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DE102018111562A1 - Apparatus and method for determining an electrical power reflected from a plasma - Google Patents

Apparatus and method for determining an electrical power reflected from a plasma Download PDF

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DE102018111562A1
DE102018111562A1 DE102018111562.8A DE102018111562A DE102018111562A1 DE 102018111562 A1 DE102018111562 A1 DE 102018111562A1 DE 102018111562 A DE102018111562 A DE 102018111562A DE 102018111562 A1 DE102018111562 A1 DE 102018111562A1
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DE
Germany
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frequency
size
signal
plasma
variable
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102018111562.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Bock
Sai Gautam Janaki Premkumar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Original Assignee
Trumpf Huettinger GmbH and 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 Trumpf Huettinger GmbH and Co KG filed Critical Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
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Priority to JP2021514475A priority patent/JP7443347B2/en
Priority to PCT/EP2019/062065 priority patent/WO2019219537A1/en
Priority to KR1020207031938A priority patent/KR102831966B1/en
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Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung einer von einem Plasma reflektierten elektrischen Leistung, wobei das Plasma mit einem eine erste Frequenz aufweisenden ersten Hochfrequenzleistungssignal und wenigstens einem mindestens eine zweite Frequenz aufweisenden zweiten Hochfrequenzleistungssignal beaufschlagbar ist, wobei die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Größe zu ermitteln, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz charakterisiert und eine zweite Größe zu ermitteln, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen und/oder Differenzfrequenzen aus der ersten Frequenz und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz aufweist.An apparatus for determining an electrical power reflected by a plasma, wherein the plasma is acted upon by a first high-frequency power signal having a first frequency and at least one second high-frequency power signal having at least one second frequency, the second frequency being smaller than the first frequency, the apparatus is configured to determine a first quantity which characterizes a power reflected by the plasma in the range of the first frequency and to determine a second quantity which characterizes a power reflected by the plasma in a first frequency range, the first frequency range having a prescribable number of times Summing frequencies and / or difference frequencies from the first frequency and an integer multiple of the second frequency.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung einer von einem Plasma reflektierten elektrischen Leistung, wobei das Plasma mit einem eine erste Frequenz aufweisenden ersten Hochfrequenzleistungssignal und wenigstens einem mindestens eine zweite Frequenz aufweisenden zweiten Hochfrequenzleistungssignal beaufschlagbar ist, wobei die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz.The disclosure relates to a device for determining an electrical power reflected by a plasma, wherein the plasma can be acted upon by a first high-frequency power signal having a first frequency and at least one second high-frequency power signal having at least one second frequency, wherein the second frequency is smaller than the first Frequency.

Die Offenbarung bezieht sich ferner auf ein entsprechendes Verfahren zur Ermittlung einer von einem Plasma reflektierten elektrischen Leistung bzw. zum Betreiben einer entsprechenden Vorrichtung.The disclosure further relates to a corresponding method for determining an electrical power reflected by a plasma or for operating a corresponding device.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, konventionelle Plasmasysteme, wie sie beispielsweise für Ätzprozesse in der Halbleiterherstellung verwendbar sind, durch entsprechende Hochfrequenzgeneratoren mit Hochfrequenzenergie unterschiedlicher Frequenzen zu versorgen („Mehrfrequenzsysteme“ bzw. „Mehrfrequenz-Plasmasysteme“). Beispielsweise sind solche Mehrfrequenzsysteme durch einen ersten konventionellen Hochfrequenzgenerator mit dem eingangs genannten ersten Hochfrequenzleistungssignal erster Frequenz und durch einen zweiten konventionellen Hochfrequenzgenerator mit einem zweiten Hochfrequenzleistungssignal zweiter Frequenz versorgbar. Die konventionellen Hochfrequenzgeneratoren, welche das erste und zweite Hochfrequenzleistungssignal für den Betrieb eines solchen Mehrfrequenzsystems bereitstellen, sind jedoch i.d.R. nicht auf einen Betrieb in einem Mehrfrequenzsystem optimiert.It is known to supply conventional plasma systems, such as those used for etching processes in semiconductor manufacturing, by corresponding high-frequency generators with high-frequency energy of different frequencies ("multi-frequency systems" or "multi-frequency plasma systems"). For example, such multi-frequency systems can be supplied by a first conventional high-frequency generator having the first high-frequency power signal of the first frequency mentioned above and by a second conventional high-frequency generator having a second high-frequency power signal of the second frequency. However, the conventional high frequency generators which provide the first and second high frequency power signals for the operation of such a multi-frequency system are i.d.R. not optimized for operation in a multi-frequency system.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Größe zu ermitteln, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz charakterisiert und eine zweite Größe zu ermitteln, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen und/oder Differenzfrequenzen aus der ersten Frequenz und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz aufweist. Mit einer „von dem Plasma reflektierten Leistung“ können hierbei sowohl die Leistungsanteile gemeint sein, die von einem ersten Generator an das Plasma geliefert und von diesem z.B. wegen Fehlanpassung reflektiert wurden und so zu der Vorrichtung gelangen, als auch solche Leistungsanteile, die von einem zweiten Generator an das Plasma geliefert wurden, in dem Plasma zu Mischprodukten mit dem ersten Signal geführt haben und von dem Plasma zur Vorrichtung geführt werden.Preferred embodiments relate to a device of the aforementioned type, wherein the device is designed to determine a first quantity, which characterizes a power reflected by the plasma in the range of the first frequency and to determine a second quantity which is one of the plasma characterized reflected power in a first frequency range, wherein the first frequency range has a predetermined number of sum frequencies and / or difference frequencies of the first frequency and an integer multiple of the second frequency. By a "power reflected by the plasma", it may be meant here both the power components which are supplied by a first generator to the plasma and from which e.g. have been reflected due to mismatching and thus get to the device, as well as those power components which have been supplied to the plasma by a second generator in which plasma has led to mixed products with the first signal and are guided by the plasma to the device.

Untersuchungen der Anmelderin zufolge entstehen in einem Mehrfrequenzsystem unter anderem durch Nichtlinearitäten (beispielsweise Sättigungseffekte) in dem Plasma Mischprodukte aus den in das Plasma eingebrachten Hochfrequenzleistungssignalen unterschiedlicher Frequenz, die auch bei einer idealen Impedanz- bzw. Leistungsanpassung beispielsweise desjenigen Hochfrequenzgenerators, der das erste Hochfrequenzleistungssignal bei der ersten Frequenz bereitstellt, auf die von ihm bereitgestellte erste Frequenz für den ersten Hochfrequenzgenerator eine „reflektierte Leistung“ darstellen. Zwar werden die genannten Mischprodukte erst unter Wechselwirkung beider Hochfrequenzleistungssignale unterschiedlicher Frequenzen in dem Plasma erzeugt, sie stellen sich jedoch zum Beispiel für den ersten Hochfrequenzgenerator als reflektierte, also von dem Plasma ausgehende, Leistung dar. Diese Mischprodukte, die auch als „Seitenbänder“ bezeichnet werden können, zeigen, dass das Plasma mit beiden Frequenzen angeregt wird, was erwünscht ist, sind also per se nicht unerwünscht, dennoch erzeugen sie unerwünschte Verlust-Wärme und/oder Überspannungen in dem das erste Hochfrequenzleistungssignal bereitstellenden ersten Hochfrequenzgenerator. Die sich aus den Mischprodukten ergebende reflektierte Leistung repräsentiert Untersuchungen der Anmelderin zufolge jedoch eine andersartige Belastung des ersten Hochfrequenzgenerators als eine reflektierte Leistung bei der ersten Frequenz, die nachfolgend auch als Grundfrequenz bezeichnet wird.According to investigations by the Applicant, in a multi-frequency system, nonlinearities (for example saturation effects) in the plasma result in mixed products from the high-frequency power signals of different frequencies introduced into the plasma, which are also ideal impedance matching of, for example, that high-frequency generator which generates the first high-frequency power signal in the plasma provides the first frequency to which it provided first frequency for the first high frequency generator is a "reflected power". Although the above-mentioned mixed products are only produced in the plasma when the two high-frequency power signals of different frequencies interact, they are, for example, reflected power for the first high-frequency generator. These mixed products, which are also referred to as "sidebands" can show that the plasma is excited at both frequencies, which is desirable, so are not undesirable per se, yet they produce undesirable heat loss and / or overvoltages in the first high frequency generator providing the first high frequency power signal. However, the reflected power resulting from the mixing products represents, according to the Applicant, a different loading of the first high-frequency generator than a reflected power at the first frequency, which is also referred to below as the fundamental frequency.

Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft, zwischen einer von dem Plasma reflektierten Leistung im Bereich der ersten Frequenz, also beispielsweise der Grundfrequenz, und einer von dem Plasma reflektierten Leistung in dem genannten ersten Frequenzbereich zu differenzieren. Bevorzugt umfasst der erste Frequenzbereich wenigstens einen Teil der vorstehend beschriebenen Mischprodukte. Mit anderen Worten repräsentiert die erste Größe eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz, beispielsweise Grundfrequenz, und die zweite Größe repräsentiert eine von dem Plasma reflektierte Leistung wenigstens eines Teils der genannten Mischprodukte. Durch die Ermittlung der ersten und zweiten Größe kann ein Betrieb des Plasmas eines Mehrfrequenzsystems präziser charakterisiert und ausgewertet werden. Ferner kann hierdurch eine tatsächliche Belastung des ersten Hochfrequenzgenerators bzw. seiner Komponenten präziser ermittelt werden als bei konventionellen Systemen. Das erhöht auch ganz erheblich die Sicherheit und Zuverlässigkeit solcher Plasmasysteme z.B. vor Ausfall, Brand und Zerstörung. Dabei ist wichtig zu berücksichtigen, dass zum einen die Plasmasysteme selbst sehr aufwändig und teuer sind, und dies in ständig steigendem Maße. So rechnet man alle 1 bis 2 Jahre mit einer Verdopplung der Komplexität in der Halbleiterherstellung, was noch schneller ansteigende Preise in den Herstellungsanlagen verursacht. Zudem ist ein Ausfall der Anlagen auch sehr teuer, da durch die ständig anwachsende Komplexität immer mehr Bausteine auf einem Wafer vorgesehen werden. Bei einem Ausfall oder einer Fehlmessung können ganze Wafer zerstört werden. In zunehmenden Maße ist dies nicht nur unerwünscht, sondern muss mit einer ständig wachsenden Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.The principle according to the embodiments advantageously makes it possible to differentiate between a power reflected by the plasma in the range of the first frequency, that is to say the fundamental frequency, and a power reflected by the plasma in the first frequency range mentioned. The first frequency range preferably comprises at least part of the mixing products described above. In other words, the first quantity represents a power reflected by the plasma in the region of the first frequency, for example fundamental frequency, and the second variable represents a power of at least part of the said mixed products reflected by the plasma. By determining the first and second quantities, operation of the plasma of a multi-frequency system can be more accurately characterized and evaluated. Furthermore, an actual load on the first high-frequency generator or its components can be determined more precisely than in conventional systems. That increases too quite considerably the safety and reliability of such plasma systems, for example against failure, fire and destruction. It is important to consider that on the one hand, the plasma systems themselves are very complex and expensive, and this ever increasing. For example, every 1 to 2 years is expected to double the complexity of semiconductor manufacturing, causing even faster rising prices in manufacturing facilities. In addition, a failure of the systems is also very expensive, as are provided by the ever-increasing complexity more and more components on a wafer. In the event of a failure or incorrect measurement, entire wafers can be destroyed. Increasingly, this is not only undesirable, but must be ruled out with an ever-increasing probability.

Obwohl nachfolgend primär der erste Hochfrequenzgenerator bzw. die Anwendung des Prinzips der Ausführungsformen auf den ersten Hochfrequenzgenerator beschrieben ist, kann das Prinzip der Ausführungsformen ohne Beschränkung der Allgemeinheit alternativ oder ergänzend auch auf den zweiten Hochfrequenzgenerator übertragen werden. Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, das Prinzip der Ausführungsformen auf Mehrfrequenz-Plasmasysteme mit mehr als zwei Hochfrequenzgeneratoren anzuwenden.Although primarily the first high-frequency generator or the application of the principle of the embodiments to the first high-frequency generator is described below, the principle of the embodiments can be transmitted alternatively or additionally to the second high-frequency generator without loss of generality. In further embodiments, it is also conceivable to apply the principle of the embodiments to multi-frequency plasma systems with more than two high-frequency generators.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der erste Frequenzbereich die erste Frequenz nicht enthält. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die zweite Größe allein Anteile der Mischprodukte enthält, nicht jedoch der ersten Frequenz.In further preferred embodiments, it is provided that the first frequency range does not include the first frequency. This can ensure that the second size alone contains proportions of the mixed products, but not the first frequency.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Summenfrequenzen in Abhängigkeit der Gleichung fs_n = f1 + n * f2 ermittelbar sind, und/oder dass die Differenzfrequenzen in Abhängigkeit der Gleichung fd_n = f1 - n * f2 ermittelbar sind, wobei fs_n eine n-te Summenfrequenz ist, wobei f1 die erste Frequenz ist, wobei n eine natürliche Zahl größer Null ist, wobei „*“ der Multiplikationsoperator ist, wobei f2 die zweite Frequenz ist, und wobei fd_n eine n-te Differenzfrequenz ist.In further preferred embodiments, it is provided that the sum frequencies can be determined as a function of the equation fs_n = f1 + n * f2, and / or that the difference frequencies can be determined as a function of the equation fd_n = f1 -n * f2, where fs_n an n-th sum frequency is, where f1 the first frequency is where n is a natural number greater than zero, where "*" is the multiplication operator, where f2 the second frequency is, and where fd_n an n-th difference frequency.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen oder Differenzfrequenzen wenigstens zwei ist, insbesondere wenigstens drei. Da Mischprodukte mit höherer Ordnung (größeren Werten für n) eine mit der Ordnung abnehmende Signalenergie aufweisen, kann es bei bevorzugten Ausführungsformen ausreichend sein, beispielsweise zwei Summenfrequenzen und zwei Differenzfrequenzen zu betrachten. Bei weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass nur eine Summenfrequenz fs_1 = f1 + f2 und eine Differenzfrequenz fd_1 = f1 - f2 betrachtet wird, z.B. um daraus die zweite Größe zu ermitteln.In further preferred embodiments, it is provided that the predefinable number of sum frequencies or difference frequencies is at least two, in particular at least three. Because higher order mixing products (larger values of n) have order-decreasing signal energy, in preferred embodiments it may be sufficient to consider, for example, two sum frequencies and two difference frequencies. In further embodiments, it may be provided that only a sum frequency fs_1 = f1 + f2 and a difference frequency fd_1 = f1-f2 are considered, e.g. to determine the second size from this.

Bevorzugt wird bei weiteren Ausführungsformen jeweils mindestens eine Summenfrequenz und mindestens eine Differenzfrequenz betrachtet. Untersuchungen der Anmelderin zufolge können nämlich Mischprodukte derselben Ordnung jedoch unterschiedlicher Frequenzlage in Bezug auf die erste Frequenz jeweils eine unterschiedliche Signalenergie enthalten. In diesen Fällen ist dadurch eine präzise Charakterisierung der von dem Plasma reflektierten Leistung in dem ersten Frequenzbereich ermöglicht.Preferably, in further embodiments at least one sum frequency and at least one difference frequency are considered. Namely, according to investigations by the Applicant, mixed products of the same order but different frequency positions may each contain a different signal energy with respect to the first frequency. In these cases, this allows a precise characterization of the power reflected by the plasma in the first frequency range.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die erste Frequenz zwischen etwa 10 MHz, Megahertz, und etwa 190 MHz beträgt, wobei insbesondere die erste Frequenz zumindest etwa einen der folgenden Werte aufweist: 13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz, 60 MHz, 81 MHz, 161 MHz. Bei weiteren Ausführungsformen sind auch andere Werte für die erste Frequenz möglich.In further preferred embodiments, it is provided that the first frequency is between about 10 MHz, megahertz, and about 190 MHz, wherein in particular the first frequency has at least about one of the following values: 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40.68 MHz, 60 MHz, 81 MHz, 161 MHz. In other embodiments, other values for the first frequency are possible.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zweite Frequenz zwischen etwa 10 kHz, Kilohertz, und etwa 2,3 MHz beträgt, wobei insbesondere die zweite Frequenz zumindest etwa einen der folgenden Werte aufweist: 300 kHz, 400 kHz, 500 kHz. Bei weiteren Ausführungsformen sind auch andere Werte für die zweite Frequenz möglich.In further preferred embodiments, it is provided that the second frequency is between about 10 kHz, kilohertz, and about 2.3 MHz, wherein in particular the second frequency has at least about one of the following values: 300 kHz, 400 kHz, 500 kHz. In other embodiments, other values for the second frequency are possible.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, bei denen wenigstens ein weiterer, also dritter Hochfrequenzgenerator vorgesehen ist, ist es möglich, dass das von dem dritten Hochfrequenzgenerator erzeugte Hochfrequenzleistungssignal die erste Frequenz oder die zweite Frequenz aufweist oder in einem anderen Frequenzbereich liegt, z.B. unterhalb der zweiten Frequenz oder zwischen der ersten und zweiten Frequenz oder oberhalb der ersten Frequenz.In further preferred embodiments in which at least one further, ie third, high-frequency generator is provided, it is possible that the high-frequency power signal generated by the third high-frequency generator has the first frequency or the second frequency or lies in a different frequency range, e.g. below the second frequency or between the first and second frequencies or above the first frequency.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die erste Größe und/oder die zweite Größe in Abhängigkeit von einem ersten Signal zu ermitteln, das eine von dem Plasma zu einem das erste Hochfrequenzleistungssignal bereitstellenden ersten Hochfrequenzgenerator reflektierte Spannungswelle charakterisiert. Dadurch ist eine effiziente Ermittlung der ersten und zweiten Größe ermöglicht. Das erste Signal kann beispielsweise mittels eines Richtkopplers erhalten werden, der den ersten Hochfrequenzgenerator mit beispielsweise einer das Plasma enthaltenden Plasmakammer verbindet bzw. der an einer Hochfrequenzleitung angeordnet ist, die den ersten Hochfrequenzgenerator mit der Plasmakammer verbindet. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Hochfrequenzgenerator über ein Anpassungsnetzwerk („Matchbox“) mit der Plasmakammer verbunden sein, das in an sich bekannter Weise eine Impedanzanpassung der Plasmalast beispielsweise bezogen auf die erste Frequenz ermöglicht. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann auch eine Spannungs- und/oder Stromauskopplung vorgesehen sein, um das erste Signal zu ermitteln.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to determine the first variable and / or the second variable as a function of a first signal that characterizes a voltage wave reflected from the plasma to a first high-frequency generator providing the first high-frequency power signal. This allows efficient determination of the first and second sizes. The first signal can be obtained, for example, by means of a directional coupler which connects the first high-frequency generator with, for example, a plasma chamber containing the plasma or which is arranged on a high-frequency line which connects the first high-frequency generator to the plasma chamber. In further preferred embodiments, the first high-frequency generator via a matching network ("matchbox") to be connected to the plasma chamber, which allows in a conventional manner an impedance matching of the plasma load, for example, based on the first frequency. In further preferred embodiments, a voltage and / or current extraction can be provided to determine the first signal.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das erste Signal oder ein daraus abgeleitetes Signal durch eine Abwärtsumsetzung (englisch: downconversion) in ein zweites Signal zu transformieren, wobei insbesondere das zweite Signal ein Basisbandsignal ist. Mit anderen Worten wird das erste Signal bzw. das daraus abgeleitete Signal durch die Abwärtsumsetzung einer Frequenzverschiebung z.B. entsprechend der ersten Frequenz zu kleineren Frequenzen hin unterzogen. Dies ermöglicht eine effiziente und kostengünstige Verarbeitung des zweiten Signals. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das zweite Signal auch ein Zwischenfrequenzsignal sein, die Abwärtsumsetzung das erste Signal bzw. ein aus dem ersten Signal abgeleitetes Signal also in eine Zwischenfrequenzlage transformieren.In further preferred embodiments it is provided that the device is designed to transform the first signal or a signal derived therefrom by a downconversion into a second signal, wherein in particular the second signal is a baseband signal. In other words, by downconverting a frequency shift, e.g., the first signal or signal derived therefrom. subjected to smaller frequencies according to the first frequency. This enables efficient and inexpensive processing of the second signal. In further preferred embodiments, the second signal may also be an intermediate frequency signal, the down conversion thus transforming the first signal or a signal derived from the first signal into an intermediate frequency position.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das erste Signal oder ein daraus abgeleitetes Signal mit einem Lokaloszillatorsignal zu mischen, um das zweite Signal zu erhalten.In further preferred embodiments it is provided that the device is designed to mix the first signal or a signal derived therefrom with a local oscillator signal in order to obtain the second signal.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Lokaloszillatorsignal zumindest in etwa die erste Frequenz aufweist. Untersuchungen der Anmelderin zufolge ist es ausreichend, wenn das Lokaloszillatorsignal zumindest näherungsweise der ersten Frequenz entspricht (eine Abweichung von bis zu 2 % ist dabei vertretbar). Eine genaue Übereinstimmung einer Frequenz des Lokaloszillatorsignals mit der ersten Frequenz ist daher verzichtbar, was eine weitere Vereinfachung bewirkt.In further preferred embodiments, it is provided that the local oscillator signal has at least approximately the first frequency. Investigations by the Applicant According to it, it is sufficient if the local oscillator signal at least approximately the first frequency corresponds (a deviation of up to 2% is justifiable). An exact match of a frequency of the local oscillator signal with the first frequency is therefore unnecessary, which causes a further simplification.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, mittels wenigstens einer ersten Tiefpassfilterung mit erster Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal ein drittes Signal abzuleiten, wobei insbesondere die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die erste Größe in Abhängigkeit des dritten Signals zu ermitteln. Die erste Grenzfrequenz für die erste Tiefpassfilterung ist dabei bevorzugt so gewählt, dass das dritte Signal nur Signalanteile aufweist, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz charakterisiert, nicht jedoch solche Signalanteile, welche zu den Mischprodukten aus erster Frequenz und zweiter Frequenz gehören.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to derive a third signal from the second signal by means of at least one first low-pass filtering with a first cutoff frequency, wherein in particular the device is designed to determine the first variable as a function of the third signal. The first cut-off frequency for the first low-pass filtering is preferably selected such that the third signal has only signal components which characterize a power reflected by the plasma in the range of the first frequency, but not such signal components, which are the mixed products of first frequency and second frequency belong.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die erste Grenzfrequenz etwa kleiner oder gleich der zweiten Frequenz ist, vorzugsweise kleiner der zweiten Frequenz. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das dritte Signal nur Signalanteile aufweist, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz charakterisiert, und dass das dritte Signal insbesondere keine den Mischprodukten gehörige Signalanteile aufweist.In further preferred embodiments, it is provided that the first cutoff frequency is approximately less than or equal to the second frequency, preferably smaller than the second frequency. This can ensure that the third signal has only signal components which characterize a power reflected by the plasma in the range of the first frequency, and that the third signal has, in particular, no signal components associated with the mixing products.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, mittels einer zweiten Tiefpassfilterung mit zweiter Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal ein viertes Signal abzuleiten, wobei insbesondere die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die zweite Größe in Abhängigkeit des vierten Signals und der ersten Größe zu ermitteln.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to derive a fourth signal from the second signal by means of a second low-pass filtering with a second cut-off frequency, wherein in particular the device is designed to be the second variable as a function of the fourth signal and the first variable to determine.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zweite Grenzfrequenz größer ist als die zweite Frequenz, vorzugsweise größer als das Dreifache der zweiten Frequenz. Dadurch ist gewährleistet, dass das vierte Signal insbesondere auch solche Signalanteile aufweist, die zu den genannten Mischprodukten gehören. Zusätzlich weist das vierte Signal auch mit der Grundfrequenz korrespondierende Signalanteile auf.In further preferred embodiments, it is provided that the second cutoff frequency is greater than the second frequency, preferably greater than three times the second frequency. This ensures that the fourth signal has, in particular, also those signal components which belong to the mentioned mixing products. In addition, the fourth signal also has signal components corresponding to the fundamental frequency.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine dritte Größe

  • a) als Summe der ersten Größe und der zweiten Größe und/oder
  • b) in Abhängigkeit des vierten Signals zu ermitteln. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen charakterisiert die dritte Größe eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz (beispielsweise Grundfrequenz) zuzüglich der von dem Plasma reflektierten Leistung wenigstens mancher Mischprodukte.
In further preferred embodiments it is provided that the device is designed to a third size
  • a) as the sum of the first size and the second size and / or
  • b) depending on the fourth signal to determine. In further preferred embodiments, the third quantity characterizes a power reflected by the plasma in the range of the first frequency (for example fundamental frequency) plus the power of at least some mixed products reflected by the plasma.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine vierte Größe in Abhängigkeit der ersten Größe und der dritten Größe zu ermitteln, insbesondere als gewichtete Summe der ersten Größe und der dritten Größe, wobei der ersten Größe ein erster Gewichtungsfaktor zugeordnet ist, und wobei der dritten Größe ein zweiter Gewichtungsfaktor zugeordnet ist. Ein Gewichtungsfaktor kann eine skalare oder komplexe Größe sein. Mit diesem Gewichtungsfaktor kann die Größe multipliziert werden. Dadurch kann vorteilhaft beispielsweise einer unterschiedlichen Belastung einer Ausgangsstufe des ersten Hochfrequenzgenerators durch die jeweiligen reflektierten Leistungsanteile, repräsentiert durch die erste Größe und die dritte Größe, Rechnung getragen werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die vierte Größe vorteilhaft zur Regelung einer Leistung des ersten Hochfrequenzleistungssignals bzw. des ersten Hochfrequenzgenerators verwendet werden. Dafür kann die Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen beispielsweise dazu ausgebildet sein, die vierte Größe dem ersten Hochfrequenzgenerator zu übermitteln, der das erste Hochfrequenzleistungssignal erzeugt.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to determine a fourth variable as a function of the first size and the third size, in particular as a weighted sum of the first size and the third size, wherein the first size is associated with a first weighting factor , and wherein the third size is associated with a second weighting factor. A weighting factor can be a scalar or complex size. With this weighting factor, the size can be multiplied. This can be advantageous, for example, a different load on an output stage of the first high-frequency generator by the respective reflected power components, represented by the first size and the third size, to be taken into account. In further preferred embodiments, the fourth variable can be advantageously used to control a power of the first high-frequency power signal or the first high-frequency generator. For this purpose, the device according to the embodiments can be designed, for example, to transmit the fourth variable to the first high-frequency generator which generates the first high-frequency power signal.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine fünfte Größe in Abhängigkeit der ersten Größe und der zweiten Größe zu ermitteln, insbesondere als gewichtete Summe der ersten Größe und der zweiten Größe, wobei der ersten Größe ein dritter Gewichtungsfaktor zugeordnet ist, und wobei der vierten Größe ein vierter Gewichtungsfaktor zugeordnet ist. Auch dadurch kann vorteilhaft beispielsweise einer unterschiedlichen Belastung einer Ausgangsstufe des ersten Hochfrequenzgenerators durch die jeweiligen reflektierten Leistungsanteile, repräsentiert durch die erste Größe und die zweite Größe, Rechnung getragen werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die fünfte Größe vorteilhaft zur Regelung einer Leistung des ersten Hochfrequenzleistungssignals bzw. des ersten Hochfrequenzgenerators verwendet werden.In further preferred embodiments it is provided that the device is designed to determine a fifth size as a function of the first size and the second size, in particular as a weighted sum of the first size and the second size, wherein the first size is associated with a third weighting factor , and wherein the fourth size is associated with a fourth weighting factor. This also advantageously allows, for example, a different load on an output stage of the first high-frequency generator to be taken into account by the respective reflected power components, represented by the first variable and the second variable. In further preferred embodiments, the fifth variable may be advantageously used to control a power of the first high frequency power signal and the first high frequency generator, respectively.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine, insbesondere komplexwertige, Impedanz des Plasmas zu ermitteln, insbesondere einen zeitlichen Verlauf der Impedanz des Plasmas. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der zeitliche Verlauf der Impedanz des Plasmas z.B. als Trajektorie in einem Smith-Diagramm abgebildet werden.In further preferred embodiments it is provided that the device is designed to determine an, in particular complex-valued, impedance of the plasma, in particular a temporal course of the impedance of the plasma. In further preferred embodiments, the time course of the impedance of the plasma may be e.g. be depicted as a trajectory in a Smith chart.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann eine Phasenmessung zur Bestimmung der Impedanz ausgeführt werden, z.B. zwischen einer zu dem Plasma hinlaufenden Spannungswelle und einer von dem Plasma zu dem ersten Hochfrequenzgenerator zurücklaufenden Spannungswelle. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können zur Ermittlung der (i.d.R. komplexen) Impedanz bezogen auf die erste Frequenz bzw. Grundfrequenz z.B. aus den genannten hin- und zurücklaufenden Spannungswellen abgeleitete Signale mit vergleichsweise schmalbandiger Filterung um die Grundfrequenz herum verwendet werden. Sofern eine optionale Abwärtsumsetzung erfolgt, vgl. die obigen Ausführungen zu dem zweiten Signal, kann z.B. durch eine vergleichsweise starke Tiefpassfilterung (niedrige Grenzfrequenz) des betreffenden Basisbandsignals ein 2-Tupel von Signalen (ein erstes Signal, das die zurücklaufende Spannungswelle charakterisiert, analog zu dem zweiten Signal s.o., und ein zweites Signal, das die entsprechende hinlaufende Spannungswelle charakterisiert) erhalten werden, aus denen die Impedanz bezogen auf die Grundfrequenz ermittelbar ist. Dementsprechend ist bei weiteren Ausführungsformen für eine momentane komplexe Impedanz des Plasmas ein weniger stark gefiltertes Signal zu verwenden. Untersuchungen der Anmelderin zufolge kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen aus der Impedanz, insbesondere auch aus den Momentanwerten der Impedanz, auf eine Lage der Trajektorie der Impedanz in der komplexen Ebene, z.B. veranschaulicht in einem Smith-Diagramm, und damit die Art der Belastung (z.B. thermisch, elektrisch) des ersten Hochfrequenzgenerators durch die reflektierte Leistung geschlossen werden.In other preferred embodiments, a phase measurement may be performed to determine the impedance, e.g. between a voltage wave going to the plasma and a voltage wave returning from the plasma to the first high frequency generator. In further preferred embodiments, to determine the (i.o., complex) impedance with respect to the first frequency or fundamental frequency, e.g. signals derived from said back and forth voltage waves with comparatively narrow band filtering around the fundamental frequency are used. If an optional down conversion takes place, cf. the above remarks on the second signal may e.g. a 2-tuple of signals (a first signal that characterizes the returning voltage wave, analogous to the second signal so, and a second signal that characterizes the corresponding outgoing voltage wave) are obtained by a comparatively strong low-pass filtering (low cut-off frequency) of the respective baseband signal from which the impedance with respect to the fundamental frequency can be determined. Accordingly, in other embodiments, a less heavily filtered signal is to be used for instantaneous complex impedance of the plasma. Applicant's study suggests that, in further preferred embodiments, the impedance, in particular also the instantaneous values of the impedance, can be applied to a position of the trajectory of the impedance in the complex plane, e.g. illustrated in a Smith chart, and that the type of load (e.g., thermal, electrical) of the first high frequency generator is closed by the reflected power.

Mit anderen Worten kann sich bei manchen Ausführungsformen durch eine starke Filterung der die hin- und zurücklaufenden Spannungswellen charakterisierenden Signale und Ermittlung der Impedanz hieraus für die Impedanz i.w. ein Punkt, also ein bestimmter Wert in der komplexen Ebene bzw. einem entsprechenden Smith-Diagramm ergeben. Dieser Wert kann bei weiteren Ausführungsformen als sog. „Matching-Information“ verwendet werden, weil er die Impedanzanpassung des ersten Hochfrequenzgenerators an das Plasma bei der Grundfrequenz charakterisiert. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich bei schwächerer Filterung eine komplette Kurvenform (anstelle eines Punktes) für die Trajektorie der Impedanz ergeben. Bei einer Filterung, welche nur Signalanteile der Seitenbänder zulässt, enthält die hieraus entsprechende ermittelte „Impedanz“ ausschließlich Informationen über Effekte der Mischung.In other words, in some embodiments, strong filtering may characterize the signals characterizing the back and forth voltage waves and determine the impedance therefrom for the impedance i.w. a point, that is to say a certain value in the complex plane or a corresponding Smith diagram. This value can be used in other embodiments as so-called "matching information" because it characterizes the impedance matching of the first high-frequency generator to the plasma at the fundamental frequency. In further embodiments, a weaker filtering may yield a complete waveform (rather than a point) for the trajectory of impedance. In the case of a filtering which allows only signal components of the sidebands, the determined "impedance" corresponding to this contains exclusively information about effects of the mixture.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die vierte Größe und/oder die fünfte Größe zusätzlich in Abhängigkeit der Impedanz des Plasmas zu ermitteln, insbesondere in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs der Impedanz des Plasmas. Dadurch kann z.B. auch eine Phase der i.d.R. komplexwertigen Impedanz des Plasmas berücksichtigt werden. Dies ist besonders bei solchen Ausführungsformen zweckmäßig, bei denen die vierte und/oder fünfte Größe beispielsweise zur Regelung einer Leistung des ersten Hochfrequenzleistungssignals bzw. des ersten Hochfrequenzgenerators verwendet wird.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to additionally determine the fourth variable and / or the fifth variable as a function of the impedance of the plasma, in particular as a function of the time profile of the impedance of the plasma. Thereby, e.g. also a phase of the i.d.R. Complex impedance of the plasma are taken into account. This is particularly useful in those embodiments in which the fourth and / or fifth size is used, for example, for controlling a power of the first high-frequency power signal or of the first high-frequency generator.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens eine ihrer Betriebsgrößen, insbesondere wenigstens eine der folgenden Größen an eine externe Einheit auszugeben und/oder über eine Anzeigevorrichtung auszugeben: die erste Größe, die zweite Größe, die dritte Größe, die vierte Größe, die fünfte Größe. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann eine Ausgabe wenigstens einer der genannten Größen an eine externe Einheit beispielsweise das Übermitteln der betreffenden Größe bzw. Größen an einen Hochfrequenzgenerator umfassen, der das erste Hochfrequenzleistungssignal erzeugt. Beispielsweise kann eine Ausgangsleistung des ersten Hochfrequenzleistungssignals in Abhängigkeit der Vorrichtung übermittelten Größe(n) ausgeführt werden. Die visuelle Ausgabe eine Trajektorie der Impedanz über eine Anzeigeeinrichtung ist bei weiteren Ausführungsformen ebenfalls denkbar.In further preferred embodiments, it is provided that the device is designed to output at least one of its operating variables, in particular at least one of the following variables, to an external unit and / or output via a display device: the first variable, the second variable, the third variable, the fourth size, the fifth size. In preferred embodiments, outputting at least one of said quantities to an external unit may, for example, convey the respective quantity or quantities to a high-frequency generator that generates the first high-frequency power signal. For example, an output power of the first high-frequency power signal can be carried out in response to the device-transmitted quantity (s). The visual output of a trajectory of the impedance via a display device is also conceivable in further embodiments.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Ermittlung einer von einem Plasma reflektierten elektrischen Leistung, wobei das Plasma mit einem eine erste Frequenz aufweisenden ersten Hochfrequenzleistungssignal und wenigstens einem mindestens eine zweite Frequenz aufweisenden zweiten Hochfrequenzleistungssignal beaufschlagbar ist, wobei die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz, wobei die Vorrichtung eine erste Größe ermittelt, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz charakterisiert und eine zweite Größe ermittelt, die eine von dem Plasma reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen und/oder Differenzfrequenzen aus der ersten Frequenz und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz aufweist.Further preferred embodiments relate to a method for operating a device for determining an electrical power reflected by a plasma, wherein the plasma can be acted upon by a first high-frequency power signal having a first frequency and at least one second high-frequency power signal having at least one second frequency, wherein the second frequency is smaller than the first frequency, wherein the device determines a first quantity that characterizes a power reflected by the plasma in the range of the first frequency and determines a second quantity that characterizes a power reflected by the plasma in a first frequency range, wherein the first Frequency range has a predetermined number of sum frequencies and / or difference frequencies from the first frequency and an integer multiple of the second frequency.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf einen Hochfrequenzgenerator zur Erzeugung wenigstens eines ersten eine erste Frequenz aufweisenden Hochfrequenzleistungssignals mit wenigstens einer Vorrichtung nach den Ausführungsformen.Further preferred embodiments relate to a high-frequency generator for generating at least one first high-frequency power signal having a first frequency with at least one device according to the embodiments.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Hochfrequenzgenerator dazu ausgebildet ist, die Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals, insbesondere mittels eines ersten Reglers, in Abhängigkeit wenigstens zweier der folgenden Größen zu regeln: erste Größe, zweite Größe, dritte Größe, vierte Größe, fünfte Größe.In further preferred embodiments, it is provided that the high-frequency generator is designed to regulate the generation of the first high-frequency power signal, in particular by means of a first regulator, as a function of at least two of the following variables: first size, second size, third size, fourth size, fifth size ,

