RED DE ADAPTACION DE ALTA FRECUENCIA.

Red de adaptación de alta frecuencia constituida por

- un circuito primario (1) con un condensador cualquiera (7) y un condensador variable (8) y una bobina con núcleo de aire de alta frecuencia (9) así como

- un circuito secundario (2) con un condensador cualquiera (5,

17), una bobina con núcleo de aire de alta frecuencia (6) y al menos un electrodo de excitación (3), en la que los circuitos (1, 2) están acopladas entre sí a través del flujo inductivo de las bobinas con núcleo de aire de alta frecuencia (6, 9), caracterizada porque el circuito primario (1) y el secundario (2) están acoplados adicionalmente también de forma capacitiva a través de uno o varios condensadores

Red de adaptación de alta frecuencia.

La invención se refiere a un dispositivo para la alimentación de un campo alterno eléctrico de alta frecuencia en una descarga de gas de baja presión, a continuación designado como plasma, con al mismo tiempo igualación de la impedancia de carga en la resistencia interior de un generador de alta frecuencia habitual en el mercado, a continuación denominada red de adaptación de alta frecuencia.

Plasmas excitados de alta frecuencia se emplean hoy en día en muchos campos tecnológicos, no obstante, en particular en el tratamiento de superficies de sólidos. Así se emplean plasmas de alta frecuencia, por ejemplo, para la separación apoyada por plasma de capas finas o para la limpieza y corrosión de superficies. Durante el funcionamiento de plasmas de alta frecuencia es necesaria la utilización de redes de adaptación de impedancia para modular la impedancia de carga a la resistencia interna del generador de alta frecuencia empleado. Solo si la impedancia de carga coincide con la resistencia interna del generador es posible una transmisión óptima de la potencia del generador al consumidor. En general entre el consumidor y el generador se conecta una red de adaptación de impedancia que realiza la igualación de las dos impedancias.

Las redes de adaptación para la excitación de plasma permiten según el estado de la técnica sólo la igualación inductiva de la impedancia de carga con la resistencia interna del generador, para minimizar la potencia reflejada y por consiguiente optimizar la potencia alimentada en el plasma. El acoplamiento del campo alterno eléctrico con el plasma se realiza en este caso a través de un electrodo en contacto con el plasma o a través de la radiación del campo a través de un medio dieléctrico. Para la eficiencia de la excitación del plasma tiene una importancia especial si en la excitación del plasma predomina la parte capacitiva o inductiva de la excitación. Existe una excitación capacitiva si la onda electromagnética se irradia a través de la capa de borde del plasma y en su extensión hacia el centro del plasma experimenta una amortiguación exponencial. En el caso de la excitación inductiva, el acoplamiento del campo alterno eléctrico se realiza a través de un campo alterno magnético inducido en el plasma. En general la excitación está compuesta de una excitación mixta con una parte capacitiva e inductiva. En el caso de potencia de alta frecuencia exterior mantenida, la parte capacitiva del acoplamiento de plasma se determina por la amplitud de la tensión y la parte inductiva por la amplitud de la corriente del campo alterno eléctrico acoplado con el electrodo.

Rayner, Cheetham y French han descrito en J. Vac. Sci. Technol. A 14(4) (Julio/Agosto 1996), páginas 2048 - 2055, ya una red de adaptación de alta frecuencia que se compone de dos circuitos, estando acoplados éstos entre sí a través del flujo inductivo de las bobinas con núcleo de aire de alta frecuencia.

El documento GB-A-2 206 251 da a conocer una red de adaptación de alta frecuencia con dos circuitos, estando acoplados éstos entre sí a través del flujo inductivo de las bobinas de alta frecuencia.

La invención tiene el objetivo de proporcionar una red de adaptación de alta frecuencia con pocas pérdidas para la excitación de plasma, que haga posible la elección libre de la amplitud de corriente y tensión con al mismo tiempo igualación de la impedancia de carga con la resistencia interna del generador de alta frecuencia y por consiguiente permita un ajuste continuo entre excitación capacitiva e inductiva del plasma.

