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Title:
CONTROL ARRANGEMENT, CONTROL SYSTEM AND HIGH-FREQUENCY POWER GENERATION APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/177075
Kind Code:
A1
Abstract:
A control arrangement (6), in particular for controlling the power and/or matching the output impedance of a high-frequency power generator to the impedance of a load, in particular a plasma discharge, has: a. a first controller (13) which is supplied with a first desired value (14) and a first actual value (12) and a correction value (15), wherein the first controller (13) is set up to generate a first manipulated variable (22) taking into account the correction value (15), b. a correction value determination apparatus (16) which is supplied with a check value (24) and is set up to determine the correction value (15) taking into account the check value (24) and a default value (17), wherein c. the correction value determination apparatus (16) and the first controller (13) are designed in such a manner that, if the check value (24) differs from the default value (17), the correction value (15) influences the first controller (6) such that the first actual value (12) differs from the first desired value (14) in the adjusted state of the first controller (6).

Inventors:
BOCK CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/060853
Publication Date:
November 26, 2015
Filing Date:
May 18, 2015
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF HÜTTINGER GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
G05B11/06; H03H7/40
Domestic Patent References:
WO2012159620A22012-11-29
Foreign References:
US20060220656A12006-10-05
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
NITSCHKE, MORITZ (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Regelungsanordnung (6), insbesondere zur Leistungsregelung

und/oder Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators an die Impedanz einer Last, insbesondere einer Plasmaentladung, wobei die Regelungsanordnung aufweist a. einen ersten Regler (13), dem ein erster Sollwert (14) und ein erster Istwert (12) sowie ein Korrekturwert (15) zugeführt sind, wobei der erste Regler (13) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Korrekturwerts (15) einen ersten Stellwert (22) zu erzeugen,

b. eine Korrekturwertermittlungsvorrichtung(16), der ein Kontrollwert (24) zugeführt ist, und die eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Kontrollwerts (24) und eines Vorgabewerts (17) den Korrekturwert (15) zu ermitteln,

dadurch gekennzeichnet, dass

c. die Korrekturwertermittlungsvorrichtung (16) und der erste Regler (13) derart ausgelegt sind, dass der Korrekturwert (15) bei Abweichung des Kontrollwerts (24) von dem Vorgabewert (17) den ersten Regler (6) so beeinflusst, dass der erste Istwert (12) von dem ersten Sollwert (14) im eingeregelten Zustand des ersten Reglers (6) abweicht.

2. Regelungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwertermittlungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, den Korrekturwert (15) so zu bestimmen, dass eine Abweichung des Kontrollwerts (24) von dem Vorgabewert (17) verringert wird.

3. Regelungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regler (13) einen, insbeson- dere digitalen, Integrator (40, 40Λ) aufweist, wobei der Korrekturwert (15) zum Integralteil des Integrators (40, 40Λ) addiert oder mit diesem multipliziert wird.

4. Regelungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (15) eine Funktion, insbesondere lineare oder quadratische Funktion, der Abweichung von Vorgabewert (17) einerseits und Kontrollwert (24) andererseits ist.

5. Regelungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwertermittlungsvorrichtung (16) als zweiter Regler ausgebildet ist, wobei der Korrekturwert (15) einen weiteren Stellwert darstellt.

6. Regelsystem (10) mit einer ersten Regelungsanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer zweiten Regelungsanordnung (11), der der erste Istwert (12) oder eine damit in Beziehung stehende Istgröße zugeführt wird, wobei die zweite Regelungsanordnung (11) eingerichtet ist, einen zweiten Stellwert (28) zu erzeugen.

7. Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung (7) mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator (3) und einer Messeinrichtung (4) zur Bestimmung des ersten Istwerts (12) und mit einer Regelungsanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5.

8. Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der der erste Stellwert (12) die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators (3) beeinflusst.

9. Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung (7) mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator (3) und einer Messeinrichtung (4) zur Bestimmung des ersten Istwerts (12) und einem Regelsystem (10) nach Anspruch 6.

10. Plasmaanregungssystem (1) mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator (3), einer Plasmaentladung, die mit dem Hochfrequenzleistungsgenerator (3) verbunden ist, so dass ihr vom Hochfrequenzleistungsgenerator (3) erzeugte Leistung zuführbar ist und einer Messeinrichtung (4) zur Bestimmung des ersten Istwerts (12) und mit einer Regelungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

11. Plasmaanregungssystem (1) mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator (3), einer Plasmaentladung, die mit dem Hochfrequenzleistungsgenerator (3) verbunden ist, so dass ihr vom Hochfrequenzleistungsgenerator (3) erzeugte Leistung zuführbar ist, und einer Messeinrichtung (4) zur Bestimmung des ersten Istwerts (12) und einem Regelsystem (10) nach Anspruch 6.

12. Verfahren, insbesondere zur Leistungsregelung und/oder

Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators (3) an die Impedanz einer Last, insbesondere einer Plasmaentladung, mit den Verfahrensschritten :

a. Erzeugung eines ersten Stellwerts (22) eines ersten Reglers (13) aus einem ersten Sollwert (14), einem ersten Istwert (12) sowie einem Korrekturwert (15), b. Ermitteln eines Korrekturwerts (15) aus einem Kontrollwert (24) sowie einem Vorgabewert (17),

dadurch gekennzeichnet, dass

c. der Korrekturwert (15) so erzeugt wird, dass bei Abweichung des Kontrollwerts (24) von dem Vorgabewert (17) der erste

Istwert (12) von dem ersten Sollwert(14) im eingeregelten Zustand des ersten Reglers (13) abweicht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte 12 a., 12 b., 12c in einer ersten Regelungsanordnung (6) durchgeführt werden und der zweiter Istwert (27) oder ein damit in Beziehung stehender Wert weiterhin durch eine zweite Regelungsanordnung (11) geregelt wird.

Description:
Regelungsanordnung, Regelsystem und Hochfrequenzleistungser- zeugungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung, insbesondere zur Leistungsregelung und/oder Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators an die Impedanz einer Last, insbesondere einer Plasmaentladung, wobei die Regelungsanordnung aufweist a. einen ersten Regler, dem ein erster Sollwert und ein erster Istwert sowie ein Korrekturwert zugeführt sind, wobei der erste Regler eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Korrekturwerts einen ersten Stellwert zu erzeugen,

b. eine Korrekturwertermittlungsvorrichtung, der ein Kontrollwert zugeführt ist, und die eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Kontrollwerts und eines Vorgabewerts den Korrekturwert zu ermitteln.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Regelsystem, eine Hochfrequenzleis- tungserzeugungsvorrichtung mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator, ein Plasmaanregungssystem und ein Verfahren, insbesondere zur Leis- tungsregelung und/oder Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators an die Impedanz einer Last.

