JP2007143009A - 高周波検波回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、小電力領域においても誤差が小さい新規の高周波検波回路を提供する。
【解決手段】 高周波発生装置の高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化する高周波検波回路であって、高周波出力電力検出信号を二乗する二乗回路２を備え、前記二乗回路の出力にフィルタ３を接続し、このフィルタにより二乗した高周波検出信号を直流化するように構成してあることを特徴とする高周波検波回路。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマプロセス用に使用される高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化する高周波検波回路に関するものである。

従来、図４に示すように、検波用のダイオード６を設け、このダイオード６のアノードを入力端子１に接続し、カソードを抵抗４とコンデンサ５を有するフィルタ３に接続して、高周波発生装置の高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化するようにしていた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平４−３５５１０号公報 特開２００４−２３１８６公報

しかし、検波に使用するダイオード６は順方向電流Ｉｆが小さい領域では電圧Ｖｆの値が非線型に変化するため、例えば、図４図示に示すように、ダイオード６で検波した信号を掛算器７で二乗すると、小電力領域では誤差が大きくなるという課題がある。また、検波に使用するダイオード６の特性より、誤差を小さくするために複雑な演算を行う必要があるという課題もあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、小電力領域においても誤差が小さい新規の高周波検波回路を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る高周波検波回路は、高周波発生装置の高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化する高周波検波回路であって、高周波出力電力検出信号を二乗する二乗回路を備え、二乗した高周波出力電力検出信号から検波出力を得るように構成してあることを特徴とする。

前記二乗回路の出力に抵抗とコンデンサを有するフィルタを接続し、このフィルタにより二乗した高周波検出信号を直流化するように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、高周波出力電力検出信号を二乗して検波することにより、小電力領域でも検波ダイオードを用いる場合に比べて誤差を小さくすることができる。また、高周波出力電力検出信号を二乗することで、高周波出力電力検出信号から得られた電圧値は高周波電力値に比例した値になるため、高周波電力値を電圧で直接読むことができる効果がある。

発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示の高周波検波回路は、高周波検波回路は入力端子１を備え、この入力端子１に掛算器２を接続してある。本発明では、同じ高周波検波回路の入力端子１から掛算器２の二つの入力端子に高周波出力電力検出信号が出力されるため、掛算器２で高周波出力電力検出信号を二乗することができる。本発明では、このように二乗した高周波出力電力検出信号から、検波出力を得るように構成してある。本実施例では掛算器２を用いて、高周波出力電力検出信号を二乗しているが、本発明は、高周波出力電力検出信号を二乗する二乗回路を備えてあればよく、例えば、オペアンプを用いたり、ディスクリート回路や集積回路を用いることも可能である。

また、掛算器２の出力に抵抗４とコンデンサ５を有するフィルタ３を接続し、このフィルタ３により、掛算器２で二乗した高周波出力電力検出信号を直流化するように構成してある。直流化した高周波出力電力検出信号は出力端子に出力される。

以上のように構成してある高周波検波回路についての作用を以下で具体的に説明する。なお、図２にこの高周波検波回路の動作波形図を示してある。先ず、高周波発生装置の高周波出力電力を入力端子１に入力し、入力端子１より掛算器へ高周波出力電力検出信号を出力する。本発明では、同じ高周波検波回路の入力端子１から掛算器２の二つの入力端子に高周波出力電力検出信号が出力されるため、掛算器２で高周波出力電力検出信号を二乗する。これにより、図３に示すように、高周波出力電力検出信号を二乗することで、全て正になり、ダイオードが不要になる。それと同時に下記式（１）の演算も行われるため、得られた電圧値は高周波電力値に比例した値となり、高周波電力値を電圧値で直接読むことができる。
Ｅ^２＝ＰＲ（Ｅ：検出電圧、Ｐ：電力、Ｒ：Ｅを得るための抵抗負荷）…（１）

また、掛算器２から出力される二乗した高周波出力電力検出信号をフィルタ３に通すことにより、掛算器２で二乗した高周波出力電力検出信号を直流化することができる。これにより、フィルタ３を用いることにより、小電力領域でも誤差を小さくすることができる。このように直流化した高周波出力電力検出信号は出力端子に出力される。

