JP2013197080A - 高周波電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷の実効電力を一定にする高周波電源装置を提供する。
【解決手段】高周波電力の出力が開始される(t1)時点から、周波数を大きく変化させるSWEEPモードが開始され、FWD値とREF値の比である電圧定在波比(VSWR値)を求め、VSWR値が予め決められたVSWRの閾値以下になると(反射波が所定のレベルまで低下すると)、VSWR値に応じて周波数を細かく変化させるADJUSTモードを開始する(t2)。また、REF値とFWD値から算出するREF値割合について、前回と今回のREF値割合の差分であるREF値割合差分を求め、予め決められたREF値割合差分閾値以下の状態が所定時間継続すると(t3からt4)、周波数制御によるマッチングが飽和したと判断し、反射波電力(W)に相当する電力を進行波電力(W)に加算することで、実行電力を目標出力に一致させる実効電力一定制御を行う。
【選択図】図2
【解決手段】高周波電力の出力が開始される(t1)時点から、周波数を大きく変化させるSWEEPモードが開始され、FWD値とREF値の比である電圧定在波比(VSWR値)を求め、VSWR値が予め決められたVSWRの閾値以下になると(反射波が所定のレベルまで低下すると)、VSWR値に応じて周波数を細かく変化させるADJUSTモードを開始する(t2)。また、REF値とFWD値から算出するREF値割合について、前回と今回のREF値割合の差分であるREF値割合差分を求め、予め決められたREF値割合差分閾値以下の状態が所定時間継続すると(t3からt4)、周波数制御によるマッチングが飽和したと判断し、反射波電力(W)に相当する電力を進行波電力(W)に加算することで、実行電力を目標出力に一致させる実効電力一定制御を行う。
【選択図】図2
Description
本発明は、高周波(RF:Radio Frequency)電力を負荷に供給する高周波電源装置に係り、特に負荷に一定の実効電力を供給するための高周波電源装置に関するものである。
高周波電源装置が負荷(電力供給先となる装置)に一定の電力を効率よく出力するためには、負荷のインピーダンス変動に応じて整合(マッチング)を取る必要がある。例えば、特許文献1に開示の技術では、高周波電源の出力調整手段がプラズマの発生に伴って反応容器側からの反射波電力を検出し、高周波電源から外部電極に供給される電力に反射波電力と同等の電力を加算して出力させ、反射波電力による実効負荷電力の低下を補完するプラズマリアクターを提供している。
特許文献1は、高周波電源から外部電極に供給される電力に反射波電力と同等の電力を加算して出力することで反射波電力による実効電力の低下を補完している。しかし、単にこのような補完を行うだけでは、反射波電力が大きかった場合に出力が過大になるおそれがある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる高周波電源装置を提供することを目的とする。
本発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、周波数を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
また、本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
本発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
また、本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
また、本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
本発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
また、本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
本発明の高周波電源装置は、周波数を調整しながら反射波電力に相当する電力を進行波電力に補填するため、出力が過大になることを防止できる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について、図面を参照して説明する。実施形態は、高周波電源装置が周波数マッチング処理により周期数を制御することで負荷とのインピーダンスマッチングを行うと共に、実効電力一定制御処理により反射波電力に相当する電力を進行波電力に加算することで、負荷に一定の電力を供給するものである。