In der industriellen HF-Plasmatechnik ist die elektrische

Impedanzanpassung der Hochfrequenzleistungsquelle (Hochfrequenzleistungsgenerator) an den Verbraucher, insbesondere eine Plasmaentladung, ein wichtiges Detail. Üblicherweise übernimmt eine Anpassschaltung diese Aufgabe. Dabei bilden elektrische Reaktanzen eine Transformationsschaltung, die die komplexe Impedanz der Last (oft sehr niederohmig) in die des Hochfrequenzleistungsgenerators (üblicherweise (50 + Oj) Ω) überführen. Bekannte Ausführungen sind Schaltungen bestehend aus zwei Kondensatoren und einer Spule.

Da sich die Impedanz des Verbrauchers (der Last) durch die unbeständige Eigenschaft des Plasmas ständig ändert, werden Anpassschaltungen mit einer automatischen Regelung versehen, die üblicherweise zwei der drei Reaktanzen so nachregelt, dass die vom Hochfrequenzleistungsgenerator wahrgenommene Impedanz konstant bleibt.

Anpassschaltungen haben jedoch den Nachteil, dass sich ihre variablen Reaktanzen - oft schrittmotorgesteuerte Vakuumdrehkondensatoren für höhere Hochfrequenzleistungen - nur langsam (im Millisekunden- bis Sekundenbereich) nachstellen lassen und zudem einem Verschleiß unterliegen.

Um auf einer schnelleren Zeitskala (Mikro- bis Millisekunden) reagieren zu können, hat sich in der industriellen Plasmaanwendung eine Regelung der Anregungsfrequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators etabliert. Dabei wird die Frequenz der Grundwelle (gleichbedeutend mit Grundfrequenz) (üblicherweise 2 MHz bis 160 MHz) so verändert, dass sich eine bessere Impedanzanpassung des Hochfrequenzleistungsgenerators an die Last ergibt.

Ein Nachteil der Frequenzregelung ist die beschränkte Einflussmöglichkeit durch eine niedrige Abhängigkeit der Impedanz von der Frequenz sowie den oft beschränkten Frequenzbereich des Hochfrequenzleistungsgenerators. Ein weiterer Nachteil der Frequenzregelung ist die grundsätzliche Unmöglichkeit, jeden Impedanzwert der Last ausgleichen zu können, da die Frequenzachse nur eine eindimensionale Größe ist, für eine Transformation einer komplexen und damit zweidimensionalen Impedanz aber zwei linear unabhängige Parameter benötigt werden.

Aus diesen Gründen ist meistens zusätzlich eine geregelte

Anpassschaltung erforderlich. Während die Frequenzregelung die schnellen Plasmaänderungen ausgleicht, kann eine Anpassschaltung einen weiten zweidimensionalen Impedanzbereich transformieren und somit die grundsätzliche Impedanzanpassung übernehmen.

Der Einsatz von zwei unabhängigen Regelungen ist kompliziert. Bestenfalls bildet die Gesamtverstärkung der beiden Regelkreise ein Plateau, die Regelungen bleiben stabil an jeder gefundenen Position stehen. Schon geringe Toleranzen wie Offsetspannungen oder Rundungsfehler in digitalen Zwischenrechnungen können dazu führen, dass sich die Regelungen gegenseitig aufschaukeln, was oft nur durch das Erreichen einer Regelgrenze beendet wird. Z. B. kann das Nachregeln der Frequenz dazu führen, dass die Anpassschaltung ihre Reaktanzen verstellt, was wiederum zu einem erneuten Nachregeln der Frequenz führt usw., bis eine der Reaktanzen nicht weiter verstellt werden kann oder die Grenze des Frequenzbereichs erreicht ist. Es ist somit schwierig, einen stabilen Zustand für die Impedanzanpassung zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Möglichkeit für die Impedanzanpassung aufzuzeigen, mit der ein stabiler

Impedanzanpassungszustand erreicht werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Regelungsanordnung, insbesondere zur Leistungsregelung und/oder Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators an die Impedanz einer Last, insbesondere einer Plasmaentladung, wobei die Regelungsanordnung aufweist a. einen ersten Regler, dem ein erster Sollwert und ein erster Istwert sowie ein Korrekturwert zugeführt sind, wobei der erste Regler eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Korrekturwerts einen ersten Stellwert zu erzeugen, b. eine Korrekturwertermittlungsvorrichtung, der ein Kontrollwert zugeführt sind, und die eingerichtet ist, unter Berücksichtigung des Kontrollwerts und einem Vorgabewert den Korrekturwert zu ermitteln, c. wobei die Korrekturwertermittlungsvorrichtung und der erste Regler derart ausgelegt sind, dass der Korrekturwert bei Abweichung des Kontrollwerts von dem Vorgabewert den ersten Regler so be- einflusst, dass der erste Istwert von dem ersten Sollwert im eingeregelten Zustand des ersten Reglers abweicht. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass eine Regelung nicht, wie dies üblicherweise der Fall ist, so ausgelegt ist, dass ein erster Stellwert so erzeugt wird, dass der gemessene Istwert im eingeregelten Zustand dem Sollwert entspricht, sondern es wird bewusst eine Abweichung zwischen Istgröße und Sollwert herbeigeführt. Beispielsweise kann als erster Istwert die von einem Verbraucher, beispielsweise einer Plasmaentladung, reflektierte Leistung Pr erfasst werden. Diese reflektierte Leistung soll möglichst gering sein. Als erster Sollwert kann daher beispielsweise eine reflektierte Leistung von 0 W vorgegeben werden.

