WO2012142998A1 - Verfahren zur impedanzanpassung und hochfrequenz-leistungsversorgung - Google Patents

Verfahren zur impedanzanpassung und hochfrequenz-leistungsversorgung Download PDF

Info

Publication number
WO2012142998A1
WO2012142998A1 PCT/DE2012/000393 DE2012000393W WO2012142998A1 WO 2012142998 A1 WO2012142998 A1 WO 2012142998A1 DE 2012000393 W DE2012000393 W DE 2012000393W WO 2012142998 A1 WO2012142998 A1 WO 2012142998A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
frequency
demodulation
power supply
modulation
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000393
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bock
Michael Glück
Florian Maier
Original Assignee
Hüttinger Elektronic Gmbh + Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hüttinger Elektronic Gmbh + Co. Kg filed Critical Hüttinger Elektronic Gmbh + Co. Kg
Priority to EP12722278.4A priority Critical patent/EP2700163A1/de
Priority to CN201280030006.2A priority patent/CN103765772B/zh
Publication of WO2012142998A1 publication Critical patent/WO2012142998A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits
    • H05H2242/26—Matching networks

Definitions

  • the invention relates to a method for impedance matching a
  • RF Radio frequency
  • the invention relates to a high frequency (RF) - power supply.
  • the surface treatment of workpieces by means of plasma and gas lasers are industrial processes, in which in particular in a plasma chamber, a plasma with direct current or with a
  • the plasma chamber is connected via other electronic components, such as coils, capacitors, cables or transformers, to a high-frequency Power supply (HF generator) connected.
  • HF generator high-frequency Power supply
  • these further components may represent oscillating circuits, filters or impedance matching circuits.
  • the plasma process has the problem that the electrical load impedance of the plasma chamber (the plasma) that occurs during the process depends on the conditions in the plasma chamber and can vary widely. In particular, the properties of workpiece, electrodes and gas ratios are included.
  • High frequency power supplies have a limited operating range with respect to the impedance of the connected electrical load. If the load impedance leaves a permissible range, the high-frequency power supply may be damaged or even destroyed.
  • Either the impedance matching circuits are fixed and have a given transformation effect, ie consist of electrical components, in particular coils and capacitors, which are not changed during operation. This is especially with always constant operation, such. B. in a gas laser, useful.
  • impedance matching circuits are known in which at least part of the components of the impedance matching circuits are mechanically variable. For example, are motorized
  • Rotary capacitors whose capacitance value can be changed by the arrangement of the capacitor plates is changed relative to each other.
  • impedance matching networks often can not provide a sufficiently fast response to a change in load impedance.
  • Object of the present invention is to provide a method and a
  • Modulation signal of a modulation frequency b Detection of a power reflected by the load in
  • Modulation frequency which preferably deviates from the frequency of the RF power signal, in particular significantly, modulated, so shows the reflected at the plasma chamber and the plasma RF varnishsigna! an amplitude modulation.
  • an impedance matching signal in particular a
  • DC voltage can be obtained, which can be used directly for driving an impedance matching network or for influencing the frequency of the high-frequency power signal.
  • a very fast impedance matching can be performed.
  • signed impedance matching signal thus directly indicates in which direction a change of either the impedance of an impedance matching network or the frequency of the high frequency power signal must occur. For impedance matching, therefore, no further algorithms or evaluation units are necessary.
  • the signal related to the power reflected by the load may be a signal generated by a directional coupler. It may also be a signal present at a port of a coupler, in particular a hybrid chopper, as it is used to combine several
  • High frequency generators used is measured.
  • This can in particular be a port of a 3dB hybrid coupler, on which a
  • Compensation resistance is connected. It can be used in the most diverse places of high frequency generators or in
  • Impedance matching circuits are obtained. For example, from a DC power supply of one or more high-frequency generators or a bias voltage measurement of an impedance matching circuit.
  • a DC power supply of one or more high-frequency generators or a bias voltage measurement of an impedance matching circuit For example, when two high-frequency generators are operated with different phase angles and the coupler combining the powers combines the power in a phase-dependent manner, many possibilities of simple current or voltage measurement without a directional coupler result in a power reflected from the load
  • the modulation frequency may be smaller, in particular significantly smaller, for example more than 10 or 100 times smaller than the frequency of the high-frequency power signal.
  • the method can be simplified if the demodulation signal used is a signal which has the same frequency as the modulation signal. The method can be carried out particularly simply if the demodulation takes place with the modulation signal.
  • the demodulated signal can be filtered, in particular
  • High frequency source or an impedance matching network can be supplied.
  • the modulation signal can basically any waveforms
  • accept Preferably, however, it is sinusoidal or rectangular.
  • the detected signal or the signal obtained from the detected signal can be homodyne or heterodyne demodulated.
  • a Local Oscillator (LO) frequency is preferably used for demodulation, which may differ from the frequency of the high-frequency power signal by a few 100 kHz.
  • the amplitude modulated detected signal is converted directly to a low frequency range.
  • the signal with the local oscillator frequency can be the modulation signal.
  • a heterodyne demodulation of an amplitude modulated Signal with the modulation signal as Local Oscillator results in a signal whose sign and amplitude is directly the control variable for the frequency in the direction of a better adaptation.
  • the local oscillator and the RF signal have the same frequency. If on the hormodyne
  • the signal filtering can be done on the lower intermediate frequency. This can be done on a
  • the detected signal or the signal obtained from the detected signal is demodulated complex. This means that it demodulates with two demodulation signals which are shifted in phase by 90 °. Also from this can the
  • Phase relationship between the amplitude modulated signal and the modulation signal can be determined. In addition, more can
  • Resistance level the electrical distance to the plasma chamber and harmonics as a sign of a kinked trajectory, be determined.
  • the demodulation of the detected signal or of the signal obtained from the detected signal can take place in several stages.
  • the detected signal or the signal obtained from the detected signal Signal are demodulated with a first demodulation signal and the demodulated signal is demodulated with a second demodulation signal.
  • first a homodyne demodulation can be performed and then a complex demodulation can be performed.
  • the complex demodulation can still be multi-level, so that in the end information is obtained that indicates how much the frequency of the high-frequency power signal must be changed and in which direction the frequency must be changed in order to improve the adaptation.
  • the detected signal is demodulated with a first and a second demodulation signal.
  • the first and second demodulation signal can differ only in the phase position.
  • the first and second demodulation signals may have the same frequency and / or signal shape, but be out of phase with each other.
  • the first demodulation signal may have the frequency of the RF power signal and the second demodulation signal may have the frequency of the modulation signal.
  • the stroke of the modulation signal can be adjusted.
  • the fundamental frequency of the power signal can be adjusted. For example, initially a relatively large stroke can be selected, which is then reduced with better adaptation.
  • a modulation frequency of 10 kHz and a stroke of 100 kHz can be used. The snapping into local minima The adaptation can be achieved by an initially higher stroke of the
  • a high frequency source or a
  • Impedance matching network are driven with the impedance matching signal.
  • Control signals (the impedance matching signal) immediately one
  • VCO Voltage Controled Oscillator
  • DDS component Demodulation does not require better / bad decisions.
  • each excitation frequency can have its own modulation frequency. These are then independently demodulated simultaneously.
  • RF radio frequency
  • Modulation signal input and a demodulator having a power related to a load reflected from the load Detection signal or signal derived therefrom and a
  • Demodulationssignal are supplied.
  • the frequency modulation of the output signal of the RF source produces a reflected power signal which is not only frequency modulated but also amplitude modulated.
  • This signal or a signal related thereto may be first demodulated such that the high frequency component is removed.
  • the envelope of the amplitude-modulated signal is obtained. It is a signal with, the frequency of the modulation signal.
  • This signal thus obtained can then be further demodulated in order to generate therefrom an impedance matching signal which can directly drive the HF source.
  • the impedance matching signal may cause the frequency of the RF source to be changed.
  • at least one direction in the complex resistance plane can be varied, which also leads to a change in the (absolute) adaptation.
  • Frequency change can be done very quickly, especially faster than a change in the impedance of a
  • the reflected power signal instead of directly detecting the reflected power signal, it is also possible to detect another quantity related to the reflected power, for example, the sum or difference of the DC current consumption of a full bridge driven by the RF source ,
  • the DC current consumption depends on the load angle of the reflected power. It is therefore possible to detect the modulation frequency on the sum, the sum of the squares or the difference (possibly the squares) of the DC current consumption of the full bridges. This gives one
  • a signed DC voltage can be obtained as impedance matching signal.
  • the high-frequency component of the detected signal can be removed by the first demoduator.
  • the second demodiator a mixture of the thus obtained signal with a demodulation signal, which the
  • Modulation signal can be performed in order to obtain an impedance matching signal.
  • a capacitor may be arranged between the first and second Demoduiator. This allows the DC component of the first
  • At least one demodiator can be designed as a complex demoduator.
  • Phase change member may be arranged. This has particular advantages when the detected signal in two different
  • Demodulators each with the frequency of the RF power signal is demodulated.
  • a Demoduiator can then the RF power signal be fed directly, while the other demodulator, the RFquipsigna! is supplied after a caused by the phase change element phase shift. This can be used to determine the coordinates of a complex pointer that indicate how the fitting must be modified to minimize the reflected power.
  • a microprocessor may be provided to which the output of a demodulator is supplied.
  • the microprocessor can calculate how much and in which direction the frequency of the RF power signal needs to be changed for better matching.
  • Impedance matching can be performed when the RF source is a VCO or DDS.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a high-frequency power supply
  • Fig. 2a shows a high frequency power signal appearing at point A of Fig. 1;
  • Fig. 2b is related to the reflected power
  • FIG. 2c shows the demodulated signal of FIG. 2b
  • FIG. 2d shows the signal of FIG. 2c after removal of a DC component
  • FIG. 2f shows a signal demodulated with the modulation signal
  • FIG. Fig. 2g an impedance matching signal
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a high-frequency power supply
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a high-frequency power supply.
  • FIG. 1 shows a high-frequency power supply 10 which has an HF source 11.
  • the RF source 11 which is designed as a so-called VCO, a high-frequency power signal is generated.
  • this is supplied to an amplifier 12 and passed via an impedance matching network 13 to a plasma chamber 14, where a plasma is generated with the aid of the RF power signal.
  • the high-frequency power supply 10 also has a
  • Modulation signal generator 15 which generates a modulation signal.
  • the modulation signal generator 15 is in the embodiment as
  • Component of the RF power supply 10 shown. However, it is also conceivable to provide a separate modulation signal generator 15, which is arranged externally. In this case, the RF power supply 10 would have a modulation signal input.
  • the modulation signal is supplied via an adder 16 of the RF source 11.
  • the output signal at the point A of the RF source 11 is therefore a frequency-modulated signal.
  • a signal as it appears at point A is shown by way of example in FIG. 2a.
  • the frequency modulated RF power signal is dependent on the
  • This reflected RF power signal can by a measuring device 17, which in the embodiment as a directional coupler
  • a signal B related to the reflected power is output by the measuring device 17.
  • a signal B related to the reflected power is shown in FIG. 2b
  • Demodulator 18 which is designed as a diode supplied.
  • the first demodulator 18 thus obtains the envelope of the signal of FIG. 2b and removes the high-frequency component of the signal B.
  • the signal which is present at location C is shown in FIG. 2c.
  • the signal at point C is a Signal is, which has the frequency of the frequency modulation according to the signal of Figure 2a.
  • the signal 2c has the frequency of the modulation signal.
  • the signal shown in Figure 2c is interpreted as a signal related to the reflected power.
  • This signal is supplied to a capacitor 19, whereby the
  • This signal which in turn can be regarded as a signal related to the reflected power, is supplied to a second demodulator 20.
  • This signal is a
  • Impedanzanpassungssignal which is the adder 16 supplied.
  • the signal G is a DC signal slowly changing with the impedance matching. As a result, thus the modulation signal is shifted, which in turn has an influence on the frequency of the RF power signal, which is output at the point A. Characterized in that in the second demodulator 20 a phase-faithful demodulation is performed, arises at the point G a
  • the modulation signal is shifted positively or negatively, indicating the direction of the frequency change (higher or lower frequency) of the RF power signal.
  • the magnitude of the DC voltage indicates which measure, i. E. how much the frequency of the high-frequency power signal is changed.
  • FIG. 3 shows an alternative exemplary embodiment of an RF power supply 30. Elements corresponding to those of FIG. 1 are identified by the same reference numerals. in the
  • the signal related to the reflected power output from the measuring device 17 is demodulated in a first demodulator 31 and a second demodulator 32.
  • a mixture with that of the HF source 11 takes place
  • the second demodulator 32 a mixture with the phase-shifted by a phase change member 33 RF power signal.
  • the phase change member 33 causes a phase shift of 90 °. It is then a complex demodulation.
  • the signal output by the measuring device 17 is therefore demodulated with signals having the same frequency.
  • Demodulators 31, 32 thus becomes a homodyne demodulation
  • the output signals of the demodulators 31, 32 are supplied to a first Ausireglied 34, where from the output signals of the
  • Demodulators 31, 32, the amount r and the phase cp of the output signal of the measuring device 17 are determined.
  • the amount r is supplied via an optional capacitor 35 to a third demodulator 36 and a fourth demodulator 37.
  • the demodulator 36 is further the modulation signal of the
  • the demodulated signals are in turn supplied to a second evaluation unit 39, where the magnitude and phase of the output signal of the evaluation unit 34 are determined. These values are fed to a microprocessor 40 which inputs
  • Impedanzanpassungssignal generated which in turn is supplied to the adder 16.
  • the amount r determined in the evaluation unit 39 indicates how large the impedance matching signal is and indicates the phase ⁇ in which
  • Microprocessor 40 in turn outputs a signed DC signal as an impedance matching signal.
  • the impedance matching signal may be supplied to the impedance matching network 13.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an RF power supply 50.
  • Output signal of the RF source 11 is supplied to an amplifier 51, which is a first, designed in particular as a full bridge power unit 52 and a second, also preferably designed as a full bridge
  • Power unit 53 has. Both power units 52, 53 are connected to a DC supply 54. Furthermore, both
  • Power units 52, 53 are fed to a power coupler 56, which couples the power as a function of the phase position of the output signals of the power units 52, 53 and then via the
  • the sum and / or difference of the DC current consumption of the power units 52, 53 thus depends on the reflected power.
  • the signals related to the reflected power are supplied to an evaluation unit 59, where the sum, sum of squares, difference or difference of the squares of the DC current consumption are determined.
  • the sum of the DC power consumption is fed to a first demodulator 60 and the
  • Difference of power consumption a second demodulator 61.
  • the two demodulators 60, 61 is still used as a demodulation or
  • Microprocessor 62 is supplied, which consists of the demodulated signals
  • Impedanzanpassungssignal generated which is the adder 16 and / or the impedance matching network 13 is supplied.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Impedanzanpassung einer Hochfrequenz (HF)-Leistungsversorgung (10, 30, 50) an eine Last (14), umfasst die Verfahrensschritte: a. Frequenzmodulation eines HF-Leistungssignals mit einem Modulationssignal (E) einer Modulationsfrequenz; b. Detektion eines mit der von der Last reflektierten Leistung in Beziehung stehenden Signals (B); c. Demodulation des detektierten Signals (B) oder eines aus dem detektierten Signal gewonnenen Signals (C, D) mit einem Demodulationssignal einer Demodulationsfrequenz; d. Erzeugen eines Impedanzanpassungssignals (G) aus dem demodulierten Signal (F).