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass der Hochfrequenzgenerator die Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen nicht enthält, jedoch dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Größen von der Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen zu empfangen (beispielsweise über eine Datenschnittstelle zwischen der Vorrichtung und dem Hochfrequenzgenerator) und die Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals, insbesondere mittels eines ersten Reglers, in Abhängigkeit wenigstens zweier der genannten Größen zu regeln: erste Größe, zweite Größe, dritte Größe, vierte Größe, fünfte Größe.In further preferred embodiments, it may also be provided that the high-frequency generator does not contain the device according to the embodiments, but is configured to receive at least one of the following variables from the device according to the embodiments (for example via a data interface between the device and the high-frequency generator). and to control the generation of the first high-frequency power signal, in particular by means of a first regulator, as a function of at least two of the variables mentioned: first size, second size, third size, fourth size, fifth size.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Hochfrequenzgenerator einen ersten Regelkanal für wenigstens eine der folgenden Größen aufweist: erste Größe, zweite Größe, dritte Größe, vierte Größe, fünfte Größe, und einen zweiten Regelkanal für wenigstens eine andere der folgenden Größen aufweist: erste Größe, zweite Größe, dritte Größe, vierte Größe, fünfte Größe. Besonders bevorzugt wird z.B. ein erster Regelkanal für die erste Größe und z.B. ein zweiter Regelkanal für die zweite Größe vorgesehen.In further preferred embodiments, it is provided that the high-frequency generator has a first control channel for at least one of the following variables: first size, second size, third size, fourth size, fifth size, and a second control channel for at least one of the following: first Size, second size, third size, fourth size, fifth size. Particularly preferred is e.g. a first control channel for the first size and e.g. a second control channel for the second size provided.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Hochfrequenzgenerator dazu ausgebildet ist, eine Ausgangsleistung des ersten Hochfrequenzleistungssignals in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufs der Impedanz des Plasmas zu regeln. Dies entspricht bei bevorzugten Ausführungsformen einer Regelung der Ausgangsleistung in Abhängigkeit einer Trajektorie der Impedanz bzw. der Lage der Trajektorie, beispielswese aufgetragen in einem Smith-Diagramm. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass für den Hochfrequenzgenerator bzw. seine Ausgangsstufe hinsichtlich der Impedanz des Plasmas vergleichsweise kritische Betriebszustände (z.B. aufweisend unerwünschte Werte für die Phase der Impedanz) vermindert bzw. vermieden werden können.In further preferred embodiments, it is provided that the high-frequency generator is designed to regulate an output power of the first high-frequency power signal in dependence on a time profile of the impedance of the plasma. In preferred embodiments, this corresponds to regulation of the output power as a function of a trajectory of the impedance or the position of the trajectory, for example plotted in a Smith chart. As a result, it can advantageously be achieved that comparatively critical operating states (for example having undesired values for the phase of the impedance) for the high-frequency generator or its output stage with regard to the impedance of the plasma can be reduced or avoided.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine Impedanztransformation (insbesondere Phasendrehung) der Impedanz des Plasmas (bzw. der resultierenden Impedanz des Plasmas und eines optional vorhandenen Anpassungsnetzwerks) in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs der betreffenden Impedanz erfolgt. Mit anderen Worten kann eine Impedanztransformation, insbesondere im Sinne einer Phasendrehung, der Impedanz des Plasmas beispielsweise in Abhängigkeit einer Lage der Trajektorie der Impedanz in dem Smith-Diagramm erfolgen. Dadurch kann gleichsam die Trajektorie der Impedanz so in dem Smith-Diagramm um dessen Ursprung gedreht werden, dass sie in für den Generator vergleichsweise weniger kritischen Gebieten der durch das Smith-Diagramm repräsentierten komplexen Ebene zu liegen kommt. Beispielsweise können je nach Topologie einer Ausgangsschaltung des Hochfrequenzgenerators Gebiete unterschiedlicher Kritikalität definiert werden, und bei bevorzugten Ausführungsformen kann durch die genannte Phasendrehung eine Vermeidung besonders kritischer Gebiete, also unerwünschter Werte für den zeitlichen Verlauf bzw. die Phase der Impedanz, erzielt werden.In further preferred embodiments it is provided that an impedance transformation (in particular phase rotation) of the impedance of the plasma (or the resulting impedance of the plasma and an optionally present matching network) takes place as a function of the time profile of the relevant impedance. In other words, an impedance transformation, in particular in the sense of a phase rotation, the impedance of the plasma, for example, depending on a position of the trajectory of the impedance in the Smith chart done. As a result, the trajectory of the impedance can be rotated about its origin in the Smith chart so as to lie in relatively less critical regions of the complex plane represented by the Smith chart. For example, regions of different criticality can be defined depending on the topology of an output circuit of the high-frequency generator, and in preferred embodiments, avoiding particularly critical regions, ie undesired values for the time profile or the phase of the impedance, can be achieved by said phase rotation.

Die vorstehend genannte Impedanztransformation, insbesondere Phasendrehung, kann bei manchen bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise durch eine Anpassung einer Leitungslänge zwischen dem Plasma bzw. dem optionalen Anpassungsnetzwerk und dem Hochfrequenzgenerator erfolgen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die genannte Impedanztransformation, insbesondere Phasendrehung, auch dynamisch, also insbesondere zu einer Laufzeit des Hochfrequenzgenerators, erfolgen. Hierfür kann beispielsweise eine entsprechende Phasenschiebereinrichtung zwischen dem Hochfrequenzgenerator und dem Plasma bzw. dem optionalen Anpassungsnetzwerk vorgesehen sein. Kombinationen aus einer Anpassung der Leitungslänge sowie einer dynamischen Phasendrehung mittels Phasenschiebereinrichtung sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls denkbar.The above-mentioned impedance transformation, in particular phase rotation, can in some preferred embodiments, for example, by an adaptation of a line length between the plasma and the optional Adjustment network and the high-frequency generator done. In further preferred embodiments, said impedance transformation, in particular phase rotation, can also take place dynamically, that is to say in particular at a transit time of the high-frequency generator. For this purpose, for example, a corresponding phase shifter device can be provided between the high-frequency generator and the plasma or the optional matching network. Combinations of an adaptation of the line length and a dynamic phase rotation by means of phase shifter means are also conceivable in further preferred embodiments.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Übermittlung der ersten Größe und der zweiten Größe an eine Anzeigevorrichtung und/oder an eine maschinenlesbare Schnittstelle zur unterscheidbaren Darstellung und/oder Verarbeitung der beiden Größen.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for transmitting the first size and the second size to a display device and / or to a machine-readable interface for differentiation and / or processing of the two variables.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Regelung eines Hochfrequenzgenerators, wobei für die Regelung die erste Größe und die zweite Größe mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren ungleich null in die Regelung einbezogen werden.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for controlling a high-frequency generator, wherein for the regulation the first variable and the second variable, each with different weighting factors not equal to zero, are included in the regulation.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Regelung einer Impedanzanpassungsvorrichtung, insbesondere eines Anpassungsnetzwerks, wobei für die Regelung die erste Größe und die zweite Größe mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren in die Regelung einbezogen werden, insbesondere die erste Größe mit einem betragsmäßig größeren Gewichtungsfaktor als die zweite Größe.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for regulating an impedance matching device, in particular a matching network, wherein for the regulation the first variable and the second variable, each with different weighting factors, are included in the regulation, in particular the first size with a magnitude greater weighting factor than the second size.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All features described or illustrated alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their combination in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.

In der Zeichnung zeigt:

  • 1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einem Zielsystem,
  • 2A, 2B, 2C jeweils schematisch ein Leistungsdichtespektrum gemäß weiterer Ausführungsformen,
  • 3A schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform,
  • 3B schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform,
  • 4 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform,
  • 5 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform,
  • 6 schematisch eine Spektraldarstellung von Hochfrequenzleistungssignalen gemäß einer Ausführungsform,
  • 7 schematisch eine messtechnisch ermittelte Spektraldarstellung von Hochfrequenzleistungssignalen gemäß einer Ausführungsform,
  • 8 schematisch einen zeitlichen Verlauf einer Impedanz eines Plasmas gemäß einer Ausführungsform dargestellt in einem Smith-Diagramm,
  • 9 bis 12 jeweils schematisch einen zeitlichen Verlauf einer Impedanz eines Plasmas gemäß einer Ausführungsform dargestellt in einem Smith-Diagramm,
  • 13 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenzgenerators gemäß einer Ausführungsform,
  • 14 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenzgenerators gemäß einer weiteren Ausführungsform,
  • 15 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform,
  • 16 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform, und
  • 17 eine Konfiguration gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In the drawing shows:
  • 1 2 is a simplified block diagram of a device according to an embodiment in a target system;
  • 2A . 2 B . 2C each schematically a power density spectrum according to further embodiments,
  • 3A schematically a simplified block diagram of a further embodiment,
  • 3B schematically a simplified block diagram of a further embodiment,
  • 4 schematically a simplified block diagram of a further embodiment,
  • 5 schematically a simplified block diagram of a further embodiment,
  • 6 FIG. 2 schematically illustrates a spectral representation of high frequency power signals according to an embodiment; FIG.
  • 7 1 schematically shows a metrologically determined spectral representation of high-frequency power signals according to an embodiment,
  • 8th FIG. 2 schematically shows a time curve of an impedance of a plasma according to an embodiment, shown in a Smith chart, FIG.
  • 9 to 12 each schematically a time course of an impedance of a plasma according to an embodiment shown in a Smith chart,
  • 13 2 is a simplified block diagram of a high frequency generator according to an embodiment;
  • 14 schematically a simplified block diagram of a high frequency generator according to another embodiment,
  • 15 2 is a simplified flowchart of a method according to an embodiment;
  • 16 schematically a simplified block diagram of another embodiment, and
  • 17 a configuration according to another embodiment.

1 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Mehrfrequenz-Plasmasystems aufweisend eine Plasmakammer PC und ein darin erzeugbares Plasma P. Das Plasma P kann beispielsweise zur Materialbearbeitung wie z.B. zum Beschichten oder Ätzen von Halbleiterbauelementen usw. eingesetzt werden. Ein erster Hochfrequenzgenerator 200 erzeugt ein eine erste Frequenz, die nachfolgend auch als Grundfrequenz bezeichnet wird, aufweisendes erstes Hochfrequenzleistungssignal LS1, das der Plasmakammer PC und damit dem Plasma P über eine entsprechende Hochfrequenzleitung 210 zuführbar ist. Das Plasma P repräsentiert dementsprechend für den ersten Hochfrequenzgenerator 200 eine elektrische Last. Eine von dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 zu dem Plasma P hinlaufende Spannungswelle Ui, die mit dem ersten Hochfrequenzleistungssignal LS1 korrespondiert, ist ebenfalls in 1 gezeigt. Sie enthält i.d.R. (insbesondere in einem stationären Zustand) nur die Grundfrequenz. 1 schematically shows a simplified block diagram of a multi-frequency plasma system comprising a plasma chamber PC and a plasma producible therein P , The plasma P For example, for material processing such as for coating or etching of semiconductor devices, etc. can be used. A first high-frequency generator 200 generates a first high frequency power signal having a first frequency, which is also referred to below as a fundamental frequency LS1 , the plasma chamber PC and with that plasma P via a corresponding high-frequency line 210 can be fed. The plasma P accordingly represents for the first high frequency generator 200 an electrical load. One from the first high frequency generator 200 to the plasma P going voltage wave ui that with the first high-frequency power signal LS1 Corresponds is also in 1 shown. It usually contains (especially in a stationary state) only the fundamental frequency.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die erste Frequenz zwischen etwa 10 MHz, Megahertz, und etwa 190 MHz beträgt, wobei insbesondere die erste Frequenz zumindest etwa einen der folgenden Werte aufweist: 13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz, 60 MHz, 81 MHz, 161 MHz. Bei weiteren Ausführungsformen sind auch andere Werte für die erste Frequenz möglich.In preferred embodiments it is provided that the first frequency is between about 10 MHz, megahertz, and about 190 MHz, wherein in particular the first frequency has at least about one of the following values: 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40.68 MHz , 60 MHz, 81 MHz, 161 MHz. In other embodiments, other values for the first frequency are possible.

Optional kann zwischen dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 und der Plasmakammer PC ein Anpassungsnetzwerk 220 angeordnet sein, das eine Impedanzanpassung der Impedanz des Plasmas P vorzugsweise derart bewirkt, dass eine von dem Plasma P in Richtung des ersten Hochfrequenzgenerators 200 reflektierte Leistung bei der ersten Frequenz bzw. Grundfrequenz reduziert wird. Sofern vorhanden, bildet das optionale Anpassungsnetzwerk 220 zusammen mit dem Plasma P die elektrische Last für den ersten Hochfrequenzgenerator 200. Ein erster Leitungsabschnitt 210a der Hochfrequenzleitung 210 verbindet den ersten Hochfrequenzgenerator 200 mit dem optionalen Anpassungsnetzwerk 220. Ein zweiter Leitungsabschnitt 210b verbindet das optionale Anpassungsnetzwerk 220 mit der Plasmakammer PC.Optionally, between the first high frequency generator 200 and the plasma chamber PC an adaptation network 220 be arranged, which has an impedance matching the impedance of the plasma P preferably such that one of the plasma P in the direction of the first high-frequency generator 200 reflected power at the first frequency or fundamental frequency is reduced. If available, forms the optional customization network 220 together with the plasma P the electrical load for the first high frequency generator 200 , A first line section 210a the high frequency line 210 connects the first high frequency generator 200 with the optional customization network 220 , A second line section 210b Connects the optional customization network 220 with the plasma chamber PC ,

Zusätzlich zu dem ersten Hochfrequenzleistungssignal LS1 ist das Plasma P vorliegend auch noch mit einem zweiten Hochfrequenzleistungssignal LS2 beaufschlagbar, das durch einen zweiten Hochfrequenzgenerator 300 erzeugt bzw. bereitgestellt werden kann. Das zweite Hochfrequenzleistungssignal LS2 weist eine zweite Frequenz auf, die kleiner ist als die erste Frequenz.In addition to the first high frequency power signal LS1 is the plasma P in the present case also with a second high-frequency power signal LS2 acted upon by a second high-frequency generator 300 can be generated or provided. The second high frequency power signal LS2 has a second frequency that is less than the first frequency.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die zweite Frequenz zwischen etwa 10 kHz, Kilohertz, und etwa 2,3 MHz beträgt, wobei insbesondere die zweite Frequenz zumindest etwa einen der folgenden Werte aufweist: 300 kHz, 400 kHz, 500 kHz. Bei weiteren Ausführungsformen sind auch andere Werte für die zweite Frequenz möglich.In further preferred embodiments, it is provided that the second frequency is between about 10 kHz, kilohertz, and about 2.3 MHz, wherein in particular the second frequency has at least about one of the following values: 300 kHz, 400 kHz, 500 kHz. In other embodiments, other values for the second frequency are possible.

Mehrfrequenz-Plasmasysteme des in 1 abgebildeten Typs sind vorteilhaft einsetzbar bei Anwendungen, bei denen sowohl eine große Ionendichte als auch eine hohe Beschleunigung der Ionen gewünscht ist, z.B. für eine Materialbearbeitung wie das bereits genannte Ätzen.Multi-frequency plasma systems of in 1 shown type are advantageously used in applications where both a high ion density and a high acceleration of the ions is desired, for example, for a material processing as the already mentioned etching.

Bei der Hochfrequenzanregung des Plasmas P wird bevorzugten Ausführungsformen zufolge auf eine gute Impedanzanpassung geachtet, die sich durch eine möglichst niedrige, optimal keine von der Last reflektierte elektrische Leistung auszeichnet. Damit wird einerseits die z.B. von dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 in Form des Hochfrequenzleistungssignals LS1 abgegebene Leistung optimal zur Anregung des Plasmas P ausgenutzt und andererseits Stress (insbesondere thermischer oder elektrischer Art, z.B. zu hohe Temperatur und/oder Spannung) für den ersten Hochfrequenzgenerator 200 vermieden. Dafür wird bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zwischen dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 und der Plasmakammer PC das bereits genannte optionale Anpassungsnetzwerk 220 verwendet, das z.B. geregelt sein kann, um bei sich ändernden Prozessparametern eine Impedanzanpassung zu erhalten. Alternativ oder ergänzend kann zur Impedanzanpassung bei weiteren Ausführungsformen ein sog. „Frequenztuning“ vorgenommen werden, also eine Änderung der ersten Frequenz des von dem ersten Hochfrequenzgenerator abgegebenen Hochfrequenzleistungssignals LS1.In the high-frequency excitation of the plasma P, according to preferred embodiments, attention is paid to a good impedance matching, which is characterized by the lowest possible, optimally, no electric power reflected by the load. Thus, on the one hand, for example, the first high-frequency generator 200 in the form of the high frequency power signal LS1 delivered power optimal for excitation of the plasma P exploited and on the other hand stress (especially thermal or electrical type, eg too high temperature and / or voltage) for the first high-frequency generator 200 avoided. For this, in further preferred embodiments, between the first high-frequency generator 200 and the plasma chamber PC the already mentioned optional adaptation network 220 used, for example, can be regulated to obtain an impedance matching with changing process parameters. Alternatively or additionally, for impedance matching in further embodiments, a so-called "frequency tuning" can be performed, that is to say a change in the first frequency of the high-frequency power signal output by the first high-frequency generator LS1 ,

Untersuchungen der Anmelderin zufolge entstehen in dem Mehrfrequenz-Plasmasystem gemäß 1 unter anderem durch Nichtlinearitäten in dem Plasma P (beispielsweise Sättigungseffekte) Mischprodukte aus den in das Plasma eingebrachten Hochfrequenzleistungssignalen LS1, LS2, die auch bei einer idealen Impedanzanpassung bzw. Leistungsanpassung des ersten Hochfrequenzgenerators 200 bezüglich der von ihm bereitgestellten Grundfrequenz für den ersten Hochfrequenzgenerator 200 eine „reflektierte“ Leistung darstellen. Informationen über die an dem Plasma P reflektierte Leistung und damit auch über die Mischprodukte sind z.B. in der zurücklaufenden Spannungswelle Ur enthalten, die sich von dem Plasma P hin zu dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 ausbreitet.According to investigations by the Applicant, in the multi-frequency plasma system according to FIG 1 among other things by nonlinearities in the plasma P (For example, saturation effects) Mixed products from the introduced into the plasma high frequency power signals LS1 . LS2 , even with an ideal impedance matching or power matching of the first high-frequency generator 200 with respect to the fundamental frequency provided by it for the first high-frequency generator 200 represent a "reflected" performance. Information about the on the plasma P reflected power and thus also over the mixing products are contained, for example, in the returning voltage wave Ur, which differs from the plasma P towards the first high frequency generator 200 spreads.

2A zeigt schematisch ein Leistungsdichtespektrum über der Frequenzachse f gemäß bevorzugter Ausführungsformen, aus dem das erste Hochfrequenzleistungssignal bei der ersten Frequenz f1 (Grundfrequenz) und das zweite Hochfrequenzleistungssignal bei der zweiten Frequenz f2 hervorgehen, wobei die zweite Frequenz kleiner ist als die erste Frequenz f1, vgl. auch die vorstehend bereits beschriebenen Frequenzwerte bzw. Frequenzbereiche für die erste und zweite Frequenz. Beispielsweise beträgt die erste Frequenz f1, also die Grundfrequenz, etwa 13,56 MHz, und die zweite Frequenz f2 beträgt etwa 100 kHz. Gezeigt sind in 2A jeweils diejenigen Leistungsanteile LS1h, LSh2, die von dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 (Frequenz f1) bzw. von dem zweiten Hochfrequenzgenerator 300 (Frequenz f2) zu dem Plasma P bzw. der Plasmakammer PC hinlaufenden Spannungswellen entsprechen. 2A schematically shows a power density spectrum over the frequency axis f According to preferred embodiments, from which the first high-frequency power signal at the first frequency f1 (fundamental frequency) and the second high-frequency power signal emerge at the second frequency f2, wherein the second frequency is smaller than the first frequency f1, cf. also the frequency values or frequency ranges already described above for the first and second frequency. For example, the first frequency f1, ie the fundamental frequency, is about 13.56 MHz, and the second frequency f2 is about 100 kHz. Shown are in 2A in each case those performance shares LS1h . LSH2 that from the first high-frequency generator 200 (Frequency f1) or from the second high frequency generator 300 (Frequency f2) to the plasma P or the plasma chamber PC corresponding voltage waves.