Zur Impedanzanpassung kann vorgesehen sein, dass die Grundfrequenz variiert wird. Der erste Stellwert wird demnach so erzeugt, dass die

Grundfrequenz so eingestellt wird, dass nicht exakt eine reflektierte Leistung von 0 W erreicht wird. Dies geschieht dadurch, dass in der Korrekturwertermittlungsvorrichtung ein entsprechender Korrekturwert erzeugt wird, der bei der Bestimmung des ersten Stellwerts berücksichtigt wird. Dazu kann z.B. der erste Stellwert selbst als Kontrollwert der Korrekturwertermittlungsvorrichtung zugeführt werden. Es kann aber auch eine andere vom Stellwert abhängige Größe als Kontrollwert der Korrekturwertermittlungsvorrichtung zugeführt werden. Das kann z.B. die mit dem Stellwert eingestellte gemessene Frequenz sein. Das kann aber auch eine Größe sein, die in der Anpassschaltung von dem Stellwert beeinflusst wird, z.B. die Einstellung einer Reaktanz, insbesondere einer Kapazität, in der Anpassschaltung. Dabei kann der Stellwert ein Stellwert für die

Anpassschaltung, insbesondere für eine Reaktanz in der Anpassschaltung, sein. Es ist aber auch möglich, dass der erste Stellwert ein Vorgabewert zur Frequenzeinstellung ist und durch seine Wirkung auf die Frequenz ebenfalls indirekt die Anpassschaltung, insbesondere die Reaktanz, beeinflusst. Der Kontrollwert kann also der erste Stellwert sein oder eine direkt oder indirekt von dem ersten Stellwert beeinflusste Größe sein. Da der Istwert häufig auch durch eine zweite Regelungsanordnung beein- flusst wird, beispielsweise eine Regelungsanordnung, die eine

Anpassschaltung regelt, führt die oben beschriebene Vorgehensweise dazu, dass insgesamt eine stabile Impedanzanpassung erreicht werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Regelungsanordnung wird somit die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators nicht auf eine minimale Regelabweichung abgestimmt, sondern hat eine Tendenz, in Richtung der bevorzugten Frequenz (Vorgabewert), so dass durch diese gewollte kleine Fehlanpassung die Regelung der Anpassschaltung immer einen Anreiz hat, ebenfalls zu regeln, bis schließlich die aktuelle Frequenz wieder mit der bevorzugten Frequenz übereinstimmt.

Wie oben bereits erwähnt kann der Korrekturwert der erste Stellwert sein.

Der Korrekturwert kann aber auch ein ermittelter Istwert sein, der sich in Abhängigkeit des ersten Stellwerts einstellt.

Der erste Stellwert kann ein Stellwert für die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators sein.

Der erste Stellwert kann ein Stellwert für eine Größe einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise einer Kapazität einer Anpassungsschaltung sein.

Der Korrekturwert kann eine ermittelte Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators sein. Insbesondere können die Korrekturwertermittlungsvorrichtung und der erste Regler derart ausgelegt sein, dass der Korrekturwert bei Abweichung des Kontrollwerts von dem Vorgabewert den ersten Regler so beeinflusst, dass der erste Istwert von dem ersten Sollwert im eingeregelten Zustand des ersten Reglers durch den Einfluss des Korrekturwerts abweicht. Insbesondere kann im eingeregelten Zustand des ersten Reglers der erste Istwert durch den Einfluss des Korrekturwerts abgewandelt sein.

Der Korrekturwert kann eine ermittelte Größe oder ein Stellwert der zweiten Regelungsanordnung für diese Größe sein. Dabei kann es sich um die Größe einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise einer Kapazität, der Anpassschaltung handeln.

Dabei kann der Korrekturwert vom ersten Stellwert auch in indirekt Weise abhängen. Der erste Stellwert kann beispielsweise ein Stellwert für die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators sein und der Korrekturwert kann eine ermittelte Größe oder ein Stellwert der zweiten Regelungsanordnung für diese Größe sein. Dabei kann es sich um die Größe einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise einer Kapazität, der Anpassschaltung handeln.

Die erfindungsgemäße Regelungsanordnung kann auch Vorteile bieten, ohne dass eine oben beschriebene zweite Regelungsanordnung vorhanden ist. Durch die erfindungsgemäße Regelungsanordnung für sich kann nämlich auch eine Effizienzverbesserung erreicht werden. Der Hochfrequenzleistungsgenerator kann eine reflektierte Leistung zulassen und dafür in einem Frequenzbereich arbeiten, in dem er so viel effizienter arbeitet, dass die Verluste durch die reflektierte Leistung mehr als ausgeglichen werden. Weiterhin erfolgt eine Stabilisierung der Regelung der

Impedanzanpassung, insbesondere, wenn eine weitere Regelung einer externen Anpassschaltung die interne Regelung (der Frequenz) beeinflusst.

Die Korrekturwertermittlungsvorrichtung kann eingerichtet sein, den Korrekturwert so zu bestimmen, dass eine Abweichung des Korrekturwerts von dem Vorgabewert verringert wird. Beispielsweise kann als Vorgabewert eine Grundfrequenz angegeben werden und als Korrekturwert kann die erfasste aktuelle Grundfrequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators verwendet werden. Die Korrekturwertermittlungsvorrichtung versucht somit, die Abweichung von aktueller Grundfrequenz zur vorgegebenen Grundfrequenz zu verringern. Dadurch kann verhindert werden, dass die eingestellte Grundfrequenz außerhalb eines zulässigen Frequenzbereichs gelangt. Als Vorgabewert kann nicht nur eine einzelne Frequenz sondern kann auch ein Frequenzbereich verwendet werden.

Anstatt als Vorgabewert eine Frequenz zu verwenden, ist es auch denkbar, als Vorgabewert eine Reaktanz einer Anpassschaltung vorzugeben oder gar die Stellung eines Kondensators einer Anpassschaltung.

Die erste Stellgröße kann dazu verwendet werden, die Anpassschaltung bzw. eine Reaktanz von dieser einzustellen, um gezielt eine Abweichung des ersten Istwerts, z. B. eine reflektierte Leistung, von dem Sollwert zu erreichen.

Der Kontrollwert kann einer aktuellen erfassten Reaktanz der

Anpassschaltung entsprechen.

Der Regler kann einen, insbesondere digitalen, Integrator aufweisen. Der Korrekturwert kann zum Integralteil des Integrators addiert oder mit diesem multipliziert werden. Insbesondere kann der Korrekturwert in einer Rückkoppelschleife des Integrators addiert oder multipliziert werden. Dabei kann der Korrekturwert 0 (Null) sein, wenn der Kontrollwert dem Vorgabewert entspricht, als z.B. die erfasste Grundfrequenz oder der Stellwert für die Grundfrequenz der vorgegebenen Frequenz entspricht. Der Korrekturwert kann umso negativer werden, je größer die Differenz:

„Kontrollwert minus Vorgabewert" ist.

Der Korrekturwert kann umso positiver werden, je größer die Differenz: „Vorgabewert minus Kontrollwert" ist.