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren zur Impedanzanpassung und Hochfrequenz- Leistungsversorgung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Impedanzanpassung einer
Hochfrequenz (HF)-Leistungsversorgung an eine Last.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Hochfrequenz (HF)- Leistungsversorgung.
Die Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit Hilfe von Plasma sowie 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.
Die Plasmakammer wird über weitere elektronische Bauteile, wie Spulen, Kondensatoren, Leitungen oder Transformatoren, an eine Hochfrequenz- Leistungsversorgung (HF-Generator) angeschlossen. Diese weiteren Bauteile können Schwingkreise, Filter oder Impedanzanpassungsschaltungen darstellen.
Der Plasmaprozess hat das Problem, dass die elektrische Lastimpedanz der Plasmakammer (des Plasmas), 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.
Hochfrequenz-Leistungsversorgungen weisen einen eingeschränkten Arbeitsbereich bezüglich der Impedanz der angeschlossenen elektrischen Last auf. Verlässt die Lastimpedanz einen zulässigen Bereich, kann es zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung der Hochfrequenz- Leistungsversorgung kommen.
Aus diesem Grund ist in der Regel eine Impedanzanpassungsschaltung (Matchbox) erforderlich, die die Impedanz der Last auf eine
Nennimpedanz des Generatorausgangs (häufig 50 Ω) transformiert. Bei Fehlanpassung kann nicht die volle Leistung an die Last geliefert werden. Stattdessen wird ein Teil der Leistung reflektiert. Im Bereich der
Nennimpedanz gibt es einen Impedanzbereich, also einen Bereich transformierter Lastimpedanzen, in dem die Hochfrequenz- Leistungsversorgung stabil arbeitet und nicht beschädigt wird. Ist die transformierte Lastimpedanz außerhalb dieses Nennimpedanzbereichs, so kann es aufgrund reflektierter Leistung zu Beschädigungen und
Instabilitäten der Hochfrequenz-Leistungsversorgung kommen.
Es sind unterschiedliche Impedanzanpassungsschaltungen bekannt.
Entweder 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.
Problematisch an den bekannten Impedanzanpassungsnetzwerken ist, dass die Nachführung der Impedanzanpassung häufig relativ langsam erfolgt, beispielsweise weil zunächst Motoren angesteuert werden müssen, die dann wieder Kondensatorplatten in die richtige Position bringen müssen. Der Zustand, insbesondere die Impedanz, eines Plasmas ändert sich zuweilen jedoch sehr schnell. Mit herkömmlichen
Impedanzanpassungnetzwerken kann daher häufig keine ausreichend schnelle Reaktion auf eine Änderung der Lastimpedanz durchgeführt werden. Außerdem ist häufig nicht bekannt, wie die Anpassung geändert werden muss, um die reflektierte Leistung zu minimieren und ob ein lokales oder ein globales Minimum der reflektierten Leistung erreicht wurde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Hochfrequenz-Leistungsversorgung bereitzustellen, mit denen eine schnelle Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz der HF- Leistungsversorgung an die Impedanz einer Last erfolgen kann. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Impedanzanpassung einer Hochfrequenz (HF)-Leistungsversorgung an eine Last, mit den Verfahrensschritten:
a Frequenzmodulation eines HF-Leistungssignals mit einem
Modulationssignal einer Modulationsfrequenz; b Detektion eines mit der von der Last reflektierten Leistung in
Beziehung stehenden Signals; c Demodulation des detektierten Signals oder eines aus dem
detektierten Signal gewonnen Signals mit einem
Demodulationssignal einer Demodulationsfrequenz; d Erzeugen eines Impedanzanpassungssignals aus dem
demodulierten Signal
Wird das HF-Leistungssignal mit einem Modulationssignal einer
Modulationsfrequenz, die vorzugsweise von der Frequenz des HF- Leistungssignals, insbesondere signifikant, abweicht, moduliert, so zeigt das an der Plasmakammer bzw. dem Plasma reflektierte HF- Leistungssigna! eine Amplitudenmodulation. Durch die Demodulation dieses amplitudenmodulierten Signals oder eines davon abhängigen Signals kann ein Impedanzanpassungssignal, insbesondere eine
Gleichspannung erhalten werden, die unmittelbar zur Ansteuerung eines Impedanzanpassungsnetzwerks oder zur Beeinflussung der Frequenz des Hochfrequenz-Leistungssignals verwendet werden kann. Insbesondere durch eine Veränderung der Frequenz des Hochfrequenz-Leistungssignals kann eine sehr schnelle Impedanzanpassung durchgeführt werden. Gemäß einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass das
detektierte Signal oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal phasenrichtig demoduliert wird. Dadurch ergibt sich ein
Impedanzanpassungssignal mit richtigem Vorzeichen. Das
vorzeichenbehaftete Impedanzanpassungssignal gibt somit unmittelbar an, in welche Richtung eine Veränderung entweder der Impedanz eines Impedanzanpassungsnetzwerks oder der Frequenz des Hochfrequenz- Leistungssignals erfolgen muss. Zur Impedanzanpassung sind somit keine weiteren Algorithmen oder Auswerteeinheiten notwendig.
Das mit der von der Last reflektierten Leistung in Beziehung stehende Signal kann ein von einem Richtkoppler generiertes Signal sein. Es kann auch ein Signal sein, das an einem Port eines Kopplers, insbesondere Hybridkqpplers, wie er zum Kombinieren von Leistungen mehrerer
Hochfrequenzgeneratoren verwendet wird, gemessen wird. Dies kann insbesondere ein Port eines 3dB Hybridkopplers sein, an dem ein
Ausgleichswiderstand angeschlossen ist. Es kann an den verschiedensten Stellen von Hochfrequenzgeneratoren oder in
Impedanzanpassungsschaltungen gewonnen werden. Beispielsweise aus einer DC-Stromversorgung eines oder mehrerer Hochfrequenzgeneratoren oder einer Bias-Spannungsmessung einer Impedanzanpassungsschaltung. Insbesondere, wenn zwei Hochfrequenzgeneratoren mit unterschiedlicher Phasenlage betrieben werden und der Koppler, der die Leistungen kombiniert, die Leistungen phasenabhängig kombiniert, ergeben sich viele Möglichkeiten der einfachen Strom- oder Spannungsmessung ohne einen Richtkoppler, um ein mit der von der Last reflektierten Leistung in
Beziehung stehendes Signal zu generieren. Die Modulationsfrequenz kann kleiner insbesondere deutlich kleiner, beispielsweise mehr als 10 oder 100 mal kleiner als die Frequenz des Hochfrequenzleistungssignals sein.