2B zeigt demgegenüber schematisch ein Leistungsdichtespektrum für Leistungsanteile der betreffenden Signale, die jeweils von dem Plasma P in Richtung zu dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 zurücklaufenden Spannungswellen Ur (1) entsprechen. Aus 2B ist zu erkennen, dass bezüglich der Grundfrequenz f1 eine Fehlanpassung vorliegt, da ein Leistungsanteil einer zurücklaufenden Spannungswelle bei der Grundfrequenz f1 einen nichtverschwindenden Wert aufweist. Aus 2B ist aber auch zu erkennen, dass von dem Plasma P zu dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 Mischprodukte der Grundfrequenz f1 mit der zweiten Frequenz f2 geleitet werden, vgl. die Summenfrequenzen fs_1, fs_2, fs_3 und Differenzfrequenzen fd_1, fd_2, fd_3 wie sie vorliegend in dem Plasma P durch elektrische Mischung der beiden Hochfrequenzleistungssignale LS1, LS2 entstehen (Mischprodukte). 2 B In contrast, schematically shows a power density spectrum for power components of the respective signals, each of the plasma P towards the first high frequency generator 200 returning voltage waves Ur ( 1 ) correspond. Out 2 B it can be seen that with respect to the fundamental frequency f1 there is a mismatch since a power component of a returning voltage wave at the fundamental frequency f1 has a non-zero value. Out 2 B however, it can also be seen that from the plasma P to the first high-frequency generator 200 Mixed products of the fundamental frequency f1 with the second frequency f2 be directed, cf. the sum frequencies fs_1, fs_2, fs_3 and difference frequencies fd_1, fd_2, fd_3 as present in the plasma P by electrical mixing of the two high frequency power signals LS1 . LS2 arise (mixed products).

Die Summenfrequenzen sind in Abhängigkeit der Gleichung fs_n = f1 + n * f2 ermittelbar, und die Differenzfrequenzen sind in Abhängigkeit der Gleichung fd n = f1 - n * f2 ermittelbar, wobei fs_n eine n-te Summenfrequenz ist, wobei f1 die erste Frequenz ist, wobei n eine natürliche Zahl größer Null ist, wobei „*“ der Multiplikationsoperator ist, wobei f2 die zweite Frequenz ist, und wobei fd_n eine n-te Differenzfrequenz ist. Demnach sind in 2B Summenfrequenzen und Differenzfrequenzen für n = 1, 2, 3 abgebildet.The sum frequencies can be determined as a function of the equation fs_n = f1 + n * f2, and the difference frequencies can be determined as a function of the equation fd n = f1 -n * f2, where fs_n is an n-th sum frequency, where f1 the first frequency is where n is a natural number greater than zero, where "*" is the multiplication operator, where f2 the second frequency is and where fd_n is an nth difference frequency. Accordingly, in 2 B Sum frequencies and difference frequencies for n = 1, 2, 3 shown.

2C zeigt schematisch ein Leistungsdichtespektrum für den Fall einer optimalen Anpassung bezüglich der Grundfrequenz f1, wie es unter Anwendung des Prinzips der Ausführungsformen erhalten werden kann. Ersichtlich weisen nur noch die Leistungsdichten der Summenfrequenzen und Differenzfrequenzen, also der Mischprodukte, welche ein erstes Seitenband SB1 und ein zweites Seitenband SB2 bilden, nichtverschwindende Amplitudenwerte auf. Diese Mischprodukte stellen auch bei perfekter Anpassung bezüglich der Grundfrequenz f1 eine von dem Plasma P reflektierte (bzw. darin erzeugte) elektrische Leistung dar, die den über die Hochfrequenzleitung 210 mit der Plasmakammer PC verbundenen ersten Hochfrequenzgenerator 200 belasten können. Diese Mischprodukte bzw. Seitenbänder repräsentieren eine gute Anregung des Plasmas P, sind also per se nicht unerwünscht, können den ersten Hochfrequenzgenerator 200 jedoch ebenfalls belasten, wenn auch in anderer Weise als reflektierte elektrische Leistung bei der Grundfrequenz f1. Dies kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, die weiter unten z.B. unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden, berücksichtigt werden, beispielsweise indem bei einer Regelung des Betriebs des ersten Hochfrequenzgenerators 200 die reflektierte elektrische Leistung bei der Grundfrequenz f1 und die reflektierte elektrische Leistung der Mischprodukte bzw. Seitenbänder nach ihrem tatsächlichen Einfluss bzw. Effekt, z.B. einer Erzeugung von unerwünschter Verlust-Wärme und/oder Überspannungen in dem ersten Hochfrequenzgenerator 200, gewichtet werden. 2C schematically shows a power density spectrum in the case of an optimal adjustment with respect to the fundamental frequency f1 as can be obtained using the principle of the embodiments. Only the power densities of the sum frequencies and difference frequencies, that is to say of the mixed products, which have a first sideband, are clearly visible SB1 and a second sideband SB2 form non-zero amplitude values. These mixed products also provide perfect match with respect to the fundamental frequency f1 one from the plasma P reflected (or generated therein) electrical power that the over the high frequency line 210 with the plasma chamber PC connected first high frequency generator 200 can load. These mixed products or sidebands represent a good excitation of the plasma P So, are not undesirable per se, can be the first high frequency generator 200 however, also load, albeit in a manner other than reflected electrical power at the fundamental frequency f1 , This may be the case in further preferred embodiments, which are described below, for example, with reference to FIG 13 be taken into account, for example, in a regulation of the operation of the first high-frequency generator 200 the reflected electrical power at the fundamental frequency f1 and the reflected electrical power of the mixed products or sidebands according to their actual influence or effect, for example generation of undesired heat losses and / or overvoltages in the first high-frequency generator 200 to be weighted.

Bei bevorzugten Ausführungsformen, vgl. hierzu auch 1 und 3A, ist eine Vorrichtung 100 bzw. 100a vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, eine erste Größe G1 zu ermitteln, die eine von dem Plasma P reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz f1, also der Grundfrequenz, charakterisiert und eine zweite Größe G2 zu ermitteln, die eine von dem Plasma P reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen fs_1, fs_2, fs_3 ( 2B) und/oder Differenzfrequenzen fd_1, fd_2, fd_3 (Mischprodukte) aus der ersten Frequenz f1 und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz f2 aufweist.In preferred embodiments, cf. this too 1 and 3A , is a device 100 respectively. 100a provided, which is adapted to a first size G1 to determine which one of the plasma P reflected power in the range of the first frequency f1 , ie the fundamental frequency, characterized and a second size G2 to determine which one of the plasma P characterized reflected power in a first frequency range, wherein the first frequency range a predetermined number of sum frequencies fs_1, fs_2, fs_3 ( 2 B) and / or difference frequencies fd_1, fd_2, fd_3 (mixed products) from the first frequency f1 and an integer multiple of the second frequency f2.

Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft, zwischen einer von dem Plasma P reflektierten Leistung im Bereich der ersten Frequenz f1, also Grundfrequenz, und einer von dem Plasma P reflektierten Leistung in dem genannten ersten Frequenzbereich zu differenzieren. Bevorzugt umfasst der erste Frequenzbereich wenigstens einen Teil der vorstehend beschriebenen Mischprodukte, beispielsweise das erste Seitenband SB1 und das zweite Seitenband SB2 gemäß 2C. Ersichtlich kann der erste Frequenzbereich auch mehrere, nicht notwendig direkt aneinandergrenzende, Teilfrequenzbereiche umfassen, wie sie vorliegend durch die beiden Seitenbänder SB1, SB2 charakterisiert sind. Insbesondere ist die Grundfrequenz f1 nicht von dem ersten Frequenzbereich umfasst.The principle according to the embodiments advantageously allows between one of the plasma P reflected power in the range of the first frequency f1, ie fundamental frequency, and a reflected power from the plasma P in the said first frequency range to differentiate. The first frequency range preferably comprises at least part of the mixing products described above, for example the first sideband SB1 and the second sideband SB2 according to 2C , As can be seen, the first frequency range can also comprise a number of subfrequency ranges which are not necessarily directly adjacent to each other, as they are presently provided by the two sidebands SB1 . SB2 are characterized. In particular, the fundamental frequency f1 not included in the first frequency range.

Mit anderen Worten repräsentiert die erste Größe G1 (3A) eine von dem Plasma P (1) reflektierte Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1, insbesondere unter Ausschluss des Bereichs der ebenfalls auftretenden bzw. zu erwartenden Seitenbänder SB1, SB2, und die zweite Größe G2 repräsentiert eine von dem Plasma P reflektierte Leistung wenigstens eines Teils der genannten Mischprodukte. Durch die Ermittlung der ersten und zweiten Größe G1, G2 kann ein Betrieb des Plasmas P eines Mehrfrequenzsystems präziser charakterisiert und ausgewertet werden, und optional auch ein Betrieb des Hochfrequenzgenerators 200 in Abhängigkeit der ersten und/oder zweiten Größe G1, G2 beeinflusst werden, was mit dem Pfeil A2 angedeutet werden soll.In other words, the first size represents G1 ( 3A) one of the plasma P ( 1 ) reflected power in the range of the fundamental frequency f1 , In particular, excluding the range of also occurring or expected sidebands SB1 . SB2 , and the second size G2 represents one of the plasma P reflected performance of at least part of said mixed products. By determining the first and second size G1 . G2 can be a operation of the plasma P a multi-frequency system are more precisely characterized and evaluated, and optionally also an operation of the high-frequency generator 200 depending on the first and / or second size G1 . G2 be influenced, what with the arrow A2 should be indicated.

Beispielsweise kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen für eine Beurteilung der Anpassung („Matchbedingung“) der Generatorimpedanz des ersten Hochfrequenzgenerators 200 an die Lastimpedanz (also die Impedanz des Plasmas P bzw. des Systems umfassend das Plasma P und das optionale Anpassungsnetzwerk 220) bezüglich der Grundfrequenz f1 allein die reflektierte Grundwelle betrachtet werden, also derjenige Anteil der reflektierten Leistung bei der Grundfrequenz f1. Mit anderen Worten kann bei bevorzugten Ausführungsformen zur Beurteilung der Matchbedingung die erste Größe G1 ausgewertet werden. Beispielsweise kann dann auf eine optimale Impedanz- bzw. Leistungsanpassung des ersten Hochfrequenzgenerators 200 an die Lastimpedanz bezüglich der Grundfrequenz f1 geschlossen werden, wenn die erste Größe G1 einen vorgebbaren ersten Schwellwert unterschreitet, vorzugsweise zu Null wird. Gleichzeitig kann die zweite Größe G2 vorteilhaft dazu genutzt werden, um eine Anregung des Plasmas P zu beurteilen.For example, in further preferred embodiments for an assessment of Adaptation ("match condition") of the generator impedance of the first high-frequency generator 200 to the load impedance (ie the impedance of the plasma P or the system comprising the plasma P and the optional customization network 220 ) with respect to the fundamental frequency f1 only the reflected fundamental wave are considered, ie the proportion of the reflected power at the fundamental frequency f1 , In other words, in preferred embodiments for assessing the match condition, the first size G1 be evaluated. For example, it is then possible to optimize the impedance or power of the first high-frequency generator 200 to the load impedance with respect to the fundamental frequency f1 be closed when the first size G1 falls below a predetermined first threshold, preferably to zero. At the same time, the second size G2 can be used to stimulate the plasma P to judge.

Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100, vergleiche 1, die erste und/oder zweite Größe G1, G2 in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße des Mehrfrequenz-Plasmasystems ermitteln, welche beispielsweise auf der Hochfrequenzleitung 210 anliegt und damit messtechnisch ermittelbar ist, vergleiche den Blockpfeil A1. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung 100a (3A) dazu ausgebildet, die erste Größe G1 und/oder die zweite Größe G2 in Abhängigkeit von einem ersten Signal s1 zu ermitteln, das eine von dem Plasma P (1) zu dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 reflektierte, also zurücklaufende, Spannungswelle Ur charakterisiert.In preferred embodiments, the device 100 , compare 1 , the first and / or second size G1 . G2 depending on at least one operating variable of the multi-frequency plasma system, which, for example, on the high-frequency line 210 is present and thus can be determined metrologically, compare the block arrow A1 , Particularly preferred is the device 100a ( 3A) designed to be the first size G1 and / or the second size G2 in response to a first signal s1 to determine that one of the plasma P ( 1 ) to the first high frequency generator 200 reflected, ie returning, voltage wave Ur characterized.

4 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform. Es ist zu erkennen, dass vorliegend auch dem zweiten Hochfrequenzgenerator 300 ein Anpassungsnetzwerk 320 zugeordnet ist. Zwischen dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 und seinem optionalen Anpassungsnetzwerk 220 ist ein Richtkoppler 230 vorgesehen, der ein erstes Signal s1 bereitstellt, das die von dem Plasma P (1) zu dem ersten Hochfrequenzgenerator 200 reflektierte Spannungswelle Ur charakterisiert. Anstelle eines Richtkopplers 230 kann bei weiteren Ausführungsformen auch eine Spannungs-/Stromauskopplung („VI-Probe“, nicht gezeigt) vorgesehen sein und das erste Signal s1 aus hiervon bereitgestellten Spannungs- und Stromsignalen abgeleitet werden. 4 schematically shows a simplified block diagram of another embodiment. It can be seen that in the present case also the second high-frequency generator 300 an adaptation network 320 assigned. Between the first high-frequency generator 200 and its optional customization network 220 is a directional coupler 230 provided, which is a first signal s1 that provides the plasma P ( 1 ) to the first high frequency generator 200 reflected voltage wave Ur characterizes. Instead of a directional coupler 230 In other embodiments, a voltage / current decoupling ("VI sample", not shown) may be provided and the first signal s1 derived therefrom voltage and current signals are derived.

Das erste Signal s1 wird mittels eines Eingangsfilters 102 einer Filterung, insbesondere Tiefpassfilterung unterzogen, wodurch ein gefiltertes Signal s1' erhalten wird, das mittels eines Analog/Digital-Wandlers (ADC) 104 in ein zeit- und wertediskretes Digitalsignal s1" transformiert wird. Der Eingangsfilter 102 ist bevorzugt an die Bandbreite des ADC 104 angepasst.The first signal s1 is done by means of an input filter 102 a filtering, in particular subjected to low-pass filtering, whereby a filtered signal s1 obtained by means of an analog-to-digital converter (ADC) 104 into a time and value discrete digital signal s1 The input filter is transformed 102 is preferred to the bandwidth of the ADC 104 customized.

Das Digitalsignal s1" wird einer Abwärtsumsetzung unterzogen, bevorzugt durch Mischung, insbesondere mittels Multiplikation, mit einem Lokaloszillatorsignal LO, wodurch ein zweites Signal s2 erhalten wird. Das zweite Signal s2 ist bevorzugt ein (digitales) Basisbandsignal (Frequenz des Lokaloszillatorsignals LO entspricht im Wesentlichen der Grundfrequenz f1, das heißt Abweichungen von bis zu 2%, insbesondere bis zu 1%, sind tolerabel), kann bei anderen Ausführungsformen aber auch ein Zwischenfrequenzsignal sein (Frequenz des Lokaloszillatorsignals LO ist kleiner als die Grundfrequenz f1).The digital signal s1 "is subjected to a down conversion, preferably by mixing, in particular by multiplication, with a local oscillator signal LO , creating a second signal s2 is obtained. The second signal s2 is preferably a (digital) baseband signal (frequency of the local oscillator signal LO essentially corresponds to the fundamental frequency f1 , ie deviations of up to 2%, in particular up to 1%, are tolerable), but in other embodiments may also be an intermediate frequency signal (frequency of the local oscillator signal LO is smaller than the fundamental frequency f1 ).

Die Vorrichtung 100, 100a ist ferner dazu ausgebildet, mittels wenigstens einer ersten Tiefpassfilterung mit erster Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal s2 ein drittes Signal s3 abzuleiten. Dies erfolgt vorliegend mittels den Tiefpassfiltern 106, 108, wobei die erste Grenzfrequenz der ersten Tiefpassfilterung kleiner oder etwa gleich der zweiten Frequenz f2 ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das dritte Signal s3 nur Signalanteile aufweist, die mit der in das Basisband transformierten Grundfrequenz f1 korrespondieren, nicht jedoch Signalanteile von Mischprodukten. Bei weiteren Ausführungsformen kannanstelle der beiden Tiefpassfilter 106, 108 auch ein einzelner Tiefpassfilter mit der zweiten Grenzfrequenz verwendet werden, um das dritte Signal s3 aus dem zweiten Signal s2 zu ermitteln. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet, die erste Größe G1 (3A) in Abhängigkeit des dritten Signals s3 zu ermitteln, beispielsweise durch Bildung eines Quadrats des Betrags des dritten Signals s3: G1 = | s3 |2.The device 100 . 100a is further adapted, by means of at least a first low-pass filtering with first cut-off frequency from the second signal s2 a third signal s3 derive. This takes place here by means of the low-pass filters 106 . 108 wherein the first cutoff frequency of the first low pass filtering is less than or about equal to the second frequency f2 is. This can ensure that the third signal s3 has only signal components with the base frequency transformed into the baseband f1 correspond, but not signal components of mixed products. In further embodiments, instead of the two low pass filters 106 . 108 Also, a single low pass filter with the second cutoff frequency can be used to generate the third signal s3 from the second signal s2 to determine. Particularly preferred is the device 100 . 100a designed to be the first size G1 ( 3A) depending on the third signal s3 for example, by forming a square of the magnitude of the third signal s3: G1 = | s3 | 2 .