Wird eine Multiplikation durchgeführt, kann der Integrator ständig so be- einflusst werden, dass die Regelung die Richtung des Vorgabewerts also z.B. der vorgegebenen Frequenz bevorzugt, d.h. bei positiver Abweichung wird der Inhalt des Integrators ständig etwas vermindert, bei negativer Frequenzabweichung wird der Inhalt des Integrators ständig etwas erhöht.

Der Regler kann einen Proportionalregler aufweisen, dem der Korrekturwert zugeführt ist. Somit kann der Korrekturwert die Abweichung von erstem Istwert und erstem Sollwert verringern, je weiter die aktuelle Frequenz absolut von der bevorzugten bzw. vorgegebenen Frequenz abweicht.

Der Korrekturwert kann eine Funktion, insbesondere lineare oder quadratische Funktion oder auch eine beliebige andere Funktion der Abweichung von Vorgabewert einerseits und Kontrollwert andererseits sein.

Die Korrekturwertermittlungsvorrichtung kann als weiterer Regler ausgebildet sein, wobei der Korrekturwert einen weiteren Stellwert darstellt, der Vorgabewert einen weiteren Sollwert und der Korrekturwert einen weiteren Istwert. Beispielsweise kann der weitere Regler dafür vorgesehen sein, eine Frequenz zu regeln. Alternativ kann der weitere Regler ausgebildet sein, eine Komponente, insbesondere eine Reaktanz einer

Anpassschaltung, auch Matchbox genannt, zu regeln.

Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, die die Korrekturwertermittlungsvorrichtung und/oder den ersten Regler ansteuert. Beispielsweise kann die Steuerung eingreifen, um eine Frequenzabweichung von einer gewünschten Grundfrequenz in einen gewünschten Bereich zu bringen.

In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Regelsystem mit einer ersten erfindungsgemäßen Regelungsanordnung und einer zweiten Regelungsanordnung. Der zweiten Regelungsanordnung kann der erste Istwert oder eine damit in Beziehung stehende Istgröße zugeführt werden, wobei die zweite Regelungsanordnung eingerichtet ist, einen zweiten Stellwert zu erzeugen. Beispielsweise kann die erste Regelungsanordnung dafür vorgesehen sein, die reflektierte Leistung am Ausgang des Hochfrequenzleistungsgenerators zu regeln, wobei dafür der erste Regler vorgesehen ist. Der weitere Regler, d.h. die Korrekturwertermittlungsvorrichtung, kann dafür vorgesehen sein, die Grundfrequenz zu regeln. Die zweite Regelungsanordnung kann dafür vorgesehen sein, ebenfalls die reflektierte Leistung am Ausgang des Hochfrequenzleistungsgenerators bzw. eine damit im Zusammenhang stehende Größe zu regeln. Insbesondere kann eine externe Anpassschaltung vorgesehen sein, die mit einer separaten Messeinrichtung eine reflektierte Leistung oder eine andere damit in Beziehung stehende Größe erfasst. Diese Größe kann insbesondere dadurch geregelt werden, dass eine Komponente, insbesondere eine Reaktanz, vorzugsweise ein Kondensator, der Anpassschaltung eingestellt bzw. geregelt wird. Der zweite Stellwert ist dafür vorgesehen, die Komponente entsprechend einzustellen.

Denkbar ist es natürlich auch, mit der ersten Regelungsanordnung eine Komponente, insbesondere eine Reaktanz, vorzugsweise ein Kondensator, einer Anpassschaltung zu regeln und mit der zweiten Regelungsanordnung die Anregungsfrequenz bzw. Grundfrequenz des Hochfrequenzleitungsgenerators zu regeln.

Weiterhin fällt in den Rahmen der Erfindung eine Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator und einer Messeinrichtung zur Bestimmung des ersten Istwerts und mit einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Stellwert die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators beeinflusst.

Außerdem fällt in den Rahmen der Erfindung eine Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator und einer Messeinrichtung zur Bestimmung des ersten Istwerts und mit einem erfindungsgemäßen Regelsystem.

Zudem umfasst die Erfindung ein Plasmaanregungssystem mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator, einer Plasmaentladung, die mit dem Hochfrequenzleistungsgenerator verbunden ist, so dass ihr vom Hochfrequenzleistungsgenerator erzeugte Leistung zuführbar ist, und einer Messeinrichtung zur Bestimmung des ersten Istwerts und mit einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung. Auch fällt in den Rahmen der Erfindung ein Plasmaanregungssystem mit einem Hochfrequenzleistungsgenerator, einer Plasmaentladung, die mit dem Hochfrequenzleistungsgenerator verbunden ist, so dass ihr die vom Hochfrequenzleistungsgenerator erzeugte Leistung zuführbar ist, und einer Messeinrichtung zur Bestimmung des ersten Istwerts sowie einem erfindungsgemäßen Regelsystem.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, insbesondere zur Leistungsregelung und/oder Impedanzanpassung der Ausgangsimpedanz eines Hochfrequenzleistungsgenerators an die Impedanz einer Last, insbesondere einer Plasmaentladung, mit den Verfahrensschritten : a. Erzeugung eines ersten Stellwerts eines ersten Reglers aus einem ersten Sollwert, einem ersten Istwert sowie einem Korrekturwert, b. Ermitteln eines Korrekturwerts aus einem Kontrollwert sowie einem Vorgabewert, c. wobei der Korrekturwert so erzeugt wird, dass bei Abweichung Kontrollwerts von dem Vorgabewert der erste Istwert von dem ersten Sollwert im eingeregelten Zustand des ersten Reglers abweicht.

Durch diese Vorgehensweise kann die Einstellung der Impedanzanpassung stabilisiert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der erste Stellwert durch eine Steuerung überwacht wird und anhand des ersten Stellwerts der Korrekturwert festgelegt wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erzeugung eines ersten Stellwerts und das Ermitteln eines Korrekturwerts in einer ersten Regelungsanordnung durchgeführt werden und der erste Istwert oder ein damit in Beziehung stehender Wert weiterhin durch eine zweite Regelungsanordnung geregelt wird. Dabei kann die Regelrichtung in beiden Regelungsanordnungen konsensuell (simultan) festgestellt werden. Bei der

konsensuellen Regelung kann insbesondere vorgesehen sein, dass der erste Regler der ersten Regelungsanordnung eine Regelabweichungser- mittlungseinrichtung aufweist, der der erste Istwert und der erste Sollwert zugeführt sind und die eingerichtet ist, aus dem ersten Istwert und dem ersten Sollwert eine Regelabweichung zu ermitteln, die bei der Ermittlung des ersten Stellwerts berücksichtigt wird.