本発明の実施形態に係る高周波電源装置100の機能構成について、図1を用いて説明する。図1に示すように、高周波電源装置100は、制御部110、高周波電力出力部120、方向性結合器130、反射波検出部140、及び進行波検出部150から構成されている。高周波電源装置100は、同軸ケーブル300により負荷(例えばプラズマ処理を行う半導体製造装置)200に接続されている。
制御部110は、高周波電源装置100のCPU(Central Processing Unit)によりソフトウェア的に実現される。あるいはDSP(Digital Signal Processing)などにより専用回路として構成することもできる。制御部110は、出力電力の周波数を制御することで負荷200とのマッチングを取る周波数マッチング処理を行うと共に、進行波電力に反射波電力分の電力を加算することで負荷200に供給される電力を目標値に制御する実効電力一定制御処理を行う。制御部110が行う処理の詳細については、後述する。
高周波電力出力部120は、制御部110により周波数と電力が制御された高周波電力を方向性結合器130、同軸ケーブル300を介して負荷200に出力する。方向性結合器130は、高周波電力出力部120から出力された進行波と、負荷200から反射した反射波の一部を進行波検出部150および反射波検出部140に出力する。反射波検出部140は、方向性結合器130の出力に基づき、反射波の電力を示す値(以下、REF値という)を制御部110に出力する。進行波検出部150は、方向性結合器130の出力に基づき、進行波の電力を示す値(以下、FWD値という)を制御部110に出力する。
高周波電力出力部120は、制御部110により周波数と電力が制御された高周波電力を方向性結合器130、同軸ケーブル300を介して負荷200に出力する。方向性結合器130は、高周波電力出力部120から出力された進行波と、負荷200から反射した反射波の一部を進行波検出部150および反射波検出部140に出力する。反射波検出部140は、方向性結合器130の出力に基づき、反射波の電力を示す値(以下、REF値という)を制御部110に出力する。進行波検出部150は、方向性結合器130の出力に基づき、進行波の電力を示す値(以下、FWD値という)を制御部110に出力する。
次に、高周波電源装置100を起動してから損失分である反射波電力に相当する分を補填するまでの高周波電力制御処理における進行波電力(W)、実効電力(W)、反射波電力(W)、及び周波数(Hz)の変化について、図2を用いて説明する。
高周波電源装置100が高周波電力の出力を開始すると(t1)、進行波電力(高周波電力出力部120の出力)が立ち上がる。この時点では、まだマッチングが取れていないため、反射波電力も一時的に上昇する。進行波電力から反射波電力分を差し引いた電力が、実効電力となる(ここでは他の損失は無いものとする)。
制御部110は、反射波電力に沿いながら、高周波電力出力部120の出力を目標出力に向けて増加させる。具体的には、ある一定の電力に到達した後は、反射波電力が小さくなるほど出力を大きくしていく。ここで、目標出力とは、負荷200に供給すべき目標電力と同じ値である。
制御部110は、高周波電力の出力が開始されるt1時点から、周波数を大きく変化させる制御(以下、粗調制御、あるいはSWEEPモードという)を開始する。本実施例では、粗調制御において、周波数を初期値から低下させていくことでマッチング周波数を探る。
制御部110は、FWD値とREF値の比である電圧定在波比(以下、VSWR値という)を求め、粗調制御の結果、VSWR値が予め決められたVSWRの閾値以下になると(反射波が所定のレベルまで低下すると)、VSWR値に応じて周波数を細かく変化させる制御(以下、微調制御、あるいはADJUSTモードという)を開始する(t2)。
その後、制御部110は、REF値とFWD値から算出するREF値割合について、前回と今回のREF値割合の差分であるREF値割合差分を求め、予め決められたREF値割合差分閾値以下の状態が所定時間(所定回数)継続すると(t3からt4)、周波数制御によるマッチングが飽和した(周波数制御ではこれ以上反射波が低減されない)と判断し、反射波電力(W)に相当する電力を進行波電力(W)に加算することで、実行電力を目標出力(負荷200に供給すべき目標電力)に一致させる実効電力一定制御を行う。
図示のように、ADJUSTモード移行後は、周波数制御(微調制御)と電力制御(実効電力一定制御)が同時に(並行して)実行される。
高周波電源装置100が高周波電力の出力を開始すると(t1)、進行波電力(高周波電力出力部120の出力)が立ち上がる。この時点では、まだマッチングが取れていないため、反射波電力も一時的に上昇する。進行波電力から反射波電力分を差し引いた電力が、実効電力となる(ここでは他の損失は無いものとする)。