Vereinfacht werden kann das Verfahren, wenn als Demodulationssignal ein Signal verwendet wird, das dieselbe Frequenz wie das Modulationssignal aufweist. Besonders einfach kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn die Demodulation mit dem Modulationssignal erfolgt. Eine
Frequenzänderung des Modulationssignals führt in diesem Fall
automatisch zu einer phasenrichtigen Frequenzänderung des
Demodulationssignals.
Das demodulierte Signal kann gefiltert werden, insbesondere
tiefpassgefiltert werden. Dadurch kann als Impedanzanpassungssignal eine Gleichspannung erzeugt werden, welches unmittelbar einer
Hochfrequenzquelle oder einem Impedanzanpassungsnetzwerk zugeführt werden kann.
Das Modulationssignal kann grundsätzlich beliebige Signalformen
annehmen. Vorzugsweise ist es jedoch sinus- oder rechteckförmig.
Das detektierte Signal oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal kann homodyn oder heterodyn demoduliert werden. Bei der heterodynen Demodulation wird zur Demodulation vorzugsweise eine Local Oscillator (LO)-Frequenz benutzt, die sich um einige 100 kHz von der Frequenz des Hochfrequenz-Leistungssignals unterscheiden kann. Bei der heterodynen Demodulation wird das amplitudenmodulierte detektierte Signal direkt auf einen Niederfrequenzbereich umgesetzt. Bei dem Signal mit der Local Oscillator-Frequenz kann es sich um das Modulationssignal handeln. Eine heterodyne Demodulation eines amplitudenmodulierten Signals mit dem Modulationssignal als Local Oscillator ergibt ein Signal, dessen Vorzeichen und Amplitude unmittelbar die Regelgröße für die Frequenz in Richtung einer besseren Anpassung ist.
Bei der homodynen Demodulation hingegen haben Local Oscillator und das HF-Signal die gleiche Frequenz. Wenn auf die hormodyne
Demodulation verzichtet wird, ist es wichtig, nicht nur die Amplitude sondern auch mindestens das Vorzeichen der Phasenbeziehung zum
Modulationssignal festzustellen.
Vor der Demodulation kann eine Mischung des detektierten Signals auf eine Zwischenfrequenz erfolgen. Dadurch wird die Verstärkung und
Filterung des detektierten Signals erleichtert. Die Signalfilterung kann auf der niedrigeren Zwischenfrequenz erfolgen. Dadurch kann auf ein
Festfrequenzfilter zurückgegriffen und der Aufbau der
signalverarbeitenden Elemente vereinfacht werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das detektierte Signal oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal komplex demoduliert wird. Das bedeutet, dass mit zwei Demodulationssignalen demoduliert wird, die in der Phase um 90° verschoben sind. Auch daraus kann die
Phasenbeziehung zwischen dem amplitudenmodulierten Signal und dem Modulationssignal ermittelt werden. Darüber hinaus können weitere
Einzelheiten, wie Richtung der Trajektorie in der komplexen
Widerstandsebene, die elektrische Entfernung zur Plasmakammer und Oberwellen als Zeichen einer geknickten Trajektorie, ermittel werden.
Die Demodulation des detektierten Signals oder des aus dem detektierten Signal gewonnenen Signals kann mehrstufig erfolgen. Beispielsweise kann das detektierte Signal oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal mit einem ersten Demodulationssignal demoduliert werden und das demodulierte Signal mit einem zweiten Demodulationssignal demoduliert werden. Beispielsweise kann zunächst eine homodyne Demodulation durchgeführt werden und anschließend eine komplexe Demodulation durchgeführt werden. Die komplexe Demodulation kann dabei noch mehrstufig sein, so dass am Ende eine Information gewonnen wird, die angibt, wie stark die Frequenz des Hochfrequenz-Leistungssignals geändert werden muss und in welche Richtung die Frequenz geändert werden muss, um die Anpassung zu verbessern.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das detektierte Signal mit einem ersten und einem zweiten Demodulationssignal demoduliert wird. Dabei können sich das erste und zweite Demodulationssignal lediglich in der Phasenlage unterscheiden. Insbesondere können das erste und zweite Demodulationssignal dieselbe Frequenz und/oder Signalform aufweisen, jedoch zueinander phasenverschoben sein.
Weiterhin können die Frequenzen des ersten und zweiten
Demodulationssignals verschieden sein. Beispielsweise kann das erste Demodulationssignal die Frequenz des HF-Leistungssignals aufweisen und das zweite Demodulationssignal kann die Frequenz des Modulationssignals aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hub des Modulationssignals eingestellt werden. Durch den Hub des Modulationssignals kann die Grundfrequenz des Leistungssignals verstellt werden. Beispielsweise kann zunächst ein relativ großer Hub gewählt werden, der dann bei besserer Anpassung verringert wird. Insbesondere kann bei einem HF-Leistungssignal mit einer Grundfrequenz von 13,56 MHz eine Modulationsfrequenz von 10 kHz und ein Hub von 100 kHz verwendet werden. Das Einrasten in lokale Minima der Anpassung lässt sich durch einen zunächst höheren Hub des
Modulationssignals vermeiden, der die Minima überfährt. Bei besser werdender Anpassung kann der Hub vermindert werden.
Wie bereits erwähnt, kann eine Hochfrequenzquelle oder ein
Impedanzanpassungsnetzwerk mit dem Impedanzanpassungssignal angesteuert werden. Insbesondere können die tiefpassgefilterten
Regelsignale (das Impedanzanpassungssignal) unmittelbar einem
spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage Controlied Oscillator VCO) oder DDS-Baustein zugeführt werden. Durch die Demodulation sind keine besser/schlechter Entscheidungen notwendig. Ein DDS Baustein
bezeichnet einen integrierten Schaltkreis, der die komplette Hardware eines Synthesizers nach dem "Direct Digital Synthesis" oder "direkte digitale Synthese"- erfahren realisiert. Dies Verfahren wird in der digitalen Signalverarbeitung zur Erzeugung periodischer, bandbegrenzter Signale mit praktisch beliebig feiner Frequenzauflösung genutzt.
Sind mehrere Anregungsfrequenzen beteiligt (mehrere HF- Leistungssignale), kann jede ihre eigene Modulationsfrequenz bekommen. Diese sind dann unabhängig voneinander gleichzeitig demodulierbar.
Gleiches gilt für die gleichzeitige Modulation anderer Parameter. Dadurch können mehrere HF-Quellen an einer Plasmakammer, die Vollbrücken einer HF-Quelle oder weitere prozessrelevante Einflüsse unabhängig voneinander moduliert und orthogonal demoduliert werden.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Hochfrequenz (HF)- Leistungsversorgung mit einer HF-Quelle, einem mit der HF-Quelle verbundenen Modulationssignalgenerator oder einem
Modulationssignaleingang und einem Demodulator, dem ein mit einem von der Last reflektierten Leistung in Beziehung stehendes Detektionssignal oder daraus gewonnenes Signal und ein
Demodulationssignal zugeführt sind. Durch die Frequenzmodulation des Ausgangssignals der HF-Quelle entsteht ein reflektiertes Leistungssignal, welches nicht nur frequenzmoduliert sondern auch amplitudenmoduliert ist. Dieses Signal oder ein damit in Beziehung stehendes Signal kann zunächst derart demoduliert werden, dass der Hochfrequenzanteil entfernt wird. Insbesondere wird die Hüllkurve des amplitudenmoduiierten Signals gewonnen. Es handelt sich dabei um ein Signal mit, der Frequenz des Modulationssignals. Dieses so gewonnene Signal kann dann weiter demoduliert werden, um daraus ein Impedanzanpassungssignal zu generieren, welches unmittelbar die HF-Quelle ansteuern kann.
Insbesondere kann das Impedanzanpassungssignal bewirken, dass die Frequenz der HF-Quelle verändert wird. Dadurch kann zumindest eine Richtung in der komplexen Widerstandsebene variiert werden, was auch zu einer Veränderung der (absoluten) Anpassung führt. Eine
Frequenzänderung kann sehr schnell durchgeführt werden, insbesondere schneller als eine Veränderung der Impedanz eines
Impedanzanpassungsnetzwerks.
Anstatt das Signal der reflektierten Leistung unmittelbar zu erfassen, ist es auch möglich, eine andere Größe zu erfassen, die mit der reflektierten Leistung in Beziehung steht, beispielsweise die Summe oder Differenz der DC-Stromaufnahme einer Vollbrücke, die durch die HF-Quelle angesteuert ist. Die DC-Stromaufnahme ist abhängig vom Lastwinkel der reflektierten Leistung. Es ist daher möglich, die Modulationsfrequenz auf der Summe, der Quadratsumme oder der Differenz (gegebenenfalls der Quadrate) der DC-Stromaufnahme der Vollbrücken zu detektieren. Dies gibt eine
Aussage über die Richtung der Frequenzänderungstrajektorie im Smith- Diagramm. Durch eine geeignete, insbesondere durch eine komplexe Demodulation, kann ein Impedanzanpassungssignal, insbesondere zur
Frequenzänderung, für eine bessere absolute Anpassung gewonnen werden.
Wenn ein dem Demoduiator nachgeordneter Filter vorgesehen ist, kann eine vorzeichenbehaftete Gleichspannung als Impedanzanpassungssignal gewonnen werden.
Es kann ein erster und ein zweiter, dem ersten Demoduiator
nachgeordneter Demoduiator vorgesehen sein. Beispielsweise kann durch den ersten Demoduiator der Hochfrequenzanteil des detektierten Signals entfernt werden. In dem zweiten Demoduiator kann eine Mischung des so gewonnen Signals mit einem Demodulationssignal, welches dem
Modulationssignal entsprechen kann, durchgeführt werden, um daraus ein Impedanzanpassungssignal zu gewinnen.
Zwischen dem ersten und zweiten Demoduiator kann ein Kondensator angeordnet sein. Dadurch kann der Gleichanteil des im ersten
Demoduiator demodulierten Signais entfernt werden, was die weitere Signalverarbeitung erleichtert.
Zumindest ein Demoduiator kann als komplexer Demoduiator ausgebildet sein.
Zwischen der HF-Quelle und einem Demoduiator kann ein
Phasenänderungsglied angeordnet sein. Dies hat insbesondere dann Vorteile, wenn das detektierte Signal in zwei unterschiedlichen
Demodulatoren jeweils mit der Frequenz des HF-Leistungssignals demoduliert wird. Einem Demoduiator kann dann das HF-Leistungssignal unmittelbar zugeführt werden, während dem anderen Demodulator das HF-Leistungssigna! nach einer durch das Phasenänderungsglied bewirkten Phasenverschiebung zugeführt wird. Dadurch lassen sich die Koordinaten eines komplexen Zeigers ermitteln, die angeben, wie die Anpassung verändert werden muss, um die reflektierte Leistung zu minimieren.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Mikroprozessor vorgesehen sein, dem der Ausgang eines Demodulators zugeführt ist. Der Mikroprozessor kann errechnen, wie stark und in welche Richtung die Frequenz des HF- Leistungssignals für eine bessere Anpassung geändert werden muss.
Eine besonders einfache Impedanzanpassung und schnelle
Impedanzanpassung kann durchgeführt werden, wenn die HF-Quelle als VCO oder DDS ausgebildet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend mit Bezug zu den
Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Hochfrequenz-Leistungsversorgung; Fig. 2a ein Hochfrequenz-Leistungssignal, welches an der Stelle A der Figur 1 auftritt;
Fig. 2b ein mit der reflektierten Leistung in Beziehung stehendes
amplitudenmoduliertes Hochfrequenzsignal, welches an der Stelle B der Figur 1 anliegt;
Fig. 2c das demodulierte Signal der Figur 2b;
Fig. 2d das Signal der Figur 2c nach Entfernung eines Gleichanteils;
Fig. 2e ein Modulationssignal;
Fig. 2f ein mit dem Modulationssignal demoduliertes Signal; Fig. 2g ein Impedanzanpassungssignal;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hochfrequenz-Leistungsversorgung;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hochfrequenz-Leistungsversorgung.
Die Figur 1 zeigt eine Hochfrequenz-Leistungsversorgung 10, die eine HF- Quelle 11 aufweist. Durch die HF-Quelle 11, die als sogenannter VCO ausgebildet ist, wird ein hochfrequentes Leistungssignal generiert. Dieses wird im Ausführungsbeispiel einem Verstärker 12 zugeführt und über ein Impedanzanpassungsnetzwerk 13 an eine Plasmakammer 14 geleitet, wo mit Hilfe des HF-Leistungssignals ein Plasma generiert wird. Die Hochfrequenz-Leistungsversorgung 10 weist weiterhin einen
Modulationssignalgenerator 15 auf, der ein Modulationssignal generiert. Der Modulationssignalgenerator 15 ist im Ausführungsbeispiel als
Bestandteil der HF-Leistungsversorgung 10 dargestellt. Es ist jedoch auch denkbar, einen separaten Modulationssignalgenerator 15 vorzusehen, der extern angeordnet ist. In diesem Fall würde die HF-Leistungsversorgung 10 einen Modulationssignaleingang aufweisen.
Das Modulationssignal wird über ein Addierglied 16 der HF-Quelle 11 zugeführt. Das Ausgangssignal an der Stelle A der HF-Quelle 11 ist demnach ein frequenzmoduliertes Signal. Ein Signal, wie es an der Stelle A auftritt, ist beispielhaft in der Figur 2a dargestellt.
Das frequenzmodulierte HF-Leistungssignal wird abhängig von der
Frequenz bei Fehlanpassung an der Kammer 14 reflektiert und erfährt dadurch eine Amplitudenmodulation mit der Frequenz des
Modulationssignals. Dieses reflektierte HF-Leistungssignal kann durch eine Messeinrichtung 17, die im Ausführungsbeispiel als Richtkoppler
ausgebildet ist, erfasst werden. Durch die Messeinrichtung 17 wird demnach ein mit der reflektierten Leistung in Beziehung stehendes Signal B ausgegeben. Beispielhaft ist ein solches Signal in der Figur 2b
angegeben.
Der Figur 2b kann man entnehmen, dass das Signal sowohl frequenz- als auch amplitudenmoduliert ist. Dieses Signal wird einem ersten
Demodulator 18, der als Diode ausgebildet ist, zugeführt. Durch den ersten Demodulator 18 wird somit die Hüllkurve des Signals der Figur 2b gewonnen und der hochfrequente Anteil des Signals B entfernt.
Das Signal, welches an der Stelle C anliegt, ist in der Figur 2c dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass es sich bei dem Signal an der Stelle C um ein Signal handelt, welches die Frequenz der Frequenzmodulation gemäß des Signals der Figur 2a aufweist. Dies bedeutet, dass das Signal 2c die Frequenz des Modulationssignals aufweist. Auch das in der Figur 2c dargestellte Signal wird als ein Signal aufgefasst, welches mit der reflektierten Leistung in Beziehung steht.
Dieses Signal wird einem Kondensator 19 zugeführt, wodurch der
Gleichanteil des Signals C entfernt wird. Daraus ergibt sich das in der Figur 2d dargestellte Signal, welches in Fig. 1 an der Stelle D anliegt.
Dieses Signal, welches wiederum als ein mit der reflektierten Leistung in Beziehung stehendes Signal aufgefasst werden kann, wird einem zweiten Demodulator 20 zugeführt. Dem Demodulator 20 wird außerdem das Modulationssignal des Modulationssignalgenerators 15 zugeführt, was durch den Buchstaben E in der Figur 1 angedeutet wird. Das
Modulationssignal ist in der Figur 2e dargestellt.
Im Demodulator 20 erfolgt demnach eine Mischung der Signale D und E. Im Demodulator 20 wird eine phasentreue Demodulation des Signals D durchgeführt. Das resultierende Signal an der Stelle F ist in der Figur 2f dargestellt. Dieses Signal wird wiederum einem Tiefpassfilter 21
zugeführt, an dessen Ausgang an der Stelle G das Signal der Figur 2g anliegt. Bei diesem Signal handelt es sich um ein
Impedanzanpassungssignal, welches dem Addiergiied 16 zugeführt wird. Das Signal G ist ein sich mit der Impedanzanpassung langsam änderndes Gleichspannungssignal. Hierdurch wird somit das Modulationssignal verschoben, was wiederum Einfluss hat auf die Frequenz des HF- Leistungssignals, welches an der Stelle A ausgegeben wird. Dadurch, dass im zweiten Demodulator 20 eine phasentreue Demodulation durchgeführt wird, entsteht an der Stelle G eine
Gleichspannung, die mit einem Vorzeichen behaftet ist. Je nach
Vorzeichen wird demnach das Modulationssignal positiv oder negativ verschoben, was die Richtung der Frequenzänderung (höhere oder niedrigere Frequenz) des HF-Leistungssignals angibt. Die Größe der Gleichspannung gibt an, um welches Maß, d.h. wie stark die Frequenz des Hochfrequenzleistungssignals verändert wird. Durch die Änderung der Frequenz des Hochfrequenzleistungssignals wird die Anpassung der Ausgangsimpedanz der HF-Leistungsversorgung 10 an die Impedanz der Plasmakammer 14 verbessert. Ziel ist es dabei, die reflektierte Leistung zu minimieren.
Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 21 einem Impedanzanpassungsnetzwerk 13 zuzuführen und dort die Impedanz einzelner Elemente des Impedanzanpassungsnetzwerks in Abhängigkeit des Impedanzanpassungssignals zu verändern, um die Impedanzanpassung des Ausgangswiderstands der HF- Leistungsversorgung 10 an die Impedanz der Plasmakammer 14 zu verbessern.
In der Figur 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer HF- Leistungsversorgung 30 dargestellt. Elemente, die denen der Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Im
Unterschied zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das mit der reflektierten Leistung in Beziehung stehende Signal, welches von der Messeinrichtung 17 ausgegeben wird, in einem ersten Demodulator 31 und einem zweiten Demodulator 32 demoduliert. Im ersten Demodulator 31 erfolgt dabei eine Mischung mit dem von der HF-Quelle 11
ausgegebenen Hochfrequenz-Leistungssignal. Im zweiten Demodulator 32 erfolgt eine Mischung mit dem durch ein Phasenänderungsglied 33 phasenverschobenen HF-Leistungssignal. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Phasenänderungsglied 33 eine Phasenverschiebung um 90° bewirkt. Es handelt sich dann um eine komplexe Demodulation. Das von der Messeinrichtung 17 ausgegebene Signal wird demnach mit Signalen demoduliert, die dieselbe Frequenz aufweisen. Durch die
Demodulatoren 31, 32 wird somit eine homodyne Demodulation
durchgeführt.
Die Ausgangssignale der Demodulatoren 31, 32 werden einem ersten Auswerteglied 34 zugeführt, wo aus den Ausgangssignalen der
Demodulatoren 31, 32 der Betrag r und die Phase cp des Ausgangssignals der Messeinrichtung 17 ermittelt werden. Der Betrag r wird über einen optionalen Kondensator 35 einem dritten Demodulator 36 und einem vierten Demodulator 37 zugeführt.
Dem Demodulator 36 wird weiterhin das Modulationssignal des
Modulationssignalgenerators 15 und dem Demodulator 37 das durch ein Phasenänderungsglied 38 phasenverschobene Modulationssignal zugeführt. Auch hier erfolgt eine komplexe Demodulation (90°
phasenverschobene Demodulationssignale) Die demodulierten Signale werden wiederum einer zweiten Auswerteeinheit 39 zugeführt, wo Betrag und Phase des Ausgangssignals der Auswerteeinheit 34 ermittelt werden. Diese Werte werden einem Mikroprozessor 40 zugeführt, der ein
Impedanzanpassungssignal generiert, welches wiederum dem Addierer 16 zugeführt wird.
Der in der Auswerteeinheit 39 ermittelte Betrag r gibt an, wie groß das Impedanzanpassungssignal ist und die Phase φ gibt an, in welcher
Richtung die Impedanzanpassung erfolgen muss, also in welche Richtung das Modulationssignal verschoben werden muss. Somit gibt der
Mikroprozessor 40 wiederum ein vorzeichenbehaftetes DC-Signal als Impedanzanpassungssignal aus. Alternativ oder zusätzlich kann das Impedanzanpassungssignal dem Impedanzanpassungsnetzwerk 13 zugeführt werden.
Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer HF- Leistungsversorgung 50. Bauteile, die denen der Figuren 1 und 3