Alternativ ist es denkbar, dass die Regelrichtung konsekutiv, d.h. mit Hilfe von Versuch und Irrtum, festgelegt wird. Bei der konsekutiven Regelung muss keine Fehlergröße gleichzeitig in Betrag und Vorzeichen ermittelt werden, sondern wird die Regelrichtung der Frequenz bzw. der Reaktanz mithilfe von Versuch und Irrtum (bessere/schlechtere Anpassung) ermittelt wird. Beispielsweise kann eine Frequenzverstimmung weg von der Frequenz für optimale Anpassung in Richtung der bevorzugten Frequenz erfolgen, bis eine für diesen Frequenzoffset tolerierbare Fehlanpassung erreicht wird. Die Richtung ist aus der durch die Schrittversuche festgestellten Steigung der Anpassungskurve definiert.

Wird die erste Regelanordnung dafür eingesetzt, die Reaktanz einer Anpassschaltung einzustellen, so wird vorzugsweise diejenige Reaktanz der Anpassschaltung manipuliert, deren Stellung mehr von der Grundfrequenz abhängt. Insbesondere kann bei Abweichung des Kontrollwerts von dem Vorgabewert der erste Istwert von dem ersten Sollwert im eingeregelten Zustand des ersten Reglers durch den Einfluss des Korrekturwerts abweichen. Insbesondere kann im eingeregelten Zustand des ersten Reglers der erste Istwert durch den Einfluss des Korrekturwerts abgewandelt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.

In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. la schematisch vier erste Ausführungsformen eines

bis ld Plasmaanregungssystems;

Fig. 2a schematisch vier weitere Ausführungsformen eines

bis 2d Plasmaanregungssystems;

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Wirkung der Erfind

Fig. 4 eine erste Ausführungsform eines Integrators; Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines Integrators; Fig. 6 eine dritte Ausführungsform eines Integrators; Fig. 7 eine Ausführungsform einer Steuerung.

Die Figuren la bis ld zeigen vier erste Ausführungsformen eines Plasmaanregungssystems 1 mit einer Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung 2, die einen Hochfrequenzleistungsgenerator 3, eine erste Messeinrichtung 4 und eine zweite Messeinrichtung 5 sowie eine erste Regelungsanordnung 6 umfasst. Der Hochfrequenzleistungsgenerator 3, die erste und zweite Messeinrichtung 4, 5 sind außerdem Bestandteil einer Hochfrequenzgasentladungseinrichtung 7, die eine Plasmakammer 8 und eine

Anpassschaltung 9 und eine dritte Messeinrichtung 20 umfasst.

Weiterhin zeigen die Figuren la bis ld jeweils ein Regelsystem 10 , das neben der ersten Regelungsanordnung 6 eine zweite Regelungsanordnung 11 aufweist. Dabei regelt die erste Regelungsanordnung 6 den Hochfrequenzleistungsgenerator 3, insbesondere die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3, insbesondere um die Ausgangsimpedanz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3 an die Eingangsimpedanz der Kombination aus Anpassschaltung 9 und Plasmakammer 8 einzustellen. Die zweite Regelungsanordnung 11 regelt die Anpassschaltung 9, insbesondere zumindest eine Reaktanz in der Anpassschaltung 9. Das kann z.B. ein Kondensator in der Anpassschaltung 9 sein. Als Istwert bekommt die zweite Regelungsanordnung 11 ein Messsignal von der ersten Messeinrichtung 4. Es ist auch möglich, dass die zweite Regelungsanordnung 11 als Messsignal ein in der Anpassschaltung 9 mittels einer weiteren Messeinrichtung 19 gemessenes Signal erhält, z.B. Spannung, Strom, Impedanz und/oder Phasenbeziehung. Die in Fig. la bis ld und 2 a bis 2d gezeigte dritte Messeinrichtung 20 soll jedoch nicht eine solche Messeinrichtung darstellen, sondern eine Messeinrichtung zur Erfassung der Einstellung einer Reaktanz, die von der Regelungsanordnung 11 eingestellt wird. Auf sie wird in der Beschreibung zu Fig. lc und Fig. 2b näher eingegangen.

Die zweite Regelungsanordnung 11 kann zusammen mit der

Anpassschaltung 9 und der weiteren Messeinrichtung 19 in einem Gehäuse, insbesondere in einem metallischen Gehäuse, untergebracht sein. Die Anpassschaltung 9 kann luft- oder flüssigkeitsgekühlt ausgeführt sein.

Um Hochfrequenzleistung verlustarm an eine Plasmaentladung in der Plasmakammer 8 liefern zu können, wird die Ausgangsimpedanz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3 an die Eingangsimpedanz der Kombination von Plasmaentladung und Anpassschaltung, angepasst. Erfindungsgemäß ist eine erste Regelungsanordnung 6 vorgesehen, die mit der ersten Messeinrichtung 4 verbunden ist. Durch die erste Messeinrichtung 4 wird ein Messwert am Ausgang des Hochfrequenzleistungsgenerators 3 ermittelt. Beispielsweise wird eine von der Plasmaentladung in der Plasmakammer 8 reflektierte Leistung oder eine Änderung der reflektierten Leistung erfasst. Die Änderung der reflektierten Leistung kann dabei die Änderung über der Frequenz selbst sein. Dazu kann die Frequenz moduliert werden.

Ein erster Istwert 12 wird einem ersten Regler 13 zugeführt. Dem ersten Regler 13 wird außerdem ein erster Sollwert 14 und ein Korrekturwert 15 zugeführt.

Unter Berücksichtigung dieser Größen wird durch den ersten Regler 13 ein erster Stellwert 22 erzeugt, der dem Hochfrequenzleistungsgenerator 3 zugeführt ist. Einer Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 sind ein Kontrollwert 24 und ein Vorgabewert 17 zugeführt. Dabei sind die Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 und der erste Regler 13 derart ausgelegt, dass der Korrekturwert 15 bei Abweichung des ersten Stellwerts 22 von dem Vorgabewert 17 den ersten Regler 13 so beeinflusst, dass der erste Istwert 12 von dem ersten Sollwert 14 im eingeregelten Zustand des ersten Reglers 13 abweicht, wenn der Kontrollwert 24 und der Vorgabewert 17 differieren.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. la bis ld wird der Messwert der ersten Messeinrichtung 4 als erster Istwert 12 dem ersten Regler 13 zugeführt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren la und lb kann der der Kontrollwert 24 die Frequenz des Anregungssignals des Hochfrequenzleistungsgenerators 3 sein. Entsprechend kann der Vorgabewert 17 eine bevorzugte Frequenz, insbesondere eine gewünschte Grundfrequenz des Anregungssignals und somit des Hochfrequenzleitungssignals des Hochfrequenzleistungsgenerators 3, sein.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. la ist der Kontrollwert 24 der erste Stellwert 22. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. lb ist der Kontrollwert 24 der von der zweiten Messeinrichtung 5 gemessene Istwert der vom ersten Stellwert 22 eingestellten Größe, also zum Beispiel die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3.