Según la invención la red de adaptación de alta frecuencia está hecha de un circuito primario, en el que se alimenta la potencia de un generador de alta frecuencia, con un condensador cualquiera y un condensador variable y una bobina con núcleo de aire de alta frecuencia, así como un circuito secundario con un condensador fijo o variable, una bobina con núcleo de aire de alta frecuencia y al menos un electrodo de excitación para la generación del plasma, estando acoplados entre sí los circuitos a través del flujo inductivo de las bobinas con núcleo de aire de alta frecuencia y adicionalmente de forma capacitiva. Puede elegirse entre acoplamiento de plasma capacitivo e inductivo al emplear un condensador variable en el circuito secundario de forma continua.

El grado de acoplamiento capacitivo entre el circuito primario y el secundario puede ajustarse por uno o varios condensadores fijos o un condensador variable. Como condensador puede emplearse, por ejemplo, un condensador de aire de alta frecuencia de un metal común con pequeña resistencia eléctrica, que está provisto en la superficie de una capa de oro o un metal de platino, por ejemplo, platino, según se describe en el registro de Patente Alemana "Hochfrequenz-Luftkondensator (Condensador de aire de alta frecuencia)" con número de referencia oficial 100 08 483.4 de la empresa CCR GmbH Beschichtungstechnologie. El condensador de aire de alta frecuencia puede estar configurado como condensador de placas, condensador cilíndrico o condensador esférico. El condensador está configurado preferiblemente como condensador ajustable, por ejemplo, como condensador ajustable diferencial de placas al aire, en particular con una curva característica multilineal, según se describe en el registro de Patente Alemana "Differential-Luftplattentrimmer mit multi-linearer Kennlinie (Condensador ajustable diferencial de placas al aire con curva característica multilineal)" con el número de referencia oficial 100 08 486.9 de la empresa CCR GmbH Beschichtungstechnologie.

Un condensador ajustable diferencial de placas al aire semejante, con el que pueden adaptarse mejor funciones sencillas funcionales debido a la curva característica multilineal, presenta a diferencia de los condensadores ajustables de placas al aire lineales una combinación de placas de estator y/o de rotor convencionales y segmentadas. En los condensadores ajustables diferenciales de placas al aire se emplean sólo placas de estator y de rotor que son similares a un segmento circular de 180º o un rectángulo con relación de lados 2:1, por lo que el condensador ajustable consigue sólo una curva característica lineal. El condensador ajustable diferencial de placas al aire preferido por el contrario se dota adicionalmente también de segmentos de forma circular o rectangular con ángulos < 180º. Por ello se obtiene una curva característica multilineal, es decir, la curva característica se compone de rectas parciales de pendiente diferente. Para la representación de una función n-veces lineal se necesita adicionalmente a las placas convencionales de condensadores ajustables un número de n - 1 placas diferentemente segmentadas. El número necesario de placas del tipo de segmento correspondiente debe adaptarse a la función respectiva a representar. La función deseada puede aproximarse generalmente más exactamente cuanto mayor es el número de los tipos diferentes de segmentos. La curva característica del condensador ajustable diferencial de placas al aire multilineal puede adaptarse por consiguiente muy bien a las funciones sencillas funcionales. Ventajosamente sólo un lado del estator se opone a las placas de rotor segmentadas. El lado de estar no necesita de forma opuesta las placas del estator segmentadas. Las placas de estator y/o las placas de rotor pueden estar configuradas como segmentos de 180º convencionales.

En el caso del acoplamiento capacitivo puede variarse a través de la variación de la amplitud de alta frecuencia la caída de tensión a través de la capa de borde de plasma y por consiguiente el potencial de plasma en referencia al potencial de tierra. A través de la variación de la amplitud de alta frecuencia puede ajustarse con ello la energía de los iones, puesto que la energía de los iones se determina por el potencial del plasma. Si se emplea el condensador ajustable diferencial de placas al aire multilineal mencionado en lugar de un condensador ajustable ordinario, así durante la variación del potencial del plasma no es necesaria una adaptación posterior del circuito de resonancia a través de la variación del acoplamiento capacitivo. La energía iónica puede ajustarse por consiguiente de forma muy sencilla a través sólo de un condensador ajustable único. Si no es necesaria una energía iónica ajustable continuamente, así puede sustituirse el condensador ajustable diferencial por condensadores fijos.

La frecuencia de resonancia del circuito primario y secundario puede adaptarse a la frecuencia del generador a través de un condensador ajustable primario, así como uno secundario,...

1. Red de adaptación de alta frecuencia constituida por