本発明に係る高周波検波回路は、高周波発生装置の高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化するものであり、通常高周波発生装置に組み込まれている。本発明高周波検波回路を組み込んだ高周波発生装置の一例を図３に示す。

この高周波発生装置は高周波発振源１１と、この高周波発振源１１の出力信号と高周波発生装置の出力からフィードバック制御された信号とを掛算する掛算器１２と、この掛算器１２より得られた信号を入力する高周波アンプ１３と、この高周波アンプ１３の電力を検出する高周波出力電力検出部１４とを備えてある。

本実施例の高周波発生装置は、高周波出力電力検出部１４から得られた高周波出力電力検出信号と、フィードバック制御をかけるフィードバック制御回路２０を備えてある。

この実施例は、高周波出力電力検出部１４から得られた高周波出力電力検出信号を前記実施形態に係る掛算器２と同様に役割をする掛算器１５で二乗し、これを前記実施形態に係るフィルタ３と同様の役割をするローパスフィルタ１６で平滑し、誤差増幅器１７で基準電圧１８と比較して高周波アンプ１３の入力にフィードバック制御するように構成してある。

以上のように構成してある高周波発生装置についての作用を以下で具体的に説明する。この高周波発生装置は、通常、高周波出力電力検出部１４から得られた高周波出力電力検出電圧を掛算器１５で二乗する。

掛算器１５で二乗された高周波出力電力検出信号をローパスフィルタ１６で平滑する。これにより、図３に示すように、高周波出力電力検出信号を二乗することで、全て正になり、上記式（１）の演算も行われるため、得られた電圧値は高周波電力値に比例した値となり、高周波電力値を電圧値で直接読むことができる。

また、掛算器１５から出力される二乗した高周波出力電力検出信号をローパスフィルタ１６に通すことにより、掛算器１５で二乗した高周波出力電力検出信号を直流化することができる。これにより、ローパスフィルタ１６を用いることにより、小電力領域でも誤差を小さくすることができる。このように直流化した高周波検出信号は出力端子に出力される。

以上のように二乗した検波した高周波出力電力検出信号を、誤差増幅器１７で基準電圧１８と比較し、高周波アンプ１３の入力にフィードバック制御する。以上より、高周波を直接掛算器で二乗して検波することにより、小電力領域でも検波ダイオードを用いる場合に比べて誤差を小さくすることができる。また、高周波出力電力検出信号を二乗することで、高周波出力電力検出信号から得られた電圧値は高周波電力値に比例した値になるため、高周波電力値を電圧で直接読むことができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている内容が本発明の技術的範囲に属する。

本発明によれば、高周波出力電力検出信号を二乗して検波することにより、小電力領域でも検波ダイオードを用いる場合に比べて誤差を小さくすることができる。また、高周波出力電力検出信号を二乗することで、高周波出力電力検出信号から得られた電圧値は高周波電力値に比例した値になるため、高周波電力値を電圧で直接読むことができ、産業上利用性を有する。

本発明に係る高周波検波回路における発明を実施するための最良の形態の回路図である。 図１図示高周波検波回路における動作波形図である。 本発明に係る高周波検波回路を備えた係る高周波発生装置の回路図である。 従来の高周波検波回路の回路図である。

符号の説明

１ 入力端子
２，７ 掛算器
３ フィルタ
４ コンデンサ
５ 抵抗
６ ダイオード
１０ 高周波検波回路
１１ 高周波発振器
１２，１５ 掛算器
１３ 高周波アンプ
１４ 高周波出力電力検出部
１６ ローパスフィルタ
１７ 誤差増幅器
１８ 基準電圧
２０ フィードバック制御回路

Claims (2)

1. 高周波発生装置の高周波出力電力を検出し、この高周波出力電力を直流化する高周波検波回路であって、高周波出力電力検出信号を二乗する二乗回路を備え、二乗した高周波出力電力検出信号から検波出力を得るように構成してあることを特徴とする高周波検波回路。
2. 前記二乗回路の出力に抵抗とコンデンサを有するフィルタを接続し、このフィルタにより二乗した高周波検出信号を直流化するように構成してあることを特徴とする請求項１記載の高周波検波回路。

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