entsprechen, werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Das
Ausgangssignal der HF-Quelle 11 wird einem Verstärker 51 zugeführt, der eine erste, insbesondere als Vollbrücke ausgebildete Leistungseinheit 52 und eine zweite, ebenfalls vorzugsweise als Vollbrücke ausgebildete
Leistungseinheit 53, aufweist. Beide Leistungseinheiten 52, 53 sind an eine DC-Versorgung 54 angeschlossen. Weiterhin ist beiden
Leistungseinheiten 52, 53 das HF-Leistungssignal zugeführt, wobei ein Phasenänderungsglied 55 die Phase des HF-Leistungssignals ändert, ehe es der Leistungseinheit 52 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der
Leistungseinheiten 52, 53 sind einem Leistungskoppler 56 zugeführt, der die Leistung in Abhängigkeit der Phasenlage der Ausgangssignale der Leistungseinheiten 52, 53 koppelt und dann über das
Impedanzanpassungsnetzwerk 13 der Plasmakammer 14 zuführt.
Wenn es aufgrund von Fehlanpassung zu Reflektionen von Leistung an der Plasmakammer 14 kommt, wirkt sich das auf die Stromaufnahme der Leistungseinheiten 52, 53 aus, was durch die Messeinrichtungen 57, 58 detektiert werden kann. Die Summe und/oder Differenz der DC- Stromaufnahmen der Leistungseinheiten 52, 53 hängt somit mit der reflektierten Leistung zusammen. Die mit der reflektierten Leistung in Beziehung stehenden Signale werden einer Auswerteeinheit 59 zugeführt, wo die Summe, Quadratsumme, Differenz oder Differenz der Quadrate der DC-Stromauf nahmen ermittelt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Summe der DC- Stromaufnahmen einem ersten Demodulator 60 zugeführt und die
Differenz der Stromaufnahmen einem zweiten Demodulator 61. Den beiden Demodulatoren 60, 61 wird weiterhin als Demodulationssignal bzw.
Local Oscülator das Modulationssignal des Modulationssignalgenerators 15 zugeführt. Die demodulierten Signale werden wiederum einem
Mikroprozessor 62 zugeführt, der aus den demodulierten Signalen das
Impedanzanpassungssignal generiert, welches dem Addierer 16 und/oder dem Impedanzanpassungsnetzwerk 13 zugeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Impedanzanpassung einer Hochfrequenz (HF)- Leistungsversorgung (10, 30, 50) an eine Last (14), mit den
Verfahrensschritten : a. Frequenzmodulation eines HF-Leistungssignals mit einem
Modulationssignal (E) einer Modulationsfrequenz; b. Detektion eines mit der von der Last reflektierten Leistung in Beziehung stehenden Signals (B); c. Demodulation des detektierten Signals (B) oder eines aus dem detektierten Signal gewonnenen Signals (C, D) mit einem Demodulationssignal einer Demodulationsfrequenz; d. Erzeugen eines Impedanzanpassungssignals (G) aus dem demodulierten Signal (F).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Demodulation mit dem Modulationssignal (E) erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationssignal (E) sinus- oder rechteckförmig ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das detektierte Signal (B) oder das aus dem detektierten Signal (C, D) gewonnene Signa! homodyn demoduliert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Demodulation eine Mischung des detektierten Signals (B) auf eine Zwischenfrequenz erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das detektierte Signal (B) oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal komplex demoduliert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das detektierte Signal (B) oder das aus dem detektierten Signal gewonnene Signal mit einem ersten
Demodulationssignal demoduliert wird und das demodulierte Signal mit einem zweiten Demodulationssignal demoduliert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das detektierte Signal (B) mit einem ersten und einem zweiten Demodulationssignal demoduliert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Frequenzen des ersten und zweiten
Demodulationssignals verschieden sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des ersten und zweiten Demodulationssignals gleich ist und die Signale phasenverschoben sind.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Modulationssignals (F) eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochfrequenzquelle (11) oder ein Impedanzanpassungsnetzwerk (13) mit dem
Impedanzanpassungssignal (G) angesteuert wird.
13. Hochfrequenz (HF)-Leistungsversorgung (10, 30, 50) mit einer HF-Quelle (11), einem mit der HF-Quelle (11) verbundenen Modulationssignalgenerator (15) oder einem
Modulationssignaleingang, einem Demodulator (18, 20, 31, 32, 36, 37, 60, 61), dem ein mit einem von einer Last reflektierten Leistung in Beziehung stehendes Detektionssignal oder daraus gewonnenes Signal und ein Demodulationssignal zugeführt sind.
14. HF-Leistungsversorgung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass ein dem Demodulator (20) nachgeordneter Filter (21) vorgesehen ist.
15. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter, dem ersten Demodulator (18, 31, 32) nachgeordneter, Demodulator (20, 36, 37) vorgesehen sind.
16. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Demodulator (18, 20) ein Kondensator (19) angeordnet ist.
17. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Demodulator als komplexer Demodulator ausgebildet ist.
18. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der HF-Quelle (11) und einem Demodulator ein Phasenänderungsglied (33) angeordnet ist.
19. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Mikroprozessor (40, 62) vorgesehen ist, dem der Ausgang eines Demodulators (61, 62) zugeführt ist.
20. HF-Leistungsversorgung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Quelle (11) als VCO oder DDS ausgebildet ist.
PCT/DE2012/000393 2011-04-18 2012-04-13 Verfahren zur impedanzanpassung und hochfrequenz-leistungsversorgung WO2012142998A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12722278.4A EP2700163A1 (de) 2011-04-18 2012-04-13 Verfahren zur impedanzanpassung und hochfrequenz-leistungsversorgung
CN201280030006.2A CN103765772B (zh) 2011-04-18 2012-04-13 用于阻抗匹配的方法和高频功率供给装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011007597.6 2011-04-18
DE102011007597.6A DE102011007597B4 (de) 2011-04-18 2011-04-18 Verfahren zur Impendanzanpassung und Hochfrequenz-Leistungsversorgung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012142998A1 true WO2012142998A1 (de) 2012-10-26

