Hochfrequenz-Anpassungsnetzwerke
(PRODIK-SERIE)

ANWENDUNG

Die Hochfrequenz-Anpassungsnetzwerke der PRODIK-Serie dienen zum vollautomatischen Anpassen einer Plasmaimpedanz an die Ausgangsimpedanz eines HF-Generators mit einer Nennfrequenz von 13,56 MHz. Verschiedene Schaltungen ermöglichen die unproblematische und verlustarme Anpassung von Dioden, Magnetron-Kathoden und großen Planarelektroden für PECVD und Ätzen (Mikroelektronik, Displaytechnik etc.).

Die Netzwerke (Matchboxen) sind optimiert für höchste Prozeßstabilität und bieten führende Meß- und Regeltechnik. Daraus resultiert optimale Bedienerfreundlichkeit und beste Prozeßkontrolle.

HARDWARE

Unsere Anpassungsnetzwerke werden in kompromißlos hoher Qualität gefertigt. Hochwertige Vakuum- und Keramikkondensatoren sowie versilberte Leiterteile aus massivem Kupfer an allen hoch belasteten Stellen garantieren eine hohe Betriebssicherheit und Reproduzierbarkeit. Die Gehäuse sind aus Aluminium gefertigt und alle Deckel besitzen Kupfer-Beryllium-Federkontakte. Dies stellt eine extrem hochwertige HF-Abschirmung sicher und erlaubt dennoch durch die Verwendung von wenigen Schnellverschlüssen ein einfaches Öffnen und Schließen der Einheiten.

MESSTECHNIK

Es werden 2 Spannungen an einem Festkondensator am Matchbox-Eingang über kapazitive Spannungsteiler erfasst. Diese sind kopplungsarm gestaltet, wodurch Übersprechen unterdrückt wird.

Ströme werden aus den Spannungsdifferenzen ermittelt, fehleranfällige direkte Strommessungen mit induktiven Kopplern entfallen.

Die Meßwerte werden durch einen logarithmischen Verstärker aufgenommen. Diese Technologie ermöglicht höchste Präzision bei maximaler Dynamik.

Aus den Meßdaten werden die Eingangsimpedanzen und (mit geringerer Genauigkeit) die Lastimpedanzen berechnet. Hieraus ermittelt ein Controller die optimalen Einstellungen der variablen Kondensatoren. Eingangs- und Lastimpedanz können angezeigt oder über die Anlagensteuerung weiterverarbeitet werden.

Am Ausgang der Matchbox wird des weiteren das DC-Bias-Potential gemessen und eine Plasmaerkennung detektiert, ob das Plasma gezündet hat.

STEUERUNGSKONZEPT

Die PRODIK-Serie überzeugt durch innovative Sensorik und moderne CAN-Bus-Technologie mit dezentraler Intelligenz.

Alle Meßsignale werden unmittelbar nach der Erfassung A/D-gewandelt und dann digital und damit störungs- und verlustfrei über den Bus übertragen.

Die Motorantriebe der Vakuumkondensatoren besitzen eine eigene Elektronik (CUB) mit den Motortreibern, der Positionserfassung und dem CAN-Interface. Die Kommunikation mit dem Zentralcontroller verwendet eine Eichung direkt in pF. Dadurch kann die gesamte, vorabgeglichene Kondensatoreinheit mit Antrieb komplett getauscht werden, ohne daß dadurch irgendwelche Abgleichmaßnahmen erforderlich würden. Alle Prozeßparameter sind direkt reproduzierbar.

Der zentrale Controller, der ASC, besitzt standardmäßig neben dem CAN-Bus eine RS232-Schnittstelle und einen Profibus.

Für die Integration eines HF-Generators steht eine universelle analog/digitale Schnittstellenkarte (GCT) zur Verfügung. Über diese kann der ASC die vollständige Steuerung des HF-Generators übernehmen. Dadurch ist es z.B. möglich, über die Profibus-Schnittstelle des ASC das komplette HF-System inklusive eines nicht profibusfähigen Generators anzusteuern.

Für das Autotuning werden, wie bereits erwähnt, 2 Spannungen über dem Eingangsfestkondensator gemessen. Daraus wird die Eingangsimpedanz berechnet, aus welcher sich wiederum mit etwas verringerter Genauigkeit die Ausgangs- oder Lastimpedanz ergibt. Optional ist es möglich, diese Ausgangimpedanz direkt zu messen und damit die eingekoppelte Leistung exakt zu regeln.

Über die Lastimpedanz ist es möglich, die Blindleistung, den Ausgangsstrom und andere prozeßrelevante Parameter zu bestimmen.

Diese können über die ETHOS-Konfigurations-Software abgefragt, angezeigt und ausgewertet oder von der Anlagensteuerung (z.B. SPS) weiterverarbeitet werden.

Des weiteren ist eine Limitierung des Ausgangsstromes zum Schutz der Anordnung möglich.

Die vollständige Modularisierung läßt eine schnelle und flexible, rein softwaregestützte Anpassung des Steuerungskonzeptes an verschiedenste Anforderungen zu. So sind zum Beispiel Software-Varianten für einen schnellen Taktzeitbetrieb mit Sputterzeiten im Sekundenbereich verfügbar. Hier wäre ein klassisches Autotuning nicht anwendbar.

Die AURION-Technologie ermöglicht es jedoch, einen stabilen kurzen Sputterprozeß mit einer automatischen Kompensation der Drift zwischen den Prozessen zu kombinieren und damit alle Vorteile zu erhalten.

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Schematische Darstellung des Steuerungskonzeptes von AURION


Die Anpassungsnetzwerke der PRODIK-Serie werden nach den Anlagenanforderungen des Kunden ausgelegt. Hierzu stehen diverse Schaltungen zur Verfügung, von denen folgende Tabelle einige zeigt: