【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高功率(hp)发生器，其配置成能够向容性负载，特别是向等离子体过程提供具有高电压值和/或高电流的高功率脉冲。本专利技术还涉及一种为等离子体过程提供高功率脉冲的方法。
技术介绍
1、容性负载是指具有容性部分的负载，这意味着该负载上的电压上升意味着高电流能力。在这些情况下，电容部分可以至少为100pf，优选为200pf或更高，例如在500pf左右。这可能是等离子体处理过程中的负载，例如，等离子体处理应用。
2、一些等离子体处理应用，如蚀刻或层沉积，需要高电压(hv)、高频(hf)、矩形、不对称的脉冲电压供应。通常，电压值大大超过单个半导体开关的电压处理能力，尤其是在需要高频操作时。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种高功率发生器和一种向等离子体提供高功率脉冲的方法，该方法允许以快速变化的功率(脉冲)供应等离子体过程。
2、根据第一方面，本专利技术涉及一种高功率(hp)发生器，该发生器配置为以高电压值和/或高电流值向负载提供高功率，特别是等离子体过程，包括：
3、若干低功率(lp)发生器，
4、o每个低功率(lp)发生器包括储能组件，其中，在使用中，储能组件被充电到与储能组件相关的预定义值，
5、o每个低功率(lp)发生器在其输出端提供低功率耦合值，该值对应于相应低功率(lp)发生器中包含的储能组件的值，
6、耦合器，其与低功率(lp)发生器电气连接，使得可以获得耦合器输出端的耦合值，该
7、控制单元，用于在hp发生器供电期间选择低功率(lp)发生器对高功率(hp)发生器的输出值的做出贡献，以便在耦合器的输出端产生脉冲的上升和/或衰减。
8、在一个方面，至少一个，优选若干，最优选的所有低功率发生器包括低功率发生器限值电路，例如限压电路或限流电路。该低功率发生器限值电路可能包括一个带有附加电阻器的附加开关元件或一个带有功率耗散部件的可变电控阻抗。有了这样的电路，高功率发生器可以变得更加可靠。
9、该低功率生成器值限制电路可能特别包括以下至少一个：
10、o二极管和电容器的串联电路，配置为将两端存在的过电压箝位为电容器充电的电压和放电电路，以对电容器放电，
11、o电阻器和开关元件，例如晶体管，或
12、o具有功率耗散部分的可变电可控阻抗。
13、根据一个方面，在使用中，耦合器和/或高功率(hp)发生器的输出是阶跃函数，特别是没有连续斜率的真实阶跃函数。
14、根据一个方面，低功率(lp)发生器在一个脉冲期间顺序激活。这意味着并非所有低功率(lp)发生器在脉冲开始时立即激活。因此，例如，如果脉冲的长度为0.5μs至2μs，则在脉冲开始时激活第一个低功率(lp)发生器或一些低功率(lp)发生器的堆栈。大约10ns或100ns后，一个或一些额外的低功率(lp)发生器被激活，因此高功率(hp)发生器输出端的脉冲上升。然后，再过10ns或100ns，下一个低功率(lp)发生器或低功率(lp)发生器堆栈被额外激活，从而使脉冲进一步上升。对于脉冲的衰减，可以以相同的方式逐步停用一个或若干低功率(lp)发生器。“激活一台或多台低功率(lp)发生器”是指控制单元选择这些低压发生器，以在高功率(hp)发生器供电期间为高功率(hp)发生器的输出值做出贡献。换言之，控制单元可以被配置为在高功率(hp)发生器的输出端产生脉冲期间，多次选择每个低功率(lp)发生器对高功率(hp)发生器输出值的贡献。
15、根据一个方面，耦合器包括四个以上的电气连接的低功率(lp)发生器，特别是6个或更多的低功率(lp)发生器，优选10个或更多，最优选15个或更多的低功率(lp)发生器。使用如此大量的低功率(lp)发生器，可以生成没有连续斜率的真实阶跃函数。
16、在一个方面，控制单元配置为以至少一个幅度阶跃低于500v和/或不需要具有连续斜率输出的发生器的方式选择低功率(lp)发生器的贡献。
17、有了这样的解决方案，就不需要连续的斜坡发生器，这使得高功率(hp)发生器的效率更高。
18、在一个方面，耦合器和控制单元配置为仅通过开关连接低功率(lp)发生器。
19、在一个方面，控制单元可以配置为选择低功率(lp)发生器对高功率(hp)发生器输出值的贡献，以在脉冲的上升沿和/或下降沿形成阶跃线脉冲形状。
20、在一个方面，低功率(lp)发生器的数量足够高以在耦合脉冲的输出端形成电压上升和/或下降，其值等于或大于低功率(lp)发生器的若干值之和，以及阶跃线脉冲形状，其中阶跃的值对应于等于或高于一个或多个低功率(lp)发生器的值。
21、根据一个方面，低功率(lp)发生器的充电能量通过变压器提供，每个低功率(lp)发生器都有一个初级绕组和一个次级绕组，次级绕组连接到整流器，每个整流器连接到相应的低功率(lp)发生器的储能组件。整流器可以包含至少一个半导体元件，例如二极管。整流器可以包括四个以桥式整流器方式连接的二极管。整流器和/或变压器可能是电源的一部分。
22、若干，特别是每个低功率(lp)发生器可能有其相应的变压器。
23、若干，特别是对应于低功率(lp)发生器的每个变压器，可能都有自己的磁芯。
24、若干，特别是每个对应于低功率(lp)发生器的变压器，可以包括一个平衡绕组，优选两个平衡绕组。
25、这允许交流电源电流沿着变压器自由流动，向负载级发生器(即连接到负载的低功率(lp)发生器)提供电荷，并防止空载级发生器(即未连接到负载的低功率(lp)发生器，因此不会对高功率(hp)发生器输出做出贡献)过度充电。同样的概念也可用于为驱动电路供电。
26、一个变压器的一个平衡绕组可以连接到另一个变压器的平衡绕组。
27、因此，若干变压器，特别是对应于低功率(lp)发生器的每个变压器，可以以开链配置连接。
28、若干的初级绕组，特别是对应于低功率(lp)发生器的变压器的每个初级绕组，可以串联连接。这可能意味着一根电线串联穿过所有变压器，配置为由交流电源供电。
29、如果每个变压器都有自己的磁芯，并且唯一的公共元件是初级绕组，则可以以高效和有效的方式分离高电压和电流，初级绕组可以由一根公共导线组成。
30、若干，特别是对应于低功率(lp)发生器的每个变压器，也称为“级”，可以体现为环形铁芯变压器。