Family

ID=46146487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2012/000393 WO2012142998A1 (de) 2011-04-18 2012-04-13 Verfahren zur impedanzanpassung und hochfrequenz-leistungsversorgung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2700163A1 (de)
CN (1) CN103765772B (de)
DE (1) DE102011007597B4 (de)
WO (1) WO2012142998A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019185423A1 (de) 2018-03-26 2019-10-03 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zur zündung eines plasmas in einer plasmakammer und zündschaltung
CN110888204A (zh) * 2018-11-28 2020-03-17 祥茂光电科技股份有限公司 具有集成于激光次基台的阻抗匹配网络的激光次模组以及实施它的光发射次模组

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6778639B2 (ja) * 2017-03-08 2020-11-04 東京エレクトロン株式会社 高周波発生器及びプラズマ処理装置
CN110618315B (zh) * 2019-09-10 2021-10-29 国营洛阳丹城无线电厂 50kHz调制4GHz1.5W高频源输入阻抗的方法
DE102021201937A1 (de) 2021-03-01 2022-09-01 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zur Impedanzanpassung, Impedanzanpassungsanordnung und Plasmasystem
DE102022118340A1 (de) * 2022-07-21 2024-02-01 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zum Zünden und/oder Aufrechterhalten eines Plasmas mit einem gepulsten Hochfrequenzsignal, Leistungsgenerator und Plasmaanordnung
DE102022119157A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Steuerungsvorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung einer Impedanzanpassungsschaltung für ein Plasmaerzeugungssystem sowie ein solches Plasmaerzeugungssystem

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014699A1 (en) * 1997-09-17 1999-03-25 Tokyo Electron Limited System and method for monitoring and controlling gas plasma processes
US20080128087A1 (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Eiich Hayano High frequency power supply device and high frequency power supplying method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1129229C (zh) * 1997-09-17 2003-11-26 东京电子株式会社 电抗匹配系统及方法
US6472822B1 (en) * 2000-04-28 2002-10-29 Applied Materials, Inc. Pulsed RF power delivery for plasma processing
US7477711B2 (en) * 2005-05-19 2009-01-13 Mks Instruments, Inc. Synchronous undersampling for high-frequency voltage and current measurements
US7548741B2 (en) * 2005-09-02 2009-06-16 Mks Instruments, Inc. Dual logarithmic amplifier phase-magnitude detector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014699A1 (en) * 1997-09-17 1999-03-25 Tokyo Electron Limited System and method for monitoring and controlling gas plasma processes
US20080128087A1 (en) * 2006-11-22 2008-06-05 Eiich Hayano High frequency power supply device and high frequency power supplying method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2700163A1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019185423A1 (de) 2018-03-26 2019-10-03 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Verfahren zur zündung eines plasmas in einer plasmakammer und zündschaltung
CN110888204A (zh) * 2018-11-28 2020-03-17 祥茂光电科技股份有限公司 具有集成于激光次基台的阻抗匹配网络的激光次模组以及实施它的光发射次模组
CN110888204B (zh) * 2018-11-28 2022-10-28 祥茂光电科技股份有限公司 具有集成于激光次基台的阻抗匹配网络的激光次模组以及实施它的光发射次模组

Also Published As

Publication number Publication date
EP2700163A1 (de) 2014-02-26
CN103765772B (zh) 2017-08-29
CN103765772A (zh) 2014-04-30
DE102011007597A1 (de) 2012-10-18
DE102011007597B4 (de) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011007597B4 (de) Verfahren zur Impendanzanpassung und Hochfrequenz-Leistungsversorgung
EP2174338B1 (de) Verfahren zum betrieb einer plasmaversorgungseinrichtung und plasmaversorgungseinrichtung
EP1753011B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Ansteuersignalen für HF-Leistungsgeneratoren
EP2651036B1 (de) Induktiver Näherungssensor
DE102007056468A1 (de) Messsignalverarbeitungseinrichtung und Verfahren zur Verarbeitung von zumindest zwei Messsignalen
DE4004450A1 (de) Induktiver naeherungsschalter
WO2015090609A1 (de) Sensoranordnung sowie verfahren zur ermittlung wenigstens eines physikalischen parameters
DE102018133106A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Übersprechkompensation
DE102011052283A1 (de) Verfahren zur Berechnung der Schwingungsamplitude einer Sonotrode
DE102012218773A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Messung eines Stroms durch einen Schalter
DE19906442A1 (de) Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen einer Sensorelektrode und einem Werkstück
DE102011007598B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Impedanzanpassung
WO2011086108A1 (de) Hochfrequenz (hf)-spannungs-versorgungssystem und verfahren zur versorgung eines multipolmassenspektrometers mit der zur erzeugung eines multipolfeldes verwendeten hf-wechselspannung
DE3120196A1 (de) Verfahren zum betrieb eines hochfrequenzgenerators fuer die versorgung eines massenspektrometers und nach diesem verfahren arbeitender hochfrequenzgenerator
EP1043569B1 (de) Verfahren zum Offsetabgleich zweier orthogonaler Sensorsignale
EP2202776B1 (de) Messverfahren und Messeinrichtung für eine Plasmaversorgungseinrichtung
EP3824323B1 (de) Detektor zum detektieren von elektrisch leitfähigem material
EP3304102B1 (de) Verfahren zur detektion von hochfrequenzsignalen
DE19949997B4 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der Wirk-und/oder Blindleistung in einem einphasigen elektrischen Wechselspannungssystem und deren Anwendung
DE102017206132B3 (de) Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung mit einer vorgegebenen Frequenz und Leistungswandler
DE102011007596B3 (de) Verfahren zur Zustandsbeobachtung einer Plasmakammer, eines in der Plasmakammer angeordneten Werkstücks und/oder des Plasmas in der Plasmakammer
DE4427547A1 (de) Induktiver Fahrzeug-Detektor
DE976238C (de) Schaltung eines rueckgekoppelten Roehrengenerators zur Frequenzmodulation mit grossem Frequenzhub
WO2019219537A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ermittlung einer von einem plasma reflektierten elektrischen leistung
DD270843A3 (de) Schaltungsanordnung zur elektrischen messung der schichtdicke bzw. des flaechenwiderstandes von elektrisch leitenden schichten

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12722278

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012722278

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012722278

Country of ref document: EP