Durch die erfindungsgemäße erste Regelungsanordnung 6 wird somit die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3 nicht optimal für eine Impedanzanpassung abgestimmt, sondern hat eine Tendenz in Richtung des Vorgabewerts 17, also z. B. der bevorzugten Frequenz, so dass durch die gewollte Fehlanpassung die Regelung der Anpassschaltung 9 immer einen Anreiz hat, ebenfalls zu regeln. Das kann soweit führen, dass der Kontrollwert 24, also z. B. die aktuelle Frequenz wieder mit dem Vorgabewert 17, also z.B. der bevorzugten Frequenz übereinstimmt.

Zur Regelung der Anpassschaltung 9 kann eine zweite Regelungsanordnung 11 vorgesehen sein, der ein zweiter Istwert 27 zugeführt ist, der ebenfalls eine reflektierte Leistung sein kann und mit dem durch die erste Messeinrichtung 4 ermittelten Messwert übereinstimmen oder mit diesem zusammenhängen kann. Es ist auch möglich, und auch eher üblich, dass die zweite Regelungsanordnung 11 ein in der Anpassschaltung 9 gemessenes Signal als zweiten Istwert 27 erhält, z.B. Spannung, Strom, Impedanz und/oder Phasenbeziehung. Das ist in den Figuren jedoch nicht gezeigt, um die Übersichtlichkeit zu wahren.

Der zweiten Regelungsanordnung 11 kann weiterhin ein zweiter Sollwert 26 zugeführt sein. Abhängig von zweitem Istwert 27 und zweitem Sollwert 26 kann ein zweiter Stellwert 28 erzeugt werden, der wiederum der Anpassschaltung 9 zugeführt wird, um dort beispielsweise eine Reaktanz, insbesondere einen Kondensator, einzustellen und dadurch die

Impedanzanpassung zu verbessern.

Der erste Regler 13 kann eine Regelabweichungsermittlungeinrichtung 21 aufweisen, der der erste Istwert 12 und der erste Sollwert 14 zugeführt sind und die eingerichtet ist, aus dem ersten Istwert 12 und dem ersten Sollwert eine Regelabweichung zu ermitteln, die bei der Ermittlung des ersten Stellwerts 22 berücksichtigt wird. Ist eine Regelabweichungsermitt- lungseinrichtung 21 vorgesehen, so kann eine konsensuelle Regelung durchgeführt werden. Wird keine Regelabweichung ermittelt, kann eine konsekutive Regelung durchgeführt werden, bei der die Regelrichtung durch Frequenzschritte mithilfe von Versuch und Irrtum (bessere/schlechtere Anpassung) ermittelt wird. Die Frequenzverstimmung weg von der Frequenz für optimale Anpassung in Richtung der durch den Vorgabewert 17 definierten Frequenz erfolgt so weit, bis eine für diesen Frequenzoffset tolerierbare Anpassung erreicht wird. Die Richtung ist aus der durch die Schrittversuche festgestellten Steigung der Anpassungskurve definiert.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. lc wird der Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 die von der dritten Messeinrichtung 20 ermittelte Einstellung der Komponente, die von der Regelungsanordnung 11 eingestellt wird, als Kontrollwert 24 zugeführt. Das kann z.B. die Einstellung einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise eines Kondensators, in der Anpassschaltung 9 sein. Im Ausführungsbeispiel der Fig. ld wird der Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 der von der zweiten Regelungsanordnung 11 ermittelte zweite Stellwert 28 zur Einstellung der Komponente, die von der Regelungsanordnung 11 eingestellt wird, als Kontrollwert 24 zugeführt. Das kann z.B. die Einstellung einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise eines Kondensators, in der

Anpassschaltung 9 sein. Der Vorgabewert 17 ist bei den Ausführungsbeispielen der Fig. lc und ld eine bevorzugter Wert oder Wertebereich für die Einstellung dieser Komponente.

Die Ausführungsbeispiele der Figuren 2a bis 2d zeigen eine weitere schematische Darstellung eines Plasmaanregungssystems 1. Bei diesen Ausführungsformen ist die erste Regelungsanordnung 6 der Anpassschaltung 9 zugeordnet, während die zweite Regelungsanordnung 11 dem Hochfrequenzleistungsgenerator 3 zugeordnet ist. Die der Figur 1 entsprechende Elemente tragen in der Figur 2 dieselben Bezugsziffern. In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Figuren 2a bis 2d wird wiederum eine reflektierte Leistung oder die Änderung der reflektierten Leistung in der Messeinrichtung 4 erfasst und als erster Istwert 12 verwendet. Es ist auch möglich, und auch eher üblich, dass als erster Istwert 12 ein in der Anpassschaltung 9 gemessenes Signal mittels einer weiteren Messeinrichtung 19 erfasst und verwendet wird, z.B. Spannung, Strom, Impedanz und/oder Phasenbeziehung.