31、在一个方面，平衡电路包括一个仅允许电流沿一个方向流动的组件，特别是一个二极管或像二极管一样工作的组件，连接在两个低功率(lp)发生器之间。例如，若干的负输出，特别是每个低功率(lp)发生器的储能组件，特别是作为电容器，与具有这种平衡电路的前一个低功率(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高功率发生器(10)，其配置成能够向容性负载，特别是向等离子体过程传输具有高电压值和/或高电流值的脉冲高功率，所述高功率发生器包括：
2.根据权利要求1所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)还被配置成能够以实现以下特征之一或组合的方式选择所述低功率发生器(14、16、18)的贡献：
3.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，其中，所述耦合器(20)包括多于4个的电连接的低功率发生器(14、16、18)，其中，特别地至少6个，10个或更多，优选地15个或更多的低功率发生器(14、16、18耦合在一个耦合器(20)中和/或
4.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述低功率发生器(14,16,18)的充电能量通过变压器(T1，T2，..Tn)提供，所述变压器具有初级绕组(P1，P2，..Pn)和用于每个低功率发生器(14、16、18)的次级绕组(SW1、SW2、..SWn)，
5.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述低功率发生器(14,16,18)的充电
6.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，平衡电路连接在两个低功率发生器之间，所述平衡电路包括仅允许电流沿一个方向流动的组件，特别是二极管D或像二极管一样工作的组件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，若干，特别是所有低功率发生器(14、16、18)之间定位有以开链配置的阻尼电路(50)，其中，特别是所述阻尼电路(50)包括电阻器(R)和/或电感器(L)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述高功率发生器(10)至少部分直接液体冷却，特别是通过浸没介质冷却液，特别是所述低功率发生器(14,16,18)通过介质冷却液浸没。
9.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)被配置成能够通过所述低功率发生器(14，16，18)以有序的方式选择低功率发生器(14，16，18)的贡献，特别是每个脉冲序列能够从不同的低功率发生器(14，16，18)开始。
10.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)包括开关单元(24、26、28)，所述开关单元具有至少为10A/μs的电流上升能力，和/或具有承受约0.5kV或更高电压，以及15kV/μs或更高的电压上升和下降率的能力。
11.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)被配置成能够以减少在高功率发生器(10)的输出端和/或负载上的专用位置处，特别是在等离子体过程的基板处的电压过冲的方式来选择低功率发生器(14、16、18)的贡献。
12.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)被配置成能够以电气隔离的方式，特别是经由光纤连接或磁耦合来选择低功率发生器(14、16、18)的贡献。
13.一种向等离子体过程提供高功率脉冲的方法，所述高功率脉冲具有通过高功率发生器(10)提供的变化幅度，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种高功率发生器(10)，其配置成能够向容性负载，特别是向等离子体过程传输具有高电压值和/或高电流值的脉冲高功率，所述高功率发生器包括：
2.根据权利要求1所述的高功率发生器，其特征在于，所述控制单元(22)还被配置成能够以实现以下特征之一或组合的方式选择所述低功率发生器(14、16、18)的贡献：
3.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，其中，所述耦合器(20)包括多于4个的电连接的低功率发生器(14、16、18)，其中，特别地至少6个，10个或更多，优选地15个或更多的低功率发生器(14、16、18耦合在一个耦合器(20)中和/或
4.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述低功率发生器(14,16,18)的充电能量通过变压器(t1，t2，..tn)提供，所述变压器具有初级绕组(p1，p2，..pn)和用于每个低功率发生器(14、16、18)的次级绕组(sw1、sw2、..swn)，
5.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，所述低功率发生器(14,16,18)的充电能量通过变压器(t1，t2，..tn)提供，并且其中，若干，特别是对应于低功率发生器的每个变压器能够包括平衡绕组(bw)，优选地两个平衡绕组，并且优选地一个变压器(t1)的一个平衡绕组(bw)能够连接到不同的变压器(t2)的平衡绕组。
6.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，平衡电路连接在两个低功率发生器之间，所述平衡电路包括仅允许电流沿一个方向流动的组件，特别是二极管d或像二极管一样工作的组件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的高功率发生器，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·克利梅扎克，A·吉拉托斯基，M·巴尔切拉克，
申请(专利权)人：通快许廷格有限公司，
类型：发明
国别省市：
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