[发明专利]用于提供高频能量的电路设备和用于产生放电的系统

说明书

实现一种电路设备（12），其用于提供高频能量以便在真空室（2）中产生放电、尤其用于等离子体产生，所述电路设备具有：直流电压电源（13）、升压转换器开关电路（16）和控制单元（17）。所述直流电压电源（13）提供直流电压（Ucc）。所述升压转换器开关电路包含由电感（18）和可控制的开关（19）组成的串联电路，其中，所述电感（18）连接在所述直流电压电源（13）的一极（21）和所述开关（19）的第一电极（D）之间。所述开关（19）的第二电极（S）接地，并且所述开关（19）此外具有控制电极（G）。所述控制单元（17）被设置用于高频地控制所述开关（19），以便在所述开关（19）的第一电极（D）上产生具有周期性的、脉冲式输出电压（U_DS）的高频能量，所述输出电压的峰量值大于所述直流电压电源（13）的直流电压（Ucc）的量值。直接地、在无转换的情况下在输出接头（24）上输出具有输出电压（U_DS）的高频能量，所述输出接头（24）被确定用于与所述真空室（2）的电极（8）直接连接。同样实现一种具有这样的电路设备（12）的用于产生放电的系统、尤其低压等离子体系统。

技术领域

本发明涉及一种用于提供高频能量以便在真空室中产生放电的电路设备以及一种用于产生放电的系统。本发明尤其涉及一种用于提供高频能量来产生等离子体的电路设备以及一种低压等离子体系统。

背景技术

低压等离子体系统——其在这里相关的、具有用于等离子体的大于1MHz的激励频率的高频（HF）范围中工作——例如被用于在进一步的加工之前、例如在溅射、涂漆、粘接、印制、焊接等等之前清洁或激活由金属、塑料、玻璃和陶瓷构成的对象，用于借助等离子体进行蚀刻或涂覆，用于气体激光器、例如CO₂激光器的等离子体产生，并且用于许多另外的应用。

John R. Hollahan和Alexis T. Bell所著的“Techniques and Applications ofPlasma Chemistry（等离子体化学的技术和应用）”（John Wiley Sons出版有限公司（1974年），第393-399页）描述一种广为流传的常规的低压等离子体系统。该低压等离子体系统包含用于容纳待离子化的介质或过程气体的真空室、用于产生室中的真空的真空泵、高频发生器和用于施加高频场到真空室的装置以及阻抗匹配网络。必要时，此外可以存在用于测量输送给真空室的HF-功率的装置和/或用于压力测量的装置。

高频（HF）发生器用于，在高的运行频率下提供等离子体产生所需的具有在例如10W和数kW之间的值的HF功率。高频（HF）发生器必须满足关于可用的高频范围、尤其对于工业、学术和医疗（ISM）开放的6.78MHz、13.56MHz、27.12MHz或40.68MHz的频率并且能够以50Ohm的输出阻抗工作。一般，这样的HF发生器包含石英控制的HF振荡器，该HF振荡器大多借助LC振荡电路或作为反馈式振荡器在谐振频率下工作并且用作HF信号的源，所述谐振频率相应于所期望的ISM-频率。HF发生器此外具有放大器和末级，所述放大器放大振荡器的信号，所述末级被设置用于提供所期望的输出功率和HF发生器的固定的输出阻抗。为此目的，通常设置由具有固定的电感值和电容值的线圈和电容器组成的电路，所述电路将在放大器输出端的阻抗转换成HF发生器的所期望的例如50Ohm的输出阻抗。由HF发生器产生的HF功率信号通过线路传输并且施加到真空室的电极上，以便激励在真空室中的过程气体：导致放电以及因此产生等离子体。

阻抗匹配网络——其也称作匹配单元——连接在HF发生器和真空室之间并且用于实现发生器的阻抗与负载的阻抗、尤其具有位于其中的等离子体的等离子体室的阻抗之间的匹配。在良好的阻抗匹配的情况下，功率可以从发生器传输直至在真空室中以高的效率放电。相反，在失配的情况下，发生在HF发生器和负载之间的线路上的反射，所述反射导致功率损耗。阻抗匹配电路通常基于线圈和电容器的L布置、T布置或Pi布置，其应适合于测量。