Als erster Stellwert 22 wird beispielsweise die Einstellung einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise eines Kondensators, in der Anpassschaltung 9 ermittelt.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2a bis 2d regelt die zweite Regelungsanordnung 11 die Frequenz des Hochfrequenzleistungsgenerators 3. Dazu wird ihr als zweiter Istwert 27 ein von der ersten Messeinrichtung 4 erfasster Messwert, der mit der reflektierten Leistung in Zusammenhang steht, vorgegeben. Als Sollwert 26 wird ihr z.B. reflektierte Leistung gleich 0 (Null) vorgegeben. Als zweiter Stellwert 28 ermittelt sie eine Frequenzvorgabe (Stellwert) für den Hochfrequenzleistungsgenerator 3.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2a wird der Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 der von der ersten Regelungsanordnung 6 ermittelte erste Stellwert 22 zur Einstellung der Komponente, die von der Regelungsanordnung 6 eingestellt wird, als Kontrollwert 24 zugeführt. Das kann z.B. die Einstellung einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise eines Kondensators, in der Anpassschaltung 9 sein.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2b wird der Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 die von der dritten Messeinrichtung 20 ermittelte Einstellung der Komponente, die von der Regelungsanordnung 11 eingestellt wird, als Kontrollwert 24 zugeführt. Das kann z.B. die Einstellung einer Komponente, insbesondere einer Reaktanz, vorzugsweise eines Kondensators, in der Anpassschaltung 9 sein. Der Vorgabewert 17 ist bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2a und 2b ein bevorzugter Wert oder Wertebereich für die Einstellung dieser Komponente.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2c bis 2d wird der Kontrollwert 24 entsprechend der gemessenen Frequenz bzw. des Stellwerts dafür zugeführt. Entsprechend kann der Vorgabewert 17 eine bevorzugte Frequenz oder Frequenzbereich, insbesondere eine gewünschte Grundfrequenz des Anregungssignals und somit des Hochfrequenzleitungssignals des Hochfrequenzleistungsgenerators 3, sein.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren la bis 2d ist eine Steuerung 29 vorgesehen, die die Korrekturwertermittlungsvorrichtung 16 und/oder den ersten Regler 13 ansteuert. Beispielsweise kann die Steuerung 29 eingreifen, um eine Frequenzabweichung von einer gewünschten Grundfrequenz in einen gewünschten Bereich zu bringen. Die Steuerung 29 kann Teil der Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung 2 sein. Die Steuerung 29 kann außerhalb der Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung 2 angeordnet sein. Die Steuerung 29 kann Teil des Regelsystems 10 sein. Die Steuerung 29 kann außerhalb des Regelsystems 10 angeordnet sein. Die Steuerung kann eine Steuerung sein, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 beschrieben ist.

Die Figur 3 beschreibt die Wirkung der vorliegenden Erfindung. Auf der horizontalen Achse ist die Frequenz aufgetragen, wobei hier ein Frequenzbereich von 13, 1 bis 14,2 MHz aufgezeichnet ist. Die vertikale Achse entspricht der reflektierten Leistung Pr oder einem dazu proportionalen Signal. Die Kurve 25 zeigt die an einer Last, z. B. einer Plasmaentladung, re- flektierte Leistung bei einer Veränderung der Frequenz an. An der Position

31 befindet sich die bevorzugte Frequenz, d.h. der Vorgabewert 17, im Ausführungsbeispiel beispielsweise 13,56 MHz. An dieser Stelle tritt bei optimaler Anpassung keine reflektierte Leistung auf. Ändert sich nun jedoch die Last an dem Hochfrequenzleistungsgenerator 3, d.h. die Impedanz der Plasmaentladung, verschiebt sich die Kurve 25 zur Kurve 26. Die Frequenz bleibt zunächst unverändert. Deswegen erhöht sich an der Stelle

32 die reflektierte Leistung. Die Frequenzregelung regelt nun herkömmlicherweise ohne Einbeziehung des Korrekturwerts 15 auf dem Punkt 33. Erfindungsgemäß setzt jedoch die Korrektur ein, so dass die Frequenzregelung zu Punkt 34 regelt, so dass bewusst eine reflektierte Leistung auftritt. Dies führt dazu, dass die zweite Regelungsanordnung 11 dazu angeregt wird, die Anpassschaltung 9 nachzuregeln.

Der erste Regler kann unterschiedlich aufgebaut sein. Beispielsweise kann der erste Regler einen PI-Regler oder PID-Regler aufweisen. Der Integrator des PI-Reglers oder PID-Reglers kann unterschiedlich aufgebaut ein. Unterschiedliche Ausführungsformen von Integratoren sind in den Figuren 4 bis 6 dargestellt.

Die Figur 4 zeigt einen Integrator 40, dem an der Stelle 41 eine Regelabweichung zugeführt wird. An ein Summierglied 42 schließt sich eine Rückkoppelschleife 43 an, in der ein Addierer 44 vorgesehen ist, wo der Integralteil mit dem Korrekturwert 15 addiert wird. Dabei kann der Korrekturwert gleich 0 sein, wenn die ermittelte Istfrequenz mit der vorgegebenen Frequenz übereinstimmt. Für andere Frequenzen kann der Korrekturwert < 0 oder > 0 sein.

In der Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Integrators 40 Λ dargestellt. In diesem Fall ist in der Rückkoppelschleife 43 ein Multiplikator 50 vorgesehen, wo der Korrekturwert 15 mit dem Integralteil multipliziert wird. Somit wird der Integrator ständig so beeinflusst, dass die Regelung in Richtung der bevorzugten Frequenz (Vorgabewert) bevorzugt wird.

Bei der Ausführungsform eines Integraltors 40" gemäß der Figur 6 ist ein Addierer 51 dem Summierglied 42 vorgeschaltet. Somit wird vor dem Summierglied 42 eine Addition mit dem Korrekturwert 15 vorgenommen. Es wird somit eine Korrektur der Regelabweichung durchgeführt. Der Korrekturwert ist vorzugsweise 0 für die bevorzugte Frequenz und < 0 und > 0 für andere Frequenzen.

Der Hochfrequenzleistungsgenerator 3 und die Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung 2 können jeweils in einem Gehäuse, insbesondere in einem metallischen Gehäuse, untergebracht sein und elektrische Leistungsver- sorgungsanschlüsse aufweisen. In beiden Vorrichtungen können eine oder mehrere Baugruppen angeordnet sein. Baugruppen können auf metallischen Grundkörpern und/oder auf Leiterkarten montiert sein. Weiterhin können Lüftungsanschlüsse zur Luftzirkulation und Kühlung vorgesehen sein. Weiterhin können die Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung 2 und der Hochfrequenzleistungsgenerator 3 diverse Anschlüsse wie Kühlmittelanschlüsse oder Anschlüsse zur elektrischen Verbindung mit externen Komponenten aufweisen.

Die erste Regelungsanordnung 6, das Regelsystem 10, die zweite Regelungsanordnung 11 können als analoge oder insbesondere als digitale Regelsysteme bzw Regelanordnungen ausgeführt sein. Dazu werden die Messsignale gefiltert, gesampelt und digitalisiert. Ein digitales Regelsystem bzw. Regelungsanordnung kann in einem Mikroprozessor, z.B. in einem Digitalen Signalprozessor (DSP) oder in einem programmierbaren Logikbaustein (PLD), insbesondere in einem FPGA realisiert sein. So können die Regelsysteme oder -anordnungen besonders schnell arbeiten.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuersystems 600, das geeignet ist, Anweisungen zum Ausführen eines oder mehrerer Aspekte der Verfahren in einer der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auszuführen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 600 verwendet werden, um die Steuerung 29 aus Fig. la bis 2d zu realisieren. Die Komponenten in Fig. 7 sind als Beispiele zu verstehen und beschränken nicht den Umfang der Verwendung oder Funktionalität von Hardware, Software, Firmware, eingebetteten Logikkomponenten, oder einer Kombination von mehreren solcher Komponenten zur Implementierung spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Einige oder alle der dargestellten Komponenten können ein Teil des Steuersystems 600 sein.