制御部110は、反射波電力に沿いながら、高周波電力出力部120の出力を目標出力に向けて増加させる。具体的には、ある一定の電力に到達した後は、反射波電力が小さくなるほど出力を大きくしていく。ここで、目標出力とは、負荷200に供給すべき目標電力と同じ値である。
制御部110は、高周波電力の出力が開始されるt1時点から、周波数を大きく変化させる制御(以下、粗調制御、あるいはSWEEPモードという)を開始する。本実施例では、粗調制御において、周波数を初期値から低下させていくことでマッチング周波数を探る。
制御部110は、FWD値とREF値の比である電圧定在波比(以下、VSWR値という)を求め、粗調制御の結果、VSWR値が予め決められたVSWRの閾値以下になると(反射波が所定のレベルまで低下すると)、VSWR値に応じて周波数を細かく変化させる制御(以下、微調制御、あるいはADJUSTモードという)を開始する(t2)。
その後、制御部110は、REF値とFWD値から算出するREF値割合について、前回と今回のREF値割合の差分であるREF値割合差分を求め、予め決められたREF値割合差分閾値以下の状態が所定時間(所定回数)継続すると(t3からt4)、周波数制御によるマッチングが飽和した(周波数制御ではこれ以上反射波が低減されない)と判断し、反射波電力(W)に相当する電力を進行波電力(W)に加算することで、実行電力を目標出力(負荷200に供給すべき目標電力)に一致させる実効電力一定制御を行う。
図示のように、ADJUSTモード移行後は、周波数制御(微調制御)と電力制御(実効電力一定制御)が同時に(並行して)実行される。
次に、制御部110が実行する高周波電力制御処理について図3を用いて説明する。なお、図3の高周波電力制御処理は、制御部110が実行する。
(ステップS101)
まず、高周波電源装置100に電源が投入されると、制御部110は、モードにSWEEPモード、前回REF値割合に「0」、及び検出カウンタに「0」を設定する。
まず、高周波電源装置100に電源が投入されると、制御部110は、モードにSWEEPモード、前回REF値割合に「0」、及び検出カウンタに「0」を設定する。
(ステップS102)
次いで、制御部110は、RFフラグをチェックし、RFフラグ=1(RF−ON)であるかを判定する。RFフラグ=1(RF−ON)であるとき(ステップS102のYes)は、制御部110はステップS103に進む。RFフラグ=0(RF-OFF)であるとき(ステップS102のNo)は、制御部110は高周波電力制御処理を終了する。なお、RFフラグは初期値が「0」であり、外部から指示があったときに「1」に設定される。外部からの指示とは、例えば運転開始ボタン(図示せず)がON操作された場合や、負荷200側から運転指示が入力された場合である。
次いで、制御部110は、RFフラグをチェックし、RFフラグ=1(RF−ON)であるかを判定する。RFフラグ=1(RF−ON)であるとき(ステップS102のYes)は、制御部110はステップS103に進む。RFフラグ=0(RF-OFF)であるとき(ステップS102のNo)は、制御部110は高周波電力制御処理を終了する。なお、RFフラグは初期値が「0」であり、外部から指示があったときに「1」に設定される。外部からの指示とは、例えば運転開始ボタン(図示せず)がON操作された場合や、負荷200側から運転指示が入力された場合である。
(ステップS103)
次いで、制御部110は、高周波電力制御処理が周波数及び電力を調整する周期であるサンプリング周期に到達したかを判定する。サンプリング周期に到達したとき(ステップS103のYes)は、ステップS104に進む。サンプリング周期に到達していないとき(ステップS103のNo)は、ステップS102に戻る。
次いで、制御部110は、高周波電力制御処理が周波数及び電力を調整する周期であるサンプリング周期に到達したかを判定する。サンプリング周期に到達したとき(ステップS103のYes)は、ステップS104に進む。サンプリング周期に到達していないとき(ステップS103のNo)は、ステップS102に戻る。
(ステップS104)
次いで、制御部110は、進行波検出部150からFWD値を入力する。
次いで、制御部110は、進行波検出部150からFWD値を入力する。
(ステップS105)
次いで、制御部110は、反射波検出部140からREF値を入力する。
次いで、制御部110は、反射波検出部140からREF値を入力する。
(ステップS106)
次いで、制御部110は、FWD値とREF値からVSWR値を算出する。