Die Vorrichtung 100, 100a ist ferner dazu ausgebildet, mittels einer zweiten Tiefpassfilterung mit zweiter Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal s2 ein viertes Signal s4 abzuleiten. Dies erfolgt vorliegend mittels dem ersten Tiefpassfilter 106, wobei die zweite Grenzfrequenz der zweiten Tiefpassfilterung größer ist als die zweite Frequenz, vorzugsweise größer als das Dreifache der zweiten Frequenz. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das vierte Signal s4 auch Signalanteile aufweist, die mit den Mischprodukten wenigstens erster bis dritter Ordnung korrespondieren. Zusätzlich weist das vierte Signal s4 Signalanteile auf, die mit der in das Basisband transformierten Grundfrequenz f1 korrespondieren. Vereinfacht ausgedrückt kann festgehalten werden, dass das vierte Signal s4 Informationen über eine von dem Plasma P reflektierte Leistung sowohl bei der Grundfrequenz f1 als auch im Bereich der Summenfrequenzen bzw. Differenzfrequenzen der Mischprodukte aufweist, wohingegen das dritte Signal s3 Informationen über die von dem Plasma P reflektierte Leistung bei der Grundfrequenz f1, nicht jedoch im Bereich der Summenfrequenzen bzw. Differenzfrequenzen der Mischprodukte aufweist.The device 100 . 100a is further configured to derive a fourth signal s4 from the second signal s2 by means of a second low-pass filtering with second cut-off frequency. This takes place here by means of the first low-pass filter 106 wherein the second cut-off frequency of the second low-pass filtering is greater than the second frequency, preferably greater than three times the second frequency. This can ensure that the fourth signal s4 Also has signal components which correspond to the mixing products at least first to third order. In addition, the fourth signal s4 has signal components which correspond to the fundamental frequency f1 transformed into the baseband. In simple terms, it can be stated that the fourth signal s4 contains information about one of the plasma P has reflected power both at the fundamental frequency f1 and in the range of the sum frequencies or difference frequencies of the mixed products, whereas the third signal s3 information about that of the plasma P has reflected power at the fundamental frequency f1, but not in the range of the sum frequencies or difference frequencies of the mixed products.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Funktionalität der vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Komponenten 102, 104, LO, 106, 108 zumindest teilweise in die Vorrichtung 100, 100a integriert. In preferred embodiments, the functionality is as described above with reference to FIG 4 described components 102 . 104 . LO . 106 . 108 at least partially into the device 100 . 100a integrated.

5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform. Wie vorstehend bereits beschrieben und aus 5 ersichtlich, wird die erste Größe G1, die eine von dem Plasma P (1) reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz f1 ( 2B) charakterisiert, als Quadrat des Betrags des dritten Signals s3 erhalten. 5 schematically shows a further embodiment. As already described above and out 5 Obviously, the first size becomes G1 that one of the plasma P ( 1 ) reflected power in the range of the first frequency f1 ( 2 B) characterized as the square of the magnitude of the third signal s3 receive.

In vergleichbarer Weise wird eine dritte Größe G3 als Quadrat des Betrags des vierten Signals s4 erhalten, wobei optional zusätzlich eine Tiefpassfilterung durch einen weiteren Tiefpass 109 erfolgt. Dies kann, insbesondere für eine visuelle Anzeige der dritten Größe G3, zweckmäßig sein, weil Amplitudenwerte des vierten Signals s4 mit der zweiten Frequenz bzw. ganzzahligen Vielfachen hiervon moduliert sein können.In a similar way becomes a third size G3 as the square of the amount of the fourth signal s4 optionally, in addition optionally a low-pass filtering by another low pass 109 he follows. This can, especially for a visual display of the third size G3 , be expedient because amplitude values of the fourth signal s4 can be modulated with the second frequency or integer multiples thereof.

Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet, die zweite Größe G2 in Abhängigkeit des vierten Signals s4 und der ersten Größe G1 zu ermitteln. Wie aus 5 ersichtlich ist, kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. die zweite Größe G2 als Differenz aus der dritten Größe G3 und der ersten Größe G1 ermittelt werden: G2 = G3 - G1. Die Differenzbildung erfolgt vorliegend mittels eines nicht näher bezeichneten Addierers bzw. Subtrahierers.Further preferred is the device 100 . 100a designed to be the second size G2 depending on the fourth signal s4 and the first size G1 to determine. How out 5 can be seen, in other preferred embodiments, for example, the second size G2 as the difference from the third size G3 and the first size G1 be determined: G2 = G3 - G1 , The subtraction takes place here by means of an unspecified adder or subtractor.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die vorstehend unter Bezugnahme auf 4, 5 beschriebenen Schritte beispielsweise mittels Hardware und/oder Software bzw. einer Kombination hieraus erfolgen.In further preferred embodiments, those described above with reference to 4 . 5 described steps, for example by means of hardware and / or software or a combination thereof.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Vorrichtung 100, 100a beispielsweise zumindest i.w. die in 17 abgebildete Konfiguration 1000 auf.In further preferred embodiments, the device 100 . 100a for example, at least iw the in 17 pictured configuration 1000 on.

Die Konfiguration 1000 weist eine Recheneinrichtung 1010 auf wie z.B. einen Mikrocontroller und/oder Mikroprozessor und/oder digitalen Signalprozessor (DSP) und/oder einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA) und/oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und eine Speichereinrichtung 1020 zur zumindest zeitweisen Speicherung von einem oder mehreren Computerprogrammen PRG1, PRG2, .... Wenigstens eines der Computerprogramme PRG1, PRG2 kann zur Steuerung eines Betriebs der Vorrichtung 100, 100a, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach den Ausführungsformen, vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Ermittlung wenigstens einer der Größen G1, G2, G3 unter Steuerung eines der Computerprogramme PRG1, PRG2 erfolgen. Die Speichereinrichtung 1020 kann bevorzugt einen flüchtigen Speicher 1022 wie z.B. einen Arbeitsspeicher („RAM“) und/oder einen nichtflüchtigen Speicher 1024 (z.B. nur-lese-Speicher („ROM“) und/oder EEPROM, insbesondere Flash-EEPROM oder dergleichen) aufweisen.The configuration 1000 has a computing device 1010 on such as a microcontroller and / or microprocessor and / or digital signal processor (DSP) and / or a programmable logic device (eg FPGA) and / or an application-specific integrated circuit (ASIC) and a memory device 1020 for at least temporary storage of one or more computer programs PRG1 . PRG2 , .... At least one of the computer programs PRG1 . PRG2 can be used to control an operation of the device 100 . 100a , in particular for carrying out the method according to the embodiments, be provided. For example, the determination of at least one of the sizes G1 . G2 . G3 under control of one of the computer programs PRG1 . PRG2 respectively. The storage device 1020 may preferably have a volatile memory 1022 such as a random access memory ("RAM") and / or a non-volatile memory 1024 (eg, read-only memory ("ROM") and / or EEPROM, especially flash EEPROM or the like).

Weiter kann die Konfiguration 1000 eine Peripherieeinrichtung 1030 aufweisen, die wenigstens eine zumindest teilweise in Hardware ausgeführte Filtereinrichtung 1032 (auch analoge Filtereinrichtung ist möglich) und/oder Mischereinrichtung 1034 und/oder ADC 1036 und/oder Datenschnittstelle 1038 aufweisen kann. Beispielsweise kann die Filtereinrichtung 1032 bei manchen Ausführungsformen die Funktion des Eingangsfilters 102 gemäß 4 realisieren. Bei weiteren Ausführungsformen kann der ADC 1036 die Funktion des ADC 104 gemäß 4 realisieren. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Mischereinrichtung 1034 gemäß 17 die Funktion des Mischers gemäß 4 realisieren, also z.B. eine Frequenztransformation des Signals s1" in das Basisbandsignal s2. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Datenschnittstelle 1038 zur Ausgabe wenigstens einer Größe, beispielsweise der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Größe G1, G2, G3, an eine externe Einheit (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Bei der externen Einheit kann es sich weiteren Ausführungsform zufolge beispielsweise um den ersten Hochfrequenzgenerator 200 und/oder eine externe Anzeigevorrichtung handeln.Next, the configuration 1000 a peripheral device 1030 comprising at least one at least partially executed in hardware filter device 1032 (Also analog filter device is possible) and / or mixer device 1034 and / or ADC 1036 and / or data interface 1038 can have. For example, the filter device 1032 in some embodiments, the function of the input filter 102 according to 4 realize. In further embodiments, the ADC 1036 the function of the ADC 104 according to 4 realize. In further embodiments, the mixer device 1034 according to 17 the function of the mixer according to 4 realize, eg a frequency transformation of the signal s1 "into the baseband signal s2 , In further embodiments, the data interface 1038 to output at least one size, for example the first and / or second and / or third size G1 . G2 . G3 to be formed on an external unit (not shown). In the case of the external unit, according to a further embodiment, for example, it may be the first high-frequency generator 200 and / or an external display device.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Konfiguration 1000 auch eine optionale Anzeigevorrichtung 1040 aufweisen, wobei besonders bevorzugt mehrere separate Anzeigeeinheiten 1042, 1044, 1046 vorgesehen sind, beispielsweise in Form von Flüssigkristall (LCD)-Anzeigen bzw. Sieben-Segment-Anzeigen bzw. Anzeigen vom LED (Licht emittierende Diode)- bzw. OLED (organische LED)-Typ. Bevorzugt wird auf der ersten Anzeigeeinheit 1042 die erste Größe G1 ausgegeben, auf der zweiten Anzeigeeinheit 1044 die zweite Größe G2, und auf der dritten Anzeigeeinheit 1046 die dritte Größe G3.In further preferred embodiments, the configuration 1000 also an optional display device 1040 have, wherein more preferably a plurality of separate display units 1042 . 1044 . 1046 are provided, for example in the form of liquid crystal (LCD) displays or seven-segment displays or displays of the LED (light emitting diode) - or OLED (organic LED) type. It is preferred on the first display unit 1042 the first size G1 output on the second display unit 1044 the second size G2 , and on the third display unit 1046 the third size G3 ,

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Filtereinrichtung 1032 gemäß 17 zur Realisierung der Funktion des Eingangsfilters 102 gemäß 4 ausgebildet, und der ADC 1036 kann das am Ausgang des Eingangsfilters 102 erhaltene Signal s1' wie bereits beschrieben in die digitale Domäne transformieren, also das Signal s1" bereitstellen. Die weitere vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Verarbeitung, insbesondere die Ermittlung der Signale s2, s3, s4, kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise vollständig durch die Recheneinrichtung 1010, insbesondere unter Steuerung durch ein entsprechendes Computerprogramm PRG1, im Rahmen einer digitalen Signalverarbeitung erfolgen. Die Tiefpassfilter 106, 108 gemäß 4 können bei der Konfiguration 1000 gemäß 17 beispielsweise durch digitale FIR (finite impulse response)-Filter implementiert werden, die durch die Recheneinrichtung 1010 bzw. entsprechende Computerprogramme auswertbar sind. Dies gilt bei weiteren Ausführungsformen auch für die Mischung mit dem Lokaloszillatorsignal LO.In further preferred embodiments, the filter device 1032 according to 17 to realize the function of the input filter 102 according to 4 trained, and the ADC 1036 This can be done at the output of the input filter 102 As already described, the signals s1 'obtained are transformed into the digital domain, that is to say they provide the signal s1 " 4 described processing, in particular the determination of the signals s2, s3, s4, in other preferred embodiments, for example, completely by the computing device 1010 . in particular under the control of a corresponding computer program PRG1 , done as part of a digital signal processing. The lowpass filter 106 . 108 according to 4 can in the configuration 1000 according to 17 for example, by digital FIR (finite impulse response) filters are implemented by the computing device 1010 or corresponding computer programs can be evaluated. In other embodiments, this also applies to the mixture with the local oscillator signal LO ,

Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, anstelle der in 4 gezeigten Reihenfolge eine Abwärtsumsetzung durch Mischung mit dem Lokaloszillatorsignal LO vor der Analog/Digital-Wandlung durch den ADC 104 auszuführen. Dadurch kann vorteilhaft ein ADC 104 mit geringerer Bandbreite vorgesehen werden, beispielsweise wiederum in Form des ADC 1036 gemäß der Konfiguration 1000 aus 17. Bei diesen Ausführungsformen kann ferner vorgesehen sein, dass die Abwärtsumsetzung durch die Mischereinrichtung 1034 gemäß 17 ausgeführt wird.In further embodiments is also conceivable, instead of in 4 shown sequence down conversion by mixing with the local oscillator signal LO before analog-to-digital conversion by the ADC 104 perform. This can advantageously be an ADC 104 be provided with a lower bandwidth, for example, again in the form of the ADC 1036 according to the configuration 1000 out 17 , In these embodiments, it may further be provided that the downward conversion by the mixer device 1034 according to 17 is performed.

Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, die o.g. Filterschritte in der analogen Domäne vorzunehmen, sodass kein ADC erforderlich ist.In further embodiments, it is also conceivable that o.g. Filter steps in the analog domain, so no ADC is required.

Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, zur Ermittlung der zweiten Größe G2 einen Bandpassfilter (nicht gezeigt) zu verwenden, der in seiner Filterkurve auf der Grundfrequenz f1 (2B) eine Kerbe (englisch: notch) enthält, und dessen untere und obere Grenzfrequenz so gewählt sind, dass sie den ersten Frequenzbereich abdecken, mithin die zu betrachtenden Mischprodukte bzw. deren Summenfrequenzen und Differenzfrequenzen einschließen. Alternativ ist bei weiteren Ausführungsformen auch die Vorsehung zweier separater Bandpassfilter (nicht gezeigt) für jeweils eines der Seitenbänder SB1, SB2 denkbar.In further embodiments, it is also conceivable to determine the second size G2 to use a bandpass filter (not shown) in its filter curve at the fundamental frequency f1 ( 2 B) a notch (English: notch) contains, and whose lower and upper cutoff frequency are chosen so that they cover the first frequency range, thus include the considered mixed products or their sum frequencies and difference frequencies. Alternatively, in further embodiments, the provision of two separate bandpass filters (not shown) for each one of the sidebands SB1 . SB2 conceivable.

Bei weiteren Ausführungsformen ist auch denkbar, individuelle Filter für jede interessierende Summenfrequenz fs_1, fs_2, .. und/oder Differenzfrequenz fd_1, fd_2, .. (2B) oder für entsprechende Frequenzgruppen vorzusehen. Bei weiteren Ausführungsformen ist vorgeschlagen, nach einer Amplitudenbildung (z.B. Absolutwert oder Quadrierung) bezüglich Seitenbänder charakterisierender Signale eine Tiefpassfilterung vorzusehen, da die Amplitudenwerte (Leistungswerte) der Seitenbänder mit der zweiten Frequenz f2 oder Vielfachen hiervon moduliert sein können.In further embodiments, it is also conceivable to have individual filters for each interest sum frequency fs_1, fs_2, .. and / or difference frequency fd_1, fd_2,. 2 B) or for corresponding frequency groups. In further embodiments, it is proposed to provide low-pass filtering after amplification (eg absolute value or squaring) of signals characterizing sidebands, since the amplitude values (power values) of the sidebands may be modulated at the second frequency f2 or multiples thereof.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet, eine vierte Größe G4, vgl. 5, in Abhängigkeit der ersten Größe G1 und der dritten Größe G3 zu ermitteln, insbesondere als gewichtete Summe der ersten Größe G1 und der dritten Größe G3, wobei der ersten Größe G1 ein erster Gewichtungsfaktor a zugeordnet ist, und wobei der dritten Größe G3 ein zweiter Gewichtungsfaktor b zugeordnet ist. Damit gilt: G4 = a * G1 + b * G3. Die vierte Größe G4 charakterisiert dabei eine von dem Plasma P reflektierte elektrische Leistung, wobei ein Anteil der reflektierten Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 durch die erste Größe G1 repräsentiert ist, und wobei ein Anteil der reflektierten Leistung umfassend die Grundfrequenz f1 und die Mischprodukte durch die dritte Größe G3 repräsentiert ist. Durch entsprechende Wahl des ersten und zweiten Gewichtungsfaktors a, b können die jeweiligen Anteile in entsprechender Weise zur Bildung der vierten Größe G4 gewichtet werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die vierte Größe G4 beispielsweise zur Beeinflussung einer Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals LS1 durch den ersten Hochfrequenzgenerator 200, vergleiche 1, verwendet werden. Hierfür kann die Vorrichtung 100 die vierte Größe G4 an den Hochfrequenzgenerator 200 übermitteln, vergleiche den gestrichelten Pfeil A2 aus 1.In further preferred embodiments, the device is 100 . 100a designed to be a fourth size G4 , see. 5 , depending on the first size G1 and the third size G3 to be determined, in particular as a weighted sum of the first size G1 and the third size G3 , where the first size G1 a first weighting factor a is assigned, and wherein the third size G3 a second weighting factor b is assigned. Thus: G4 = a * G1 + b * G3. The fourth size G4 In this case, it characterizes an electric power reflected by the plasma P, wherein a portion of the reflected power in the range of the fundamental frequency f1 is determined by the first quantity G1 and wherein a portion of the reflected power comprising the fundamental frequency f1 and the mixing products by the third magnitude G3 is represented. By appropriate choice of the first and second weighting factors a, b, the respective proportions in a corresponding manner to form the fourth size G4 be weighted. In further preferred embodiments, the fourth size G4 For example, for influencing a generation of the first high-frequency power signal LS1 by the first high-frequency generator 200, compare 1 , be used. For this purpose, the device 100 the fourth size G4 to transmit to the high frequency generator 200, compare the dashed arrow A2 out 1 ,

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, die nachstehend unter Bezugnahme auf 3B beschrieben sind, ist die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet, eine fünfte Größe G5 in Abhängigkeit der ersten Größe G1 und der zweiten Größe G2 zu ermitteln, insbesondere als gewichtete Summe der ersten Größe G1 und der zweiten Größe G2, wobei der ersten Größe G1 ein dritter Gewichtungsfaktor c zugeordnet ist, und wobei der vierten Größe G4 ein vierter Gewichtungsfaktor d zugeordnet ist. Damit gilt: G5 = c * G1 + d * G2. Die fünfte Größe G5 charakterisiert dabei eine von dem Plasma P reflektierte elektrische Leistung, wobei ein Anteil der reflektierten Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 durch die erste Größe G1 repräsentiert ist, und wobei ein Anteil der reflektierten Leistung umfassend die Mischprodukte, nicht jedoch die Grundfrequenz f1, durch die zweite Größe G2 repräsentiert ist. Durch entsprechende Wahl des dritten und vierten Gewichtungsfaktors c, d können die jeweiligen Anteile in entsprechender Weise zur Bildung der fünften Größe G5 gewichtet werden. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die fünfte Größe G5 beispielsweise zur Beeinflussung einer Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals LS1 durch den ersten Hochfrequenzgenerator 200, vergleiche 1, verwendet werden. Hierfür kann die Vorrichtung 100 die fünfte Größe G5 an den Hochfrequenzgenerator 200 übermitteln, vergleiche den gestrichelten Pfeil A2 aus 1.In further preferred embodiments, the below with reference to 3B are described, the device 100 . 100a designed to be a fifth size G5 depending on the first size G1 and the second size G2 to be determined, in particular as a weighted sum of the first size G1 and the second size G2 , where the first size G1 a third weighting factor c is assigned, and wherein the fourth size G4 a fourth weighting factor d is assigned. Thus: G5 = c * G1 + d * G2. The fifth size G5 In this case, it characterizes an electric power reflected by the plasma P, wherein a portion of the reflected power in the range of the fundamental frequency f1 is determined by the first quantity G1 and wherein a portion of the reflected power comprising the mixing products but not the fundamental frequency f1 is represented by the second quantity G2 is represented. By appropriate selection of the third and fourth weighting factors c, d, the respective proportions can be correspondingly used to form the fifth variable G5 be weighted. In further preferred embodiments, the fifth size G5 for example, for influencing generation of the first high-frequency power signal LS1 by the first high-frequency generator 200 , compare 1 , be used. For this purpose, the device 100 the fifth size G5 to transmit to the high frequency generator 200, compare the dashed arrow A2 out 1 ,