Das Steuersystem 600 enthält in dieser Ausführungsform zumindest einen Prozessor 601, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, DSP) oder einen programmierbaren Logikbaustein (PLD, FPGA). Das Steuersystem 600 kann auch einen Arbeitsspeicher 603 und einen Datenspeicher 608 umfassen, die beide miteinander und mit anderen Komponenten über einen Bus 640 kommunizieren. Der Bus 640 kann auch eine Anzeige 632, eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 633, eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 634, eine oder mehrere Speichervorrichtungen 635 und verschiedene Speichermedien 636 miteinander und mit einem oder mehreren Vorrichtungen von dem Prozessor 601, dem Arbeitsspeicher 603 und dem Datenspeicher 608 verbinden. Alle diese Elemente können direkt oder über eine oder mehrere Schnittstellen 622, 623, 624, 625, 626 oder Adapter mit dem Bus 640 gekoppelt werden. Das Steuersystem 600 kann irgendeine geeignete physikalische Form haben, einschließlich, aber nicht begrenzt auf einen oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs), Leiterplatten (PCBs), mobile Handgeräte, Laptop-oder Notebook-Computer, verteilte Computersysteme, Rechengitter oder Server. Der Prozessor 601 oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU ) enthält gegebenenfalls eine Cache-Speichereinheit 602 zum temporären lokalen Speichern von Befehlen, Daten oder Prozessoradressen. Der Prozessor 601 ist konfiguriert, um die Ausführung der Anweisungen, welche auf mindestens einem Speichermedium gespeichert sind, zu unterstützen.

Der Speicher 603 kann verschiedene Komponenten aufweisen, einschließlich, aber ist nicht zu begrenzen auf eine Direktzugriffsspeicherkomponente z. B. RAM 604 insbesondere ein statischer RAM "SRAM", ein dynamischer RAM "DRAM, usw., eine Nur-Lese-Komponente, z. B. ROM 605, und beliebige Kombinationen davon. Der ROM 605 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen unidirektional an den oder die Prozessoren 601 zu kommunizieren, und der RAM 604 kann auch fungieren, um Daten und Anweisungen bidirektional an den oder die Prozessoren 601 zu kommunizieren.

Der Festspeicher 608 ist bidirektional mit dem oder den Prozessoren 601, wahlweise durch eine Speichersteuereinheit 607, verbunden. Der Festspeicher 608 bietet zusätzliche Speicherkapazität. Der Speicher 608 kann verwendet werden, um das Betriebssystem 609, Programme 610, Daten 611, Anwendungen 612, Anwendungsprogramme, und dergleichen zu speichern. Häufig, jedoch nicht immer, ist der Speicher 608 ein sekundäres Speichermedium (wie eine Festplatte), das langsamer als der Primärspeicher (z. B. Speicher 603) ist. Der Speicher 608 kann z.B. auch eine magnetische, eine optische oder eine transistorisierte , eine Festkörper- Speichervorrichtung (z. B. Flash-basierte Systeme) oder eine Kombination von beliebigen der oben genannten Elementen umfassen. Der Informationsspeicher 608 kann in geeigneten Fällen als virtueller Speicher in den Speicher 603 integriert werden.

Der Bus 640 verbindet eine Vielzahl von Subsystemen. Der Bus 640 kann ein beliebiger von mehreren Typen von Busstrukturen sein, z.B. ein Speicherbus, ein Speichercontroller, ein peripherer Bus, ein lokaler Bus, und alle Kombinationen davon, unter Verwendung einer Vielzahl von Busarchitekturen. Informationen und Daten können auch über eine Anzeige 632 angezeigt werden. Beispiele für eine Anzeige 632 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine organische Flüssigkristall-Display (OLED), eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Plasmaanzeige, und beliebige Kombinationen davon. Die Anzeige 632 kann mit Prozessor(en) 601, Speichern 603, 608, Eingabegeräten 633, und weiteren Komponenten über den Bus 640 verbunden sein.

Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Netzwerkschnittstelle 620 mit einem externen Netzwerk 630 verbinden. Das kann z.B. ein LAN, WLAN, etc sein. Es kann eine Verbindung zu weiteren Speichermedien, Servern, Druckern, Anzeigegeräten aufbauen. Es kann einen Zugang zum Telekommunikationsvorrichtungen und Internet aufweisen. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Grafiksteuerung 621 und einer Grafikschnittstelle 622 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtungen 633 verbindbar ist .

Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Eingabeschnittstelle 623 verbinden, die mit zumindest einer Eingabevorrichtung 633 verbindbar ist Eine Eingabevorrichtung kann z.B. ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, ein Stift, ein Touchscreen usw. einschließen. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Ausgabeschnittstelle 624 verbinden, die mit zumindest einer Ausgabevorrichtung 634 verbindbar ist. Eine Ausgabevorrichtungen 634 kann eine Leuchtanzeige, eine LED Anzeige ein Display, z.B. LCD, OLED usw. oder eine

Schnittstelle zu einer solchen Einrichtung aufweisen.

Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer Speicherzugriffsschnittstelle 625 verbinden, die mit zumindest einer Speichervorrichtung 635 verbindbar ist. Der Bus 640 kann alle zuvor genannten Komponenten mit einer weiteren Speicherzugriffsschnittstelle 626 verbinden, die mit zumindest einem Speichermedium 636 verbindbar ist. Eine Speichervorrichtung 635 oder ein Speichermedium 636 kann z.B. ein Festkörper-, ein Magnetspeicher oder ein optischer Speicher sein, insbesondere einen nichtflüchtiger Speicher aufweisen. Das Speichermedium kann im Betrieb des Steuersystems vom Steuersystem getrennt werden, ohne dass Daten verloren gehen.

Anzeige 632, Eingabevorrichtung 633, Ausgabevorrichtung 634, Speichervorrichtung 635, Speichermedium 636 können jeweils außerhalb des Steuersystems 600 angeordnet sein oder in ihm integriert sein. Sie können auch über eine Verbindung zum Internet oder anderen Netzwerkschnittstellen mit dem Steuersystems 600 verbunden sein.