coupler ( 77 - 90 ). Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsversorgung des Plasmabearbeitungsprozesses oder des Gaslasers bei einer Frequenz von 1 bis 200 MHz vorgesehen ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply of the plasma processing process or the gas laser is provided at a frequency of 1 to 200 MHz. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das GaN-Halbleiterschaltelement als GaN-HEMT ausgebildet ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the GaN semiconductor switching element is designed as a GaN HEMT. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der GaN-HEMT als ein n-Kanal-MESFET ausgebildet ist.Plasma supply device according to claim 7, characterized in that the GaN HEMT is formed as an n-channel MESFET. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der GaN-HEMT als ein n-Kanal-MISFET ausgebildet ist.Plasma supply device according to claim 7, characterized in that the GaN HEMT is formed as an n-channel MISFET. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Klasse-D Verstärker mit einer aus GaN-Halbleiterschaltelementen (13–16) aufgebauten Schaltbrücke (11, 12) aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a class D amplifier with one of GaN semiconductor switching elements ( 13 - 16 ) constructed switching bridge ( 11 . 12 ) having. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung eine aus GaN-Halbleiterschaltelementen aufgebaute Vollbrücke aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a built-up of GaN semiconductor switching elements full bridge. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedem GaN-Halbleiterschaltelement (13–16) ein Treiber (17–20) zugeordnet ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims 10 or 11, characterized in that each GaN semiconductor switching element ( 13 - 16 ) a driver ( 17 - 20 ) assigned. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Ansteuersignalgenerator aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a drive signal generator. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuersignalgenerator einen Phasenschieber aufweist.Plasma supply device according to claim 13, characterized in that the drive signal generator comprises a phase shifter. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuersignalgenerator einen Oszillator aufweist.Plasma supply device according to claim 13 or 14, characterized in that the drive signal generator comprises an oscillator. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuersignalgenerator einen Signalformer aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that the drive signal generator has a signal shaper. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Kondensator zur Befreiung des Ausgangssignals von Gleichspannungsanteilen aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a capacitor for the liberation of the output signal of DC voltage components. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Klasse-E-Schaltverstärker aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a class E switching amplifier. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung ein resonantes Ausgangsnetzwerk mit einer ausgangsseitigen Kapazität aufweist.Plasma supply device according to claim 17, characterized in that the plasma supply device has a resonant output network with an output-side capacitance. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung eine modifizierte Klasse-E-Topologie mit zwei im Gegentakt betriebenen Verstärkerstufen aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a modified class E topology with two push-pull amplifier stages. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung mehrere Verstärker aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a plurality of amplifiers. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen 90° Hybrid Koppler aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a 90 ° hybrid coupler. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung eine Kaskadierung mehrerer 90° Hybrid Koppler aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a cascading of a plurality of 90 ° hybrid couplers. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung mehrere Verstärker und einen die mehreren Verstärker individuell ansteuernden Ansteuersignalgenerator aufweist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a plurality of amplifiers and a control signal generator individually controlling the plurality of amplifiers. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Plasmaversorgungseinrichtung einen Resonanzkreis aufweist, wobei die Gate Kapazität des GaN-Halbleiterschaltelements einen Bestandteil des Resonanzkreises bildet.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a resonant circuit, wherein the gate capacitance of the GaN semiconductor switching element forms a part of the resonant circuit. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streuinduktivität eines Gate-Übertragers (43) als Bestandteil des Resonanzkreises vorgesehen ist.Plasma supply device according to claim 24, characterized in that a leakage inductance of a gate transformer ( 43 ) is provided as part of the resonant circuit. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Gate-Übertrager aufweist, der an einen Treiber (17) angeschlossen ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a gate transformer which is connected to a driver ( 17 ) connected. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung einen Gate-Übertrager (43) aufweist, dessen Sekundärwicklung (44) zusammen mit der Eingangskapazität des Halbleiterschaltelements (13) einen Schwingkreis bildet.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device comprises a gate transformer ( 43 ), whose secondary winding ( 44 ) together with the input capacitance of the semiconductor switching element ( 13 ) forms a resonant circuit. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung eine Brückenschaltung aufweist, mi deren Mittelpunkte (M1, M2) die Plasmalast (27) über einen Ausgangsübertrager (26) verbunden ist.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a bridge circuit, mi centers (M1, M2), the plasma load ( 27 ) via an output transformer ( 26 ) connected is. Plasmaversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaversorgungseinrichtung eine zentrale Steuer- und/oder Regeleinrichtung (59) und zumindest vier HF-Verstärker (61–64) aufweist, die selbst mehrere GaN-Halbleiterschaltelemente aufweisen, von denen je zwei auf je einen Hybridkoppler (73, 74) geschaltet sind, und wobei die wenigstens zwei Hybridkoppler (73, 74) auf einen 3 dB Koppler (75) geschaltet sind.Plasma supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma supply device has a central control and / or regulating device ( 59 ) and at least four RF amplifiers ( 61 - 64 ), which themselves have a plurality of GaN semiconductor switching elements, of which two each on a hybrid coupler ( 73 . 74 ), and wherein the at least two hybrid couplers ( 73 . 74 ) to a 3 dB coupler ( 75 ) are switched. Plasmaversorgungseinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (59) und eine Messeinrichtung (93) zur Erfassung der Leistung am 3 dB Koppler (75) und zur Übergabe an die Regel- und/oder Steuereinrichtung (59) vorgesehen ist.Plasma supply device according to claim 29, characterized in that a regulating and / or control device ( 59 ) and a measuring device ( 93 ) for detecting the power at the 3 dB coupler ( 75 ) and for transfer to the control and / or control device ( 59 ) is provided.
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