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet, wenigstens eine der folgenden Größen an eine externe Einheit 200 auszugeben und/oder über eine optionale Anzeigevorrichtung 110 (1) auszugeben: die erste Größe G1, die zweite Größe G2, die dritte Größe G3, die vierte Größe G4, die fünfte Größe G5. Die Ausgabe einer oder mehrerer der genannten Größen G1, .., G5 kann beispielsweise an den ersten Hochfrequenzgenerator 200 erfolgen (vergleiche den Pfeil A2 aus 1), der bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise seinen Betrieb bzw. die Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals LS1 in Abhängigkeit der an ihn ausgegebenen Größen beeinflussen kann.In further preferred embodiments, the device is 100 . 100a adapted to at least one of the following quantities to an external unit 200 spend and / or over an optional display device 110 ( 1 ): the first size G1 , the second size G2 , the third size G3 , the fourth size G4 , the fifth size G5 , The output of one or more of the mentioned sizes G1 , .., G5 can be done, for example, to the first high-frequency generator 200 (see the arrow A2 out 1 ), which in further preferred embodiments, for example, its operation or the generation of the first high-frequency power signal LS1 can influence depending on the output to him variables.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen verfügt die Vorrichtung 100 über eine (eigene) Anzeigevorrichtung 110 zur Ausgabe wenigstens einer der genannten Größen G1, .., G5. Dadurch sind die entsprechend ausgegebenen Größen visuell wahrnehmbar beispielsweise durch einen Benutzer der Vorrichtung 100 bzw. des Plasmasystems. Hierdurch erhält der Benutzer vorteilhaft Informationen über einen Betrieb des Plasmas P, insbesondere über von dem Plasma reflektierte elektrische Leistung, wobei vorteilhaft zwischen reflektierter Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 (erste Größe G1) und reflektierter Leistung im Bereich der Mischprodukte bzw. Seitenbänder (zweite Größe G2) differenziert werden kann. 5 deutet diese Möglichkeit zur visuellen Ausgabe durch die beispielhaft aufgeführten Anzeigevorrichtungen 110a, 110b, 110c an.In further preferred embodiments, the device has 100 via a (own) display device 110 for dispensing at least one of said sizes G1 , .., G5 , As a result, the corresponding output variables are visually perceptible, for example by a user of the device 100 or the plasma system. As a result, the user advantageously receives information about an operation of the plasma P , in particular via electrical power reflected by the plasma, wherein advantageously between reflected power in the range of the fundamental frequency f1 (first size G1 ) and reflected power in the area of the mixed products or sidebands (second size G2 ) can be differentiated. 5 indicates this possibility for visual output by the display devices listed by way of example 110a . 110b . 110c on.

6 zeigt schematisch eine Spektraldarstellung von Hochfrequenzleistungssignalen gemäß einer weiteren Ausführungsform. Gezeigt sind Leistungsdichten einer von dem Plasma P zurücklaufenden Spannungswelle Ur (1) bei der Grundfrequenz f1 und der zweiten Frequenz f2, sowie bei in 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher bezeichneten Mischprodukten umfassend Summenfrequenzen bzw. Differenzfrequenzen aus der Grundfrequenz f1 und der zweiten Frequenz f2 um die Grundfrequenz f1 herum. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist eine Filterung (analog oder digital) mittels einer ersten Filterkurve FC1 vorgeschlagen, um ein Maß für die von dem Plasma P reflektierte Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 zu ermitteln, und eine Filterung (analog oder digital) mittels einer zweiten Filterkurve FC2, um ein Maß für die von dem Plasma P reflektierte Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 und der Mischprodukte zu ermitteln. Ein Maß für die von dem Plasma reflektierte Leistung alleine im Bereich der Mischprodukte (also ohne Anteile der Grundfrequenz f1) kann beispielsweise aus einer Differenz der durch die Filterkurven FC1, FC2 erhaltenen Signale ermittelt werden. Bei den vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Ausführungsformen ist eine Transformation in einen anderen Frequenzbereich wie beispielsweise den Basisbandbereich oder einen Zwischenfrequenzbereich nicht erforderlich. 6 schematically shows a spectral representation of high frequency power signals according to another embodiment. Shown are power densities of one of the plasma P returning voltage wave Ur ( 1 ) at the fundamental frequency f1 and the second frequency f2 , as well as at in 6 for reasons of clarity unspecified mixed products comprising sum frequencies or difference frequencies from the fundamental frequency f1 and the second frequency f2 around the fundamental frequency f1 around. In further preferred embodiments, filtering (analog or digital) is by means of a first filter curve FC1 suggested to measure the plasma P reflected power in the range of the fundamental frequency f1 and a filtering (analog or digital) using a second filter curve FC2 to give a measure of the power reflected by the plasma P at the fundamental frequency f1 and the mixed products. A measure of the power reflected by the plasma alone in the area of the mixed products (ie without parts of the fundamental frequency f1 ) can be, for example, a difference of the through the filter curves FC1 . FC2 obtained signals are determined. In the above with reference to 6 described embodiments, a transformation into another frequency range such as the baseband range or an intermediate frequency range is not required.

7 zeigt schematisch eine messtechnisch ermittelte Spektraldarstellung einer von dem Plasma P zurücklaufenden Spannungswelle gemäß einer Ausführungsform über einer Frequenzachse f'. Während eine Leistungsdichte bei der Grundfrequenz f1 vergleichsweise klein ist, weisen Anteile der mit den Mischprodukten aus der Grundfrequenz f1 und der zweiten Frequenz f2 korrespondierenden Seitenbänder SB1', SB2' vergleichsweise große Leistungsdichtewerte auf. 7 schematically shows a metrologically determined spectral representation of one of the plasma P returning voltage wave according to an embodiment over a frequency axis f '. While a power density at the fundamental frequency f1 is relatively small, have proportions of the mixed products from the fundamental frequency f1 and the second frequency f2 corresponding sidebands SB1 ' SB2 'comparatively large power density values.

8 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf einer Impedanz des Plasmas P gemäß einer Ausführungsform, dargestellt als Trajektorie T1 in einem Smith-Diagramm. Sofern ein optionales Anpassungsnetzwerk 220 (1) vorhanden ist, entspricht die Trajektorie T1 dem zeitlichen Verlauf der resultierenden Impedanz des Plasmas und des Anpassungsnetzwerks 220, also bezüglich des ersten Leitungsabschnitts 210a in 1 nach rechts betrachtet. Es ist aus 8 zu erkennen, dass keine vollständige Leistungsanpassung an die Impedanz des ersten Hochfrequenzgenerators 200 besteht. Vielmehr variieren sowohl Phase als auch Betrag der Impedanz zeitlich, was insbesondere durch die Mischprodukte bedingt ist. 8th schematically shows a time course of an impedance of the plasma P according to an embodiment, shown as a trajectory T1 in a Smith chart. Unless an optional customization network 220 ( 1 ), corresponds to the trajectory T1 the time course of the resulting impedance of the plasma and the matching network 220 , ie with respect to the first line section 210a in 1 considered to the right. It is off 8th to realize that no complete power adjustment to the impedance of the first high-frequency generator 200 consists. Rather, both phase and magnitude of the impedance vary in time, which is particularly due to the mixing products.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann daher vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet ist, eine Impedanz des Plasmas P (bzw. eine resultierende Impedanz der Komponenten Plasma P und Anpassungsnetzwerk 220) zu ermitteln, insbesondere den zeitlichen Verlauf der Impedanz. Dadurch können Informationen über möglicherweise für den Hochfrequenzgenerator 200 kritische Betriebszustände erlangt werden, die durch unterschiedliche Phasenwerte der Impedanz charakterisiert sein können.In further preferred embodiments, it can therefore be provided that the device 100 . 100a is designed to have an impedance of the plasma P (or a resulting impedance of the components plasma P and customization network 220 ), in particular the temporal course of the impedance. This may provide information about possibly for the high frequency generator 200 critical operating states can be obtained, which can be characterized by different phase values of the impedance.

Nachfolgend werden weitere bevorzugte Ausführungsformen unter dem Aspekt eines reduzierten Stresseffekts durch an dem Plasma P reflektierte elektrische Leistung im Bereich der Seitenbänder SB1, SB2 (2C) auf den ersten Hochfrequenzgenerator 200 beschrieben.Hereinafter, further preferred embodiments will be described in terms of a reduced stress effect by electrical power reflected at the plasma P in the region of the sidebands SB1 . SB2 ( 2C ) on the first high-frequency generator 200 described.

Ist die Lastimpedanz (z.B. resultierende Impedanz des Plasmas P und des optionalen Anpassungsnetzwerks 220 (1)) bei manchen Ausführungsformen nicht an die Impedanz des ersten Hochfrequenzgenerators 200 angepasst, gibt es eine teilweise oder vollständige Reflexion der Hochfrequenz (HF)-Leistung. Dies ist z.B. der Fall, wenn die Lastimpedanz des Systems „Matchbox 220 plus Plasmakammer PC bzw. Plasma P“ nicht der Generatorimpedanz von z.B. 50 Ohm entspricht. Das kann z.B. durch falsche Einstellung der Matchbox 220 und/oder der Grundfrequenz f1 des von dem Hochfrequenzgenerator 200 abgegebenen Hochfrequenzleistungssignals LS1 und/oder durch eine Veränderung des Plasmas P geschehen. Im Smith-Diagramm wird diese Lastimpedanz z.B. durch einen Punkt repräsentiert, der außerhalb des Mittelpunktes (= keine Reflexion, Lastimpedanz entspricht Generatorimpedanz) liegt.Is the load impedance (eg resulting impedance of the plasma P and the optional matching network 220 ( 1 )) in some embodiments not to the impedance of the first high frequency generator 200 adjusted, there is a partial or complete reflection of the high frequency (RF) power. This is the case, for example, if the load impedance of the "Matchbox 220 plus plasma chamber PC or plasma P " does not correspond to the generator impedance of eg 50 ohms. This can be done, for example, by incorrect setting of the matchbox 220 and / or the fundamental frequency f1 of the high-frequency power signal LS1 output by the high-frequency generator 200 and / or by a change in the Plasmas P happen. In the Smith diagram, this load impedance is represented, for example, by a point which lies outside the center point (= no reflection, load impedance corresponds to generator impedance).

Untersuchungen der Anmelderin zufolge hat je nach Phasenlage der reflektierten Spannungswelle Ur (1) im Vergleich zu einer vorlaufenden Spannungswelle Ui (1), der Stress für den ersten Hochfrequenzgenerator 200 aufgrund reflektierter elektrischer Leistung unterschiedliche Auswirkungen auf unterschiedliche Komponenten des Hochfrequenzgenerators 200. Während bei einer Lage der Impedanz der Last in bestimmten Bereichen des Smith-Diagramms Komponenten des ersten Hochfrequenzgenerators 200 thermischen Schaden nehmen können, kann es bei einer Lage der Impedanz in anderen Bereichen des Smith-Diagramms sein, dass ein Verstärkungselement (z.B. Transistor) der Ausgangsstufe (nicht gezeigt) durch falsches Schalten (z.B. induktives oder kapazitives Schalten) und/oder durch Spannungsüberhöhung zerstört wird. Dies kann bei weiteren Ausführungsformen auch der Fall sein in einem Generator mit 3-dB-Quadraturkoppler, in welchem zwei HF-Quellen in dem 3-dB-Quadraturkoppler zusammengeführt werden.According to investigations by the Applicant, depending on the phase position of the reflected voltage wave Ur ( 1 ) compared to a leading voltage wave Ui ( 1 ), the stress for the first high-frequency generator 200 due to reflected electrical power different effects on different components of the high frequency generator 200 , While at a location of the impedance of the load in certain areas of the Smith chart, components of the first radio frequency generator 200 may be thermal damage, it may be at a position of the impedance in other areas of the Smith chart that a gain element (eg transistor) of the output stage (not shown) destroyed by incorrect switching (eg inductive or capacitive switching) and / or by voltage overshoot becomes. This may also be the case in further embodiments in a 3 dB quadrature coupler generator in which two RF sources are merged in the 3 dB quadrature coupler.

Hat z.B. bei weiteren Ausführungsformen die reflektierte Spannungswelle Ur nicht dieselbe Frequenz wie die vorlaufende Grundwelle Ui, entspricht das einer fortwährenden Phasenverschiebung. Die Impedanz, die einer solchen reflektierten Spannungswelle Ur entspricht, stellt keinen festen Punkt im Smith-Diagramm dar, sondern einen sich dauernd auf einem Kreis bewegenden Punkt, dessen Durchmesser der Stärke der reflektierten Spannungswelle Ur und dessen Umdrehungsfrequenz einem Frequenzoffset der reflektierten Spannungswelle Ur zu der Grundwelle entspricht. Eine höhere Frequenz (größer der Grundfrequenz f1, s. oberes Seitenband SB2 aus 2C) entspricht einer fortwährenden Phasenverschiebung zu größeren Winkeln und damit einem gegen den Uhrzeigersinn laufenden Punkt, eine niedrigere Frequenz (kleiner der Grundfrequenz f1, s. unteres Seitenband SB2 aus 2C) einem im Uhrzeigersinn laufenden Punkt. Bei zwei spiegelbildlichen Frequenzen (z.B. erste Summenfrequenz fs_1 und erste Differenzfrequenz fd_1, vgl. 2B) im unteren und oberen Seitenband überlagern sich die Kreise zu einer Linie, auf der der Punkt im Smith-Diagramm hin- und herläuft. Dies ist schematisch anhand der Trajektorie T2 der Impedanz gemäß 9 gezeigt.For example, in other embodiments, if the reflected voltage wave Ur does not have the same frequency as the leading fundamental wave Ui, this corresponds to a continuous phase shift. The impedance corresponding to such a reflected voltage wave Ur is not a fixed point in the Smith chart, but a point continuously moving on a circle whose diameter corresponds to the magnitude of the reflected voltage wave Ur and its rotational frequency to a frequency offset of the reflected voltage wave Ur Fundamental wave corresponds. A higher frequency (greater than the fundamental frequency f1, see upper sideband SB2 out 2C ) corresponds to a continuous phase shift to larger angles and thus to a counterclockwise point, a lower frequency (smaller than the fundamental frequency f1, see lower sideband SB2 out 2C ) a clockwise running point. With two mirror-image frequencies (eg first sum frequency fs_1 and first difference frequency fd_1, cf. 2 B) in the lower and upper sidebands, the circles overlap to form a line on which the point in the Smith chart goes back and forth. This is schematically based on the trajectory T2 the impedance according to 9 shown.

Sind die Anteile der rücklaufenden Spannungswelle Ur bezüglich der beiden Frequenzen nicht gleich groß, öffnet sich die Linie zu einer Ellipse, vgl. die Trajektorie T3 aus 10. Eine zusätzliche Reflexion auf der Grundfrequenz f1 verschiebt den Schwerpunkt der Linie aus der Mitte des Smith-Diagramms heraus, vgl. die Trajektorie T4 aus 11. Spektralanteile höherer Ordnung (z.B. zweite Summenfrequenz fs_2 und/oder zweite Differenzfrequenz fd_2, vgl. 2B) können die Linie krümmen, vgl. die Trajektorie T5 aus 12.If the portions of the returning voltage wave Ur are not the same size with respect to the two frequencies, the line opens to an ellipse, cf. the trajectory T3 out 10 , An additional reflection on the fundamental frequency f1 shifts the center of gravity of the line from the center of the Smith chart, cf. the trajectory T4 out 11 , Spectral components of higher order (eg second sum frequency fs_2 and / or second difference frequency fd_2, cf. 2 B) can bend the line, cf. the trajectory T5 out 12 ,

Da Anteile der Seitenbänder SB1, SB2 an der reflektierten Spannungswelle Ur keiner fixen Impedanz entsprechen, wird der erste Hochfrequenzgenerator 200 bzw. werden seine Komponenten durch die reflektierte elektrische Leistung im Bereich der Seitenbänder auch nicht dauernd gestresst, sondern „nur“ im Takt der verschiedenen Frequenzoffsets, also Frequenzdifferenzen zwischen der jeweiligen Summenfrequenz bzw. Differenzfrequenz und der Grundfrequenz f1. Daher kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen in den Seitenbändern SB1, SB2 eine höhere reflektierte elektrische Leistung erlaubt sein als auf der Grundfrequenz f1. Die Ermittlung der ersten Größe G1 und der zweiten Größe G2 gemäß den Ausführungsformen ermöglicht bei weiteren Ausführungsformen vorteilhaft eine entsprechende Bewertung, dahingehend, ob die den Seitenbändern zugeordnete reflektierte Leistung einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Beispielsweise kann dies bei weiteren Ausführungsformen für einen eingesetzten Typ des Hochfrequenzgenerators 200 bzw. für dessen Komponenten überprüft werden, insbesondere unter Auswertung einer während des Betriebs des Plasmasystems ermittelten zweiten Größe G2.Since shares of sidebands SB1 . SB2 at the reflected voltage wave Ur no fixed impedance, the first high-frequency generator 200 or its components are not permanently stressed by the reflected electric power in the sidebands, but "only" in time with the various frequency offsets, ie frequency differences between the respective sum frequency or difference frequency and the fundamental frequency f1. Therefore, in other preferred embodiments in the sidebands SB1 . SB2 a higher reflected electric power may be allowed than at the fundamental frequency f1. The determination of the first size G1 and the second size G2 According to the embodiments, in other embodiments advantageously allows a corresponding assessment, as to whether the reflected power associated with the sidebands exceeds a predefinable threshold. For example, in other embodiments, this may be for an employed type of high frequency generator 200 or for whose components are checked, in particular by evaluating a determined during operation of the plasma system second size G2 ,

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass - insbesondere auch unter Anwesenheit von reflektierter elektrischer Leistung im Bereich der Seitenbänder - bestimmte Wertebereiche für die Impedanz der Last nicht eingenommen werden sollen. Dies entspricht bei einer Darstellung der sich zeitlich ändernden Impedanz als Trajektorie in einem Smith-Diagramm beispielsweise wenigstens einem Gebiet in der durch das Smith-Diagramm repräsentierten komplexen Impedanzebene, in dem die Trajektorie bzw. Teile hiervon nicht liegen sollen bzw. dürfen.In further preferred embodiments, provision can be made for certain ranges of values for the impedance of the load not to be assumed, in particular even in the presence of reflected electrical power in the region of the sidebands. In a representation of the time-varying impedance as a trajectory in a Smith chart, this corresponds, for example, to at least one area in the complex impedance plane represented by the Smith diagram, in which the trajectory or parts thereof are not allowed to lie.