次いで、制御部110は、FWD値とREF値からVSWR値を算出する。
(ステップS107)
次いで、制御部110は、現在のモードがSWEEPモードであるかを判定する。SWEEPモードであるとき(ステップS107のYes)は、ステップS108に進む。SWEEPモードでないとき(ステップS107のNo)は、ステップS111に進む。
次いで、制御部110は、現在のモードがSWEEPモードであるかを判定する。SWEEPモードであるとき(ステップS107のYes)は、ステップS108に進む。SWEEPモードでないとき(ステップS107のNo)は、ステップS111に進む。
(ステップS108)
ステップS107のYesであるとき、制御部110は、ステップS106で算出したVSWR値が予め設定されたVSWR閾値より小さいかを判定することで、ADJUSTモードに遷移するかを判定する。VSWR値がVSWR閾値より小さいとき、即ち、反射の割合が所定値より小さくなったとき(ステップS108のYes)は、ステップS109に進む。VSWR値がVSWR閾値より小さくないとき(ステップS108のNo)は、ステップS110に進む。なお、ステップS108の判断は、VSWR値に代え、REF値等、反射波が所定のレベルまで低下したことがわかれば、他の指標を用いてもよい。
ステップS107のYesであるとき、制御部110は、ステップS106で算出したVSWR値が予め設定されたVSWR閾値より小さいかを判定することで、ADJUSTモードに遷移するかを判定する。VSWR値がVSWR閾値より小さいとき、即ち、反射の割合が所定値より小さくなったとき(ステップS108のYes)は、ステップS109に進む。VSWR値がVSWR閾値より小さくないとき(ステップS108のNo)は、ステップS110に進む。なお、ステップS108の判断は、VSWR値に代え、REF値等、反射波が所定のレベルまで低下したことがわかれば、他の指標を用いてもよい。
(ステップS109)
ステップS108のYesであるとき、制御部110は、モードにADJUSTモードを設定することでADJUSTモードに遷移し、ステップS102に戻る。
ステップS108のYesであるとき、制御部110は、モードにADJUSTモードを設定することでADJUSTモードに遷移し、ステップS102に戻る。
(ステップS110)
ステップS108のNoであるとき、即ち、反射の割合が所定値より小さくなっていないとき、制御部110は、高周波電力出力部120が出力する電力に対して周波数の粗調制御を行い、ステップS102に戻る。
ステップS108のNoであるとき、即ち、反射の割合が所定値より小さくなっていないとき、制御部110は、高周波電力出力部120が出力する電力に対して周波数の粗調制御を行い、ステップS102に戻る。
(ステップS111)
ステップS107のNoであるとき、即ち、S109でADJUSTモードに設定された後は、制御部110は、高周波電力出力部120が出力する電力に対して周波数の微調整制御を行う。この微調制御により、VSWR値を目標値(VSWR=1)に精度良く調整すると共に、VSWR値に応じて周波数を細かく上下させることで負荷200のインピーダンスの変動に精度良く追従させる。
ステップS107のNoであるとき、即ち、S109でADJUSTモードに設定された後は、制御部110は、高周波電力出力部120が出力する電力に対して周波数の微調整制御を行う。この微調制御により、VSWR値を目標値(VSWR=1)に精度良く調整すると共に、VSWR値に応じて周波数を細かく上下させることで負荷200のインピーダンスの変動に精度良く追従させる。
(ステップS112)
次いで、制御部110は、ステップS104で入力したFWD値とステップS105で入力したREF値から(式1)によりREF値割合(%)を算出し、今回REF値割合に設定する。(式1)から明らかなように、REF値割合とは、進行波に対する反射波の割合である。
REF値 / FWD値 =REF値割合(%)・・・・・(式1)
次いで、制御部110は、ステップS104で入力したFWD値とステップS105で入力したREF値から(式1)によりREF値割合(%)を算出し、今回REF値割合に設定する。(式1)から明らかなように、REF値割合とは、進行波に対する反射波の割合である。
REF値 / FWD値 =REF値割合(%)・・・・・(式1)
(ステップS113)
次いで、制御部110は、REF値割合の前回値が無いか判定することで、前回REF値割合と今回REF値割合との差分であるREF値割合差分の算出が不可であるかを判定する。REF値割合の前回値が無いとき(ステップS113のYes)は、ステップS102に戻る。REF値割合の前回値があるとき(ステップS113のNo)は、ステップS114に進む。