Ein derartiges zu meidendes Impedanzgebiet ist beispielhaft in 10 mit dem Bezugszeichen IG1 bezeichnet und zur Verdeutlichung schraffiert. Obwohl die momentane Impedanz des Plasmas P nur zeitweise innerhalb des Gebiets IG1 liegt, vergleiche die vorstehenden Ausführungen, kann es bei weiteren Ausführungsformen vorteilhaft sein, wenn die Trajektorie T3 so modifiziert wird, dass zu keinem Zeitpunkt die momentane Impedanz des Plasmas P in dem Gebiet IG1 liegt.Such an impedance region to be avoided is exemplified in FIG 10 with the reference number IG1 designated and hatched for clarity. Although the instantaneous impedance of the plasma P only temporarily within the area IG1 If, compare the above explanations, it may be advantageous in further embodiments, if the trajectory T3 is modified so that at no time the instantaneous impedance of the plasma P in the area IG1 lies.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann dies beispielhaft durch eine Phasenverschiebung erzielt werden, wie sie beispielsweise durch die Änderung der elektrischen Länge der Hochfrequenzleitung 210 bewirkt werden kann. Bei manchen Ausführungsformen kann beispielsweise vorgesehen sein, die Länge der Hochfrequenzleitung 210, insbesondere des Abschnitts 210a und/oder des Abschnitts 210b zu ändern, um die gewünschte Drehung der Trajektorie T3 (10), insbesondere mit dem Ziel, die Trajektorie T3 aus dem zu vermeidenden Gebiet IG1 heraus zu bewegen, zu erreichen.In further preferred embodiments, this can be achieved by way of example by a phase shift, as for example by changing the electrical length of the high frequency line 210 can be effected. For example, in some embodiments, the length of the radio frequency line may be provided 210 , in particular of the section 210a and / or section 210b change to the desired rotation of the trajectory T3 ( 10 ), in particular with the aim of the trajectory T3 from the area to be avoided IG1 to move out, reach.

Bei weiteren Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend auch eine Phasenschiebereinrichtung zwischen dem Hochfrequenzgenerator 200 und dem Plasma P bzw. dem optionalen Anpassungsnetzwerk 220 vorgesehen sein. Kombinationen aus einer Anpassung der Leitungslänge sowie einer dynamischen Phasendrehung mittels Phasenschiebereinrichtung sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls denkbar. Beide der vorstehend genannten Maßnahmen (Änderung der Leitungslänge, Phasenschiebereinrichtung) bewirken jeweils eine Phasenverschiebung, wodurch die i.w. durch den Einfluss von den Seitenbändern SB1, SB2 entstehende Trajektorie T3 der Impedanz im Smith-Diagramm um den Ursprung gedreht werden kann.In further embodiments, alternatively or additionally, a phase shifter device between the high-frequency generator 200 and the plasma P or the optional matching network 220 be provided. Combinations of an adaptation of the line length and a dynamic phase rotation by means of phase shifter means are also conceivable in further preferred embodiments. Both of the above measures (change in the line length, phase shifter) each cause a phase shift, whereby the iw by the influence of the sidebands SB1 . SB2 resulting trajectory T3 the impedance in the Smith chart can be rotated around the origin.

13 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenzgenerators 400 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Der Hochfrequenzgenerator 400 weist einen, bevorzugt steuerbaren, Oszillator 410 (beispielsweise einen spannungsgesteuerten Oszillator, VCO) zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals s20 auf und optional eine Treibereinrichtung 420, die bevorzugt als steuerbarer Verstärker ausgebildet ist, und die dazu ausgebildet ist, das Hochfrequenzsignal s20 zu verstärken, wodurch ein verstärktes Hochfrequenzsignal s21 erhalten wird. Der Hochfrequenzgenerator 400 weist ferner einen, bevorzugt ebenfalls steuerbaren, Leistungsverstärker 430 auf, der dazu ausgebildet ist, das Ausgangssignal s21 der Treibereinrichtung 420 weiter zu verstärken, wodurch an einem Ausgang des Leistungsverstärkers 430 ein Hochfrequenzleistungssignal LS1' erhalten wird, das bei bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise zur Anregung des Plasmas P verwendbar ist, vergleiche auch das erste Hochfrequenzleistungssignal LS1 gemäß 1. 13 schematically shows a simplified block diagram of a high frequency generator 400 according to a preferred embodiment. The high frequency generator 400 has a, preferably controllable, oscillator 410 (For example, a voltage controlled oscillator, VCO) for generating a high-frequency signal s20 and optionally a driver device 420 , which is preferably formed as a controllable amplifier, and which is adapted to amplify the high-frequency signal s20, whereby an amplified high-frequency signal s21 is obtained. The high frequency generator 400 also has a, preferably also controllable, power amplifier 430 configured to receive the output signal s21 of the driver device 420 continue to amplify, resulting in an output of the power amplifier 430 a high frequency power signal LS1 'is obtained, in preferred embodiments, for example, to excite the plasma P is usable, compare also the first high frequency power signal LS1 according to 1 ,

Optional ist ein Richtkoppler 440 vorgesehen, der zur Auskopplung von Signalen A1' ausgebildet ist, die Informationen über eine von dem Hochfrequenzgenerator 400 ausgehende hinlaufende Spannungswelle Ui' und/oder eine von dem Plasma P (1) zu dem Hochfrequenzgenerator 400 zurücklaufende Spannungswelle Ur' enthalten. Die Signale A1' sind einer Vorrichtung 100b zuführbar, die bevorzugt die Funktionalität der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 100 bzw. 100a aufweist, mithin dazu ausgebildet ist, die erste Größe G1 und die zweite Größe G2 zu ermitteln. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100b auch dazu ausgebildet, wenigstens eine weitere der folgenden Größen G3, G4, G5 zu ermitteln. Auch die Vorrichtung 100b kann zumindest in etwa eine Konfiguration 1000 aufweisen, wie sie vorstehend bereits unter Bezugnahme auf 17 beschrieben worden ist.Optional is a directional coupler 440 provided for the extraction of signals A1 is formed, the information about one of the high-frequency generator 400 outgoing outgoing voltage wave Ui 'and / or one of the plasma P ( 1 ) to the high frequency generator 400 returning voltage wave Ur 'included. The signals A1 'are a device 100b deliverable, which preferably the functionality of the device described above 100 or 100a, thus formed, the first size G1 and the second size G2 to determine. In further preferred embodiments, the device is 100b also designed to at least one of the following sizes G3 . G4 . G5 to determine. Also the device 100b at least in about a configuration 1000 have, as described above with reference to 17 has been described.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der Hochfrequenzgenerator 400 dazu ausgebildet, die Erzeugung des Hochfrequenzleistungssignals LS1' in Abhängigkeit wenigstens zweier der folgenden Größen auszuführen bzw. zu beeinflussen: erste Größe G1, zweite Größe G2, dritte Größe G3, vierte Größe G4, fünfte Größe G5, insbesondere mittels eines ersten Reglers 402 in Abhängigkeit wenigstens zweier der genannten Größen G1 bis G5 zu regeln. Dadurch kann ein Betrieb des Hochfrequenzgenerators 400 vorteilhaft unter Berücksichtigung sowohl von an dem Plasma P reflektierter elektrischer Leistung im Bereich der Grundfrequenz f1 als auch von dem Plasma P reflektierter elektrischer Leistung im Bereich der Seitenbänder SB1, SB2 ausgeführt bzw. beeinflusst werden. Insbesondere kann dadurch besonders vorteilhaft eine ideale Impedanz- bzw. Leistungsanpassung bezüglich der Grundfrequenz f1 vorgenommen werden, sodass demnach die von dem Plasma P reflektierte elektrische Leistung bei der Grundfrequenz f1 zu Null wird.In further preferred embodiments, the high frequency generator is 400 configured to generate the high frequency power signal LS1 to be executed or influenced as a function of at least two of the following variables: first size G1 , second size G2 , third size G3 , fourth size G4 , fifth size G5 , in particular by means of a first regulator 402 as a function of at least two of the mentioned variables G1 to G5 to regulate. This may cause operation of the high frequency generator 400 advantageous taking into account both on the plasma P reflected electrical power in the range of the fundamental frequency f1 as well as from the plasma P reflected electric power in the area of the sidebands SB1 . SB2 be executed or influenced. In particular, an ideal impedance or power adjustment with respect to the fundamental frequency f1 can thereby be carried out in a particularly advantageous manner, so that, accordingly, that of the plasma P reflected electric power at the fundamental frequency f1 becomes zero.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist der Hochfrequenzgenerator 400 einen ersten Regelkanal R1 für wenigstens eine der folgenden Größen auf: erste Größe G1, zweite Größe G2, dritte Größe G3, vierte Größe G4, fünfte Größe G5, und einen zweiten Regelkanal R2 für wenigstens eine andere der folgenden Größen: erste Größe G1, zweite Größe G2, dritte Größe G3, vierte Größe G4, fünfte Größe G5. Ein optionaler dritter Regelkanal ist ebenfalls denkbar und in 13 durch den Pfeil R3 angedeutet. Mit anderen Worten können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen wenigstens eine, vorzugsweise auch mehrere der Größen G1, .., G5 zur Beeinflussung von wenigstens einer Komponente 410, 420, 430 des Hochfrequenzgenerators 400 verwendet werden.In further preferred embodiments, the high frequency generator 400 a first control channel R1 for at least one of the following sizes: first size G1 , second size G2 , third size G3 , fourth size G4 , fifth size G5 , and a second control channel R2 for at least one other of the following sizes: first size G1 , second size G2 , third size G3 , fourth size G4 , fifth size G5 , An optional third control channel is also conceivable and in 13 through the arrow R3 indicated. In other words, in further preferred embodiments, at least one, preferably also several of the sizes G1 , .., G5 for influencing at least one component 410 . 420 . 430 of the high-frequency generator 400 be used.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können für eine Regelung des Hochfrequenzgenerators 400 in Abhängigkeit der an dem Plasma P bzw. der Last reflektierten elektrischen Leistung die Anteile der Grundfrequenz f1 und der Seitenbänder SB1, SB2 an der gesamten reflektierten elektrischen Leistung unterschiedlich gewichtet werden. Haben die Seitenbänder SB1, SB2 beispielsweise nur den halben Stresseffekt wie die Grundfrequenz f1 auf den Hochfrequenzgenerator 400, so ist für die Regelung Prgesamt = Prfundamental + 0,5 * Prsideband anzusetzen, wobei Prgesamt beispielweise der fünften Größe G5 entspricht, wobei Prfundamental beispielsweise der ersten Größe G1 entspricht, wobei Prsideband beispielsweise der zweiten Größe G2 entspricht, s. auch die Beschreibung zu 3B. Vorliegend wird demnach als dritter Gewichtungsfaktor c der Wert 1 verwendet und als vierter Gewichtungsfaktor d der Wert 0,5. Andere Werte für die Gewichtungsfaktoren sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls denkbar und können z.B. auch in Abhängigkeit von Schaltungskomponenten des Hochfrequenzgenerators 400, z.B. eines Transistors (nicht gezeigt) des Leistungsverstärkers 430, gewählt werden, z.B. je nach Spannungsfestigkeit des Transistors, usw.In further preferred embodiments, for a regulation of the high-frequency generator 400 depending on the plasma P or the load reflected electrical power, the shares of the fundamental frequency f1 and the sidebands SB1 . SB2 be weighted differently on the total reflected electrical power. Do the sidebands SB1 . SB2 For example, only half the stress effect as the fundamental frequency f1 on the high frequency generator 400 , Prpsideband = Prfundamental + 0.5 * must be used for the scheme, Pr for example, the fifth size G5 For example, Prfundamental is the first size G1 For example, Prsideband is the second size G2 corresponds, s. also the description too 3B , In the present case, therefore, the third weighting factor c is the value 1 and the fourth weighting factor d is 0.5. Other values for the weighting factors are also conceivable in further preferred embodiments and can also be dependent, for example, on circuit components of the high-frequency generator 400 , eg, a transistor (not shown) of the power amplifier 430 , are selected, for example, depending on the dielectric strength of the transistor, etc.

14 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Hochfrequenzgenerators 400a gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Hochfrequenzgenerator 400a kann beispielsweise einen zu dem Hochfrequenzgenerator 400 gemäß 13 vergleichbaren Aufbau aufweisen und dazu ausgebildet sein, ein Hochfrequenzleistungssignal LS1" auszugeben. Wie aus 14 ersichtlich, ist dem Hochfrequenzgenerator 400a eine Phasenschiebereinrichtung 404 zugeordnet, die eine vorgebbare Phasenverschiebung des Hochfrequenzleistungssignals LS1" bewirkt, wodurch das phasenverschobene Hochfrequenzleistungssignal LS1''' erhalten wird, welches beispielsweise dem Plasma P (1) zuführbar ist. Die Phasenschiebereinrichtung 404 kann alternativ oder ergänzend zu einer Änderung der Leitungslänge einer das Hochfrequenzleistungssignal LS1" führenden Hochfrequenzleitung genutzt werden, um eine Trajektorie der Impedanz zu beeinflussen, vgl. auch die vorstehend unter Bezugnahme auf 10 gemachten Ausführungen. 14 schematically shows a simplified block diagram of a high frequency generator 400a according to another embodiment. For example, the high frequency generator 400a may be coupled to the high frequency generator 400 as shown in FIG 13 have comparable structure and be designed to output a high frequency power signal LS1 " 14 is apparent to the high frequency generator 400a a phase shifter 404 which causes a predetermined phase shift of the high-frequency power signal LS1 ", whereby the phase-shifted high-frequency power signal LS1 '''is obtained, for example, the plasma P ( 1 ) can be fed. The phase shifter device 404 may be used alternatively or in addition to a change in the line length of a high-frequency line carrying the high-frequency power signal LS1 "in order to influence a trajectory of the impedance, see also the above with reference to 10 made statements.

15 zeigt schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In einem ersten Schritt 500 ermittelt die Vorrichtung 100 (1) eine erste Größe G1 (3A), die eine von dem Plasma P (1) reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz f1 charakterisiert. In Schritt 502 ermittelt die Vorrichtung 100 eine zweite Größe G2, die eine von dem Plasma P reflektierte Leistung in dem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich die vorstehend beschriebene vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen fs_1, fs_2, fs_3 und/oder Differenzfrequenzen fd_1, fd_2, fd_3 (2B) aus der ersten Frequenz f1 und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz f2 aufweist. Bei manchen Ausführungsformen können die Schritte 500, 502 auch in anderer Reihenfolge und/oder zumindest teilweise zeitlich überlappend ausgeführt werden. 15 schematically shows a simplified flowchart of a method according to an embodiment. In a first step 500 determines the device 100 ( 1 ) a first size G1 ( 3A) which is one of the plasma P ( 1 ) reflected power in the range of the first frequency f1 characterized. In step 502 determines the device 100 a second size G2 which characterizes a power reflected by the plasma P in the first frequency range, the first frequency range comprising the above-described predefinable number of sum frequencies fs_1, fs_2, fs_3 and / or difference frequencies fd_1, fd_2, fd_3 ( 2 B) from the first frequency f1 and an integer multiple of the second frequency f2. In some embodiments, the steps 500 . 502 also be executed in a different order and / or at least partially overlapping in time.

In einem optionalen Schritt 510 ermittelt die Vorrichtung 100 die dritte Größe G3 a) als Summe der ersten Größe G1 und der zweiten Größe G2 und/oder b) in Abhängigkeit des vierten Signals s4, s. 4. Optional können in Schritt 510 auch noch weitere Größen aus den bereits ermittelten Größen G1, G2, G3 ermittelt bzw. abgeleitet werden, so z.B. die vierte Größe G4 (5) und/oder die fünfte Größe G5 (3B), und/oder auch weitere hiervon ableitbare Größen.In an optional step 510 determines the device 100 the third size G3 a) as the sum of the first size G1 and the second size G2 and / or b) in response to the fourth signal s4 , s. 4 , Optionally, in step 510 also other sizes from the already determined sizes G1 . G2 . G3 be determined or derived, such as the fourth size G4 ( 5 ) and / or the fifth size G5 ( 3B) , and / or other quantities derivable thereof.

In einem weiteren, ebenfalls optionalen, Schritt 520 gibt die Vorrichtung 100 wenigstens eine der Größen G1 bis G5 an eine externe Einheit, z.B. den ersten Hochfrequenzgenerator 200, aus. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung 100 wenigstens eine der Größen G1 bis G5 über eine Anzeigevorrichtung 110 (1) ausgeben, so dass sie durch eine Person visuell wahrnehmbar ist bzw. sind. Dies erlaubt vorteilhaft eine Kontrolle des Betriebs des Plasmasystems bzw. des ersten Hochfrequenzgenerators 200.In another, optional step 520 gives the device 100 at least one of the sizes G1 to G5 to an external unit, eg the first high-frequency generator 200 , out. Alternatively or additionally, the device 100 at least one of the sizes G1 to G5 via a display device 110 ( 1 ) so that it is visually perceptible by a person. This advantageously allows control of the operation of the plasma system or of the first high-frequency generator 200.

16 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform, bei der zusätzlich zu der vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Konfiguration eine Berücksichtigung der zu dem Plasma P hinlaufenden Spannungswelle Ui erfolgt. Hierzu wird mittels des Richtkopplers 230 ein Signal s10 bereitgestellt, das die zu dem Plasma P hinlaufende Spannungswelle Ui charakterisiert. 16 schematically shows a simplified block diagram of a further embodiment, in addition to the above with reference to 4 described configuration, a consideration of the to the plasma P going voltage wave Ui occurs. This is done by means of the directional coupler 230 provided a signal s10 that is to the plasma P going voltage wave Ui characterized.

Das Signal s10 wird mittels eines weiteren Eingangsfilters 101 einer Filterung, insbesondere Tiefpassfilterung, unterzogen, wodurch ein tiefpassgefiltertes Signal s10' erhalten wird, das mittels eines Analog/Digital-Wandlers (ADC) 103 in ein zeit- und wertediskretes Digitalsignal s10" transformiert wird. Der weitere Eingangsfilter 101 ist bevorzugt an die Bandbreite des ADC 103 angepasst.The signal s10 is detected by means of another input filter 101 a filtering, in particular low-pass filtering, whereby a low-pass filtered signal s10 'obtained by means of an analog-to-digital converter (ADC) is obtained. 103 is transformed into a time- and value-discrete digital signal s10 " 101 is preferred to the bandwidth of the ADC 103 customized.

Das Digitalsignal s10" wird einer Abwärtsumsetzung unterzogen, bevorzugt durch Mischung, insbesondere mittels Multiplikation, mit dem Lokaloszillatorsignal LO, wodurch ein weiteres Signal s12 erhalten wird. Das Signal s12 ist bevorzugt ein (digitales) Basisbandsignal (Frequenz des Lokaloszillatorsignals LO entspricht i.w. der Grundfrequenz f1), kann bei anderen Ausführungsformen aber auch ein Zwischenfrequenzsignal sein (Frequenz des Lokaloszillatorsignals LO ist kleiner als die Grundfrequenz f1).The digital signal s10 "is subjected to a downward conversion, preferably by mixing, in particular by means of multiplication, with the local oscillator signal LO , whereby a further signal s12 is obtained. The signal s12 is preferably a (digital) baseband signal (frequency of the local oscillator signal LO iw corresponds to the fundamental frequency f1 ), but in other embodiments may also be an intermediate frequency signal (frequency of the local oscillator signal LO is smaller than the fundamental frequency f1 ).

Unter Kenntnis der komplexwertigen Basisbandsignale s2, s12 kann vorteilhaft die (i.d.R.) ebenfalls komplexe Impedanz der Last (Plasma P bzw. Kombination aus Plasma P und optionalem Anpassungsnetzwerk 220 (1)) ermittelt werden.With knowledge of the complex-valued baseband signals s2, s12, the (usually) complex impedance of the load (plasma P or combination of plasma P and optional matching network 220 ( 1 )) be determined.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100, 100a, 100b dazu ausgebildet, die vierte Größe G4 und/oder die fünfte Größe G5 zusätzlich in Abhängigkeit der Impedanz der Last zu ermitteln. Insbesondere können beispielsweise bei der Ermittlung der vierten Größe G4 und/oder der fünften Größe G5 verwendete Gewichtungsfaktoren a, b, c, d ggf. in Abhängigkeit der Impedanz der Last, z.B. in Abhängigkeit eines zeitlichen Mittelwerts der Impedanz oder einer Phase, bevorzugt unter der Berücksichtigung der Lage der Trajektorie im Smith-Diagramm, gebildet bzw. verändert werden.In further preferred embodiments, the device is 100 . 100a . 100b designed to be the fourth size G4 and / or the fifth size G5 additionally determined as a function of the impedance of the load. In particular, for example, in determining the fourth size G4 and / or the fifth size G5 used weighting factors a, b, c, d possibly depending on the impedance of the load, for example, as a function of a time average of the impedance or a phase, preferably taking into account the position of the trajectory in the Smith chart formed or changed.

Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht eine verbesserte Leistungsanpassung bezüglich der Grundfrequenz insbesondere bei Mehrfrequenz-Plasmasystemen sowie eine präzise Charakterisierung einer Anregung des Plasmas P. Des Weiteren ermöglicht das Prinzip gemäß den Ausführungsformen, eine Belastung des ersten Hochfrequenzgenerators 200 durch reflektierte Leistung im Bereich der Seitenbänder SB1, SB2 genau zu bestimmen und ggf. zu vermindern.The principle according to the embodiments enables an improved power adjustment with respect to the fundamental frequency, in particular in the case of multi-frequency plasma systems, as well as a precise characterization of an excitation of the plasma P , Furthermore, the principle according to the embodiments enables a load of the first high-frequency generator 200 due to reflected power in the area of the sidebands SB1 . SB2 to be determined precisely and possibly reduced.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Übermittlung der ersten Größe G1 und der zweiten Größe G2 an eine Anzeigevorrichtung und/oder an eine maschinenlesbare Schnittstelle zur unterscheidbaren Darstellung und/oder Verarbeitung der beiden Größen G1, G2.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for the transmission of the first size G1 and the second size G2 to a display device and / or to a machine-readable interface for distinguishable presentation and / or processing of the two variables G1 . G2 ,

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Regelung eines Hochfrequenzgenerators 200, 400, 400a, wobei für die Regelung die erste Größe G1 und die zweite Größe G2 mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren ungleich null in die Regelung einbezogen werden.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for controlling a high-frequency generator 200 . 400 . 400a , where for the scheme the first size G1 and the second size G2 be included in the scheme with different weighting factors not equal to zero.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung einer Vorrichtung und/oder eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen zur Regelung einer Impedanzanpassungsvorrichtung, insbesondere eines Anpassungsnetzwerks 220, wobei für die Regelung die erste Größe G1 und die zweite Größe G2 mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren in die Regelung einbezogen werden, insbesondere die erste Größe G1 mit einem betragsmäßig größeren Gewichtungsfaktor als die zweite Größe G2.Further preferred embodiments relate to a use of a device and / or a method according to the embodiments for controlling an impedance matching device, in particular a matching network 220 , where for the scheme the first size G1 and the second size G2 each with different weighting factors are included in the scheme, in particular the first size G1 with a magnitude greater weighting factor than the second size G2 ,

Claims (22)

Vorrichtung (100; 100a; 100b) zur Ermittlung einer von einem Plasma (P) reflektierten elektrischen Leistung, wobei das Plasma (P) mit einem eine erste Frequenz (f1) aufweisenden ersten Hochfrequenzleistungssignal (LS1) und wenigstens einem mindestens eine zweite Frequenz (f2) aufweisenden zweiten Hochfrequenzleistungssignal (LS2) beaufschlagbar ist, wobei die zweite Frequenz (f2) kleiner ist als die erste Frequenz (f1), wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, eine erste Größe (G1) zu ermitteln (500), die eine von dem Plasma (P) reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz (f1) charakterisiert und eine zweite Größe (G2) zu ermitteln (502), die eine von dem Plasma (P) reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen (fs_1, fs_2, fs_3) und/oder Differenzfrequenzen (fd_1, fd_2, fd_3) aus der ersten Frequenz (f1) und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz (f2) aufweist.Device (100; 100a; 100b) for determining an electrical power reflected from a plasma (P), the plasma (P) having a first high-frequency power signal (LS1) having a first frequency (f1) and at least one at least one second frequency (f2 ), wherein the second frequency (f2) is less than the first frequency (f1), wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to determine a first variable (G1) ( 500) characterizing a power reflected by the plasma (P) in the range of the first frequency (f1) and determining (502) a second quantity (G2) characterizing a power reflected by the plasma (P) in a first frequency range , wherein the first frequency range has a predefinable number of sum frequencies (fs_1, fs_2, fs_3) and / or difference frequencies (fd_1, fd_2, fd_3) from the first frequency (f1) and an integer multiple of the second frequency equenz (f2). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 1, wobei die Summenfrequenzen (fs_1, fs_2, fs_3) in Abhängigkeit der Gleichung fs_n = f1 + n * f2 ermittelbar sind, und/oder wobei die Differenzfrequenzen (fd_1, fd_2, fd_3) in Abhängigkeit der Gleichung fd_n = f1 - n * f2 ermittelbar sind, wobei fs_n eine n-te Summenfrequenz ist, wobei f1 die erste Frequenz (f1) ist, wobei n eine natürliche Zahl größer Null ist, wobei „*“ der Multiplikationsoperator ist, wobei f2 die zweite Frequenz (f2) ist, und wobei fd_n eine n-te Differenzfrequenz ist.Device (100; 100a; 100b) according to Claim 1 , wherein the sum frequencies (fs_1, fs_2, fs_3) can be determined as a function of the equation fs_n = f1 + n * f2, and / or wherein the difference frequencies (fd_1, fd_2, fd_3) can be determined as a function of the equation fd_n = f1-n * f2 where fs_n is an n-th sum frequency, where f1 is the first frequency (f1), where n is a natural number greater than zero, where "*" is the multiplication operator, where f2 is the second frequency (f2), and where fd_n is an n-th difference frequency. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Frequenz (f1) zwischen etwa 10 MHz, Megahertz, und etwa 190 MHz beträgt.The apparatus (100; 100a; 100b) of at least one of the preceding claims, wherein the first frequency (f1) is between about 10 MHz, megahertz, and about 190 MHz. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Frequenz (f2) zwischen etwa 10 kHz, Kilohertz, und etwa 2,3 MHz beträgt.The apparatus (100; 100a; 100b) of at least one of the preceding claims, wherein the second frequency (f2) is between about 10 kHz, kilohertz, and about 2.3 MHz. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, die erste Größe (G1) und/oder die zweite Größe (G2) in Abhängigkeit von einem ersten Signal (s1) zu ermitteln, das eine von dem Plasma (P) zu einem das erste Hochfrequenzleistungssignal (LS1) bereitstellenden ersten Hochfrequenzgenerator (200; 400) reflektierte Spannungswelle (Ur) charakterisiert.Device (100; 100a; 100b) according to at least one of the preceding claims, wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to have the first variable (G1) and / or the second variable (G2) in dependence on a first signal (s1) which characterizes a voltage wave (Ur) reflected from the plasma (P) to a first high-frequency power generator (200; 400) providing the first high-frequency power signal (LS1). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, das erste Signal (s1) oder ein daraus abgeleitetes Signal (s1', s1") durch eine Abwärtsumsetzung in ein zweites Signal (s2) zu transformieren, wobei insbesondere das zweite Signal (s2) ein Basisbandsignal ist.Device (100; 100a; 100b) according to Claim 5 wherein the device (100; 100a; 100b) is adapted to transform the first signal (s1) or a signal (s1 ', s1 ") derived therefrom by a down conversion into a second signal (s2), wherein in particular the second one Signal (s2) is a baseband signal. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, das erste Signal (s1) oder ein daraus abgeleitetes Signal (s1', s1") mit einem Lokaloszillatorsignal (LO) zu mischen, um das zweite Signal (s2) zu erhalten.Device (100; 100a; 100b) according to Claim 6 wherein the device (100; 100a; 100b) is adapted to mix the first signal (s1) or a signal derived therefrom (s1 ', s1 ") with a local oscillator signal (LO) to supply the second signal (s2) receive. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, mittels wenigstens einer ersten Tiefpassfilterung mit erster Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal (s2) ein drittes Signal (s3) abzuleiten, wobei insbesondere die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, die erste Größe (G1) in Abhängigkeit des dritten Signals (s3) zu ermitteln. Device (100; 100a; 100b) according to at least one of Claims 6 to 7 wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to derive a third signal (s3) from the second signal (s2) by means of at least one first low-pass filtering with first cut-off frequency, in particular the device (100; 100a; 100b) is designed to determine the first variable (G1) as a function of the third signal (s3). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 8, wobei die erste Grenzfrequenz kleiner oder etwa gleich der zweiten Frequenz (f2) ist, vorzugsweise kleiner der zweiten Frequenz (f2).Device (100; 100a; 100b) according to Claim 8 wherein the first cutoff frequency is less than or equal to the second frequency (f2), preferably less than the second frequency (f2). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, mittels einer zweiten Tiefpassfilterung mit zweiter Grenzfrequenz aus dem zweiten Signal (s2) ein viertes Signal (s4) abzuleiten, wobei insbesondere die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, die zweite Größe (G2) in Abhängigkeit des vierten Signals (s4) und der ersten Größe (G1) zu ermitteln.Device (100; 100a; 100b) according to at least one of Claims 6 to 9 wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to derive a fourth signal (s4) from the second signal (s2) by means of a second low-pass filtering with a second cutoff frequency, wherein in particular the device (100; 100a; 100b) is designed for this purpose is to determine the second quantity (G2) as a function of the fourth signal (s4) and the first quantity (G1). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, eine dritte Größe (G3) a) als Summe der ersten Größe (G1) und der zweiten Größe (G2) und/oder b) in Abhängigkeit des vierten Signals (s4) zu ermitteln (510).Device (100; 100a; 100b) according to at least one of the preceding claims, wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to generate a third variable (G3) a) as the sum of the first variable (G1) and the second variable (G) G2) and / or b) as a function of the fourth signal (s4) (510). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, eine vierte Größe (G4) in Abhängigkeit der ersten Größe (G1) und der dritten Größe (G3) zu ermitteln, insbesondere als gewichtete Summe der ersten Größe (G1) und der dritten Größe (G3), wobei der ersten Größe (G1) ein erster Gewichtungsfaktor (a) zugeordnet ist, und wobei der dritten Größe (G3) ein zweiter Gewichtungsfaktor (b) zugeordnet ist.Device (100; 100a; 100b) according to Claim 11 wherein the device (100; 100a; 100b) is adapted to determine a fourth quantity (G4) as a function of the first size (G1) and the third size (G3), in particular as a weighted sum of the first size (G1) and the third quantity (G3), wherein the first quantity (G1) is associated with a first weighting factor (a), and wherein the third quantity (G3) is associated with a second weighting factor (b). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, eine Impedanz des Plasmas (P) zu ermitteln, insbesondere einen zeitlichen Verlauf der Impedanz des Plasmas (P).Device (100; 100a; 100b) according to at least one of the preceding claims, wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to determine an impedance of the plasma (P), in particular a time profile of the impedance of the plasma (P) , Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 13 und 12, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, die vierte Größe (G4) und/oder eine fünfte Größe (G5) zusätzlich in Abhängigkeit der Impedanz des Plasmas (P) zu ermitteln.Device (100; 100a; 100b) according to Claim 13 and 12 wherein the device (100; 100a; 100b) is designed to additionally determine the fourth variable (G4) and / or a fifth variable (G5) as a function of the impedance of the plasma (P). Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Größen an eine externe Einheit (200; 400; 400a) auszugeben (520) und/oder über eine Anzeigevorrichtung (110; 1040) auszugeben (520): die erste Größe (G1), die zweite Größe (G2), die dritte Größe (G3), die vierte Größe (G4), eine bzw. die fünfte Größe (G5).Apparatus (100; 100a; 100b) according to at least one of the preceding claims, wherein the apparatus (100; 100a; 100b) is adapted to output (520) and (520) at least one of the following quantities to an external unit (200; 400; 400a) or output (520) via a display device (110; 1040): the first size (G1), the second size (G2), the third size (G3), the fourth size (G4), a fifth size ( G5). Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) zur Ermittlung einer von einem Plasma (P) reflektierten elektrischen Leistung, wobei das Plasma (P) mit einem eine erste Frequenz (f1) aufweisenden ersten Hochfrequenzleistungssignal (LS1) und wenigstens einem mindestens eine zweite Frequenz (f2) aufweisenden zweiten Hochfrequenzleistungssignal (LS2) beaufschlagbar ist, wobei die zweite Frequenz (f2) kleiner ist als die erste Frequenz (f1), wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) eine erste Größe (G1) ermittelt (500), die eine von dem Plasma (P) reflektierte Leistung im Bereich der ersten Frequenz (f1) charakterisiert und eine zweite Größe (G2) ermittelt (502), die eine von dem Plasma (P) reflektierte Leistung in einem ersten Frequenzbereich charakterisiert, wobei der erste Frequenzbereich eine vorgebbare Anzahl von Summenfrequenzen (fs_1, fs_2, fs_3) und/oder Differenzfrequenzen (fd_1, fd_2, fd_3) aus der ersten Frequenz (f1) und einem ganzzahligen Vielfachen der zweiten Frequenz (f2) aufweist.Method for operating a device (100; 100a; 100b) for determining an electrical power reflected from a plasma (P), the plasma (P) having a first high-frequency power signal (LS1) having a first frequency (f1) and at least one at least one second frequency (f2) having a second frequency (f2), the second frequency (f2) being smaller than the first frequency (f1), the device (100; 100a; 100b) determining a first quantity (G1) (500 ) which characterizes a power reflected by the plasma (P) in the range of the first frequency (f1) and determines (502) a second quantity (G2) which characterizes a power reflected by the plasma (P) in a first frequency range, the first frequency range a predefinable number of sum frequencies (fs_1, fs_2, fs_3) and / or difference frequencies (fd_1, fd_2, fd_3) from the first frequency (f1) and an integer multiple of the second Frequency (f2) has. Hochfrequenzgenerator (200; 400; 400a) zur Erzeugung wenigstens eines ersten eine erste Frequenz (f1) aufweisenden Hochfrequenzleistungssignals (LS1) mit wenigstens einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15.A high frequency generator (200; 400; 400a) for generating at least one first high frequency power signal (LS1) having a first frequency (f1) with at least one device (100; 100a; 100b) according to at least one of Claims 1 to 15 , Hochfrequenzgenerator (200; 400; 400a) nach Anspruch 17, wobei der Hochfrequenzgenerator (200; 400; 400a) dazu ausgebildet ist, die Erzeugung des ersten Hochfrequenzleistungssignals (LS1) mittels eines ersten Reglers (402) in Abhängigkeit wenigstens zweier der folgenden Größen zu regeln: erste Größe (G1), zweite Größe (G2), dritte Größe (G3), vierte Größe (G4), fünfte Größe (G5) .High frequency generator (200; 400; 400a) after Claim 17 wherein the high-frequency generator (200; 400; 400a) is configured to regulate the generation of the first high-frequency power signal (LS1) by means of a first regulator (402) as a function of at least two of the following variables: first variable (G1), second variable (G2 ), third size (G3), fourth size (G4), fifth size (G5). Hochfrequenzgenerator (200; 400; 400a) nach Anspruch 18, wobei der Hochfrequenzgenerator (200; 400; 400a) einen ersten Regelkanal für wenigstens eine der folgenden Größen aufweist: erste Größe (G1), zweite Größe (G2), dritte Größe (G3), vierte Größe (G4), fünfte Größe (G5), und einen zweiten Regelkanal für wenigstens eine andere der folgenden Größen aufweist: erste Größe (G1), zweite Größe (G2), dritte Größe (G3), vierte Größe (G4), fünfte Größe (G5).High frequency generator (200; 400; 400a) after Claim 18 wherein the high frequency generator (200; 400; 400a) has a first control channel for at least one of the following quantities: first magnitude (G1), second magnitude (G2), third magnitude (G3), fourth magnitude (G4), fifth magnitude (G5 ), and a second control channel for at least one other of the following sizes: first size (G1), second size (G2), third size (G3), fourth size (G4), fifth size (G5). Verwendung einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder eines Verfahrens nach Anspruch 16 zur Übermittlung der ersten Größe (G1) und der zweiten Größe (G2) an eine Anzeigevorrichtung und/oder an eine maschinenlesbare Schnittstelle zur unterscheidbaren Darstellung und/oder Verarbeitung der beiden Größen (G1, G2).Use of a device (100; 100a; 100b) for at least one of Claims 1 to 15 and / or a method according to Claim 16 for transmitting the first size (G1) and the second size (G2) to a display device and / or to a machine-readable interface for distinguishable presentation and / or processing of the two variables (G1, G2). Verwendung einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 16, 20 zur Regelung eines Hochfrequenzgenerators (200; 400; 400a), wobei für die Regelung die erste Größe (G1) und die zweite Größe (G2) mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren ungleich null in die Regelung einbezogen werden.Use of a device (100; 100a; 100b) for at least one of Claims 1 to 15 and / or a method according to at least one of Claims 16 . 20 for controlling a high-frequency generator (200; 400; 400a), wherein for the control the first variable (G1) and the second variable (G2), each with different weighting factors not equal to zero, are included in the control. Verwendung einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 16, 20 bis 21 zur Regelung einer Impedanzanpassungsvorrichtung, insbesondere eines Anpassungsnetzwerks (220), wobei für die Regelung die erste Größe (G1) und die zweite Größe (G2) mit jeweils unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren in die Regelung einbezogen werden, insbesondere die erste Größe (G1) mit einem betragsmäßig größeren Gewichtungsfaktor als die zweite Größe (G2).Use of a device (100; 100a; 100b) for at least one of Claims 1 to 15 and / or a method according to at least one of Claims 16 . 20 to 21 for regulating an impedance-matching device, in particular a matching network (220), the first variable (G1) and the second variable (G2), each having different weighting factors, being included in the control for regulation, in particular the first variable (G1) having a larger magnitude Weighting factor as the second size (G2).
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