次いで、制御部110は、REF値割合の前回値が無いか判定することで、前回REF値割合と今回REF値割合との差分であるREF値割合差分の算出が不可であるかを判定する。REF値割合の前回値が無いとき(ステップS113のYes)は、ステップS102に戻る。REF値割合の前回値があるとき(ステップS113のNo)は、ステップS114に進む。
(ステップS114)
ステップS113のNoであるとき、制御部110は、(式2)によりREF値割合差分値を算出する。
前回REF値割合 − 今回REF値割合 = REF値割合差分値・・・・・(式2)
ステップS113のNoであるとき、制御部110は、(式2)によりREF値割合差分値を算出する。
前回REF値割合 − 今回REF値割合 = REF値割合差分値・・・・・(式2)
(ステップS115)
次いで、制御部110は、ステップS114で算出したREF値割合差分値が予め設定されたREF値割合差分閾値より小さいかを判定する。REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より小さいとき、即ち、進行波に対する反射波の割合の変化量が所定値より小さいとき(ステップS115のYes)は、ステップS116に進む。REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より小さくないとき(ステップS115のNo)は、ステップS121に進む。
次いで、制御部110は、ステップS114で算出したREF値割合差分値が予め設定されたREF値割合差分閾値より小さいかを判定する。REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より小さいとき、即ち、進行波に対する反射波の割合の変化量が所定値より小さいとき(ステップS115のYes)は、ステップS116に進む。REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より小さくないとき(ステップS115のNo)は、ステップS121に進む。
(ステップS116)
次いで、ステップS115のYesであるとき、制御部110は、検出カウンタに「1」を加算する。
次いで、ステップS115のYesであるとき、制御部110は、検出カウンタに「1」を加算する。
(ステップS117)
次いで、制御部110は、検出カウンタが予め決められた規定回数となったかを判定することで、REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より規定回数連続して小さい状態であるか、即ち、周波数制御によるVSWRの変動が収束し、周波数制御によるVSWRの改善が見込まれなくなったか(周波数マッチングが飽和したか)を判定する。検出カウンタが規定回数となったとき(ステップS117のYes)は、ステップS118に進む。検出カウンタが規定回数でないとき(ステップS117のNo)は、ステップS102に戻る。
次いで、制御部110は、検出カウンタが予め決められた規定回数となったかを判定することで、REF値割合差分値がREF値割合差分閾値より規定回数連続して小さい状態であるか、即ち、周波数制御によるVSWRの変動が収束し、周波数制御によるVSWRの改善が見込まれなくなったか(周波数マッチングが飽和したか)を判定する。検出カウンタが規定回数となったとき(ステップS117のYes)は、ステップS118に進む。検出カウンタが規定回数でないとき(ステップS117のNo)は、ステップS102に戻る。
(ステップS118)
ステップS117のYesであるとき、制御部110は、(式3)により電力制御値を算出する。進行波電力(高周波出力部120の出力)が目標出力に達していれば、(式3)は、進行波電力に反射波電力を加算することに相当する。
電力制御値 = FWD値 +(目標出力 −(FWD値−REF値))・・・(式3)
ステップS117のYesであるとき、制御部110は、(式3)により電力制御値を算出する。進行波電力(高周波出力部120の出力)が目標出力に達していれば、(式3)は、進行波電力に反射波電力を加算することに相当する。
電力制御値 = FWD値 +(目標出力 −(FWD値−REF値))・・・(式3)
(ステップS119)
次いで、制御部110は、ステップS118で算出した電力制御値が予め決められている電力制御上限値以下であるかを判定する。電力制御値が電力制御上限値以下であるとき(ステップS119のYes)は、ステップS120に進む。電力制御値が電力制御上限値をオーバーしているとき(ステップS117のNo)は、ステップS102に戻る。
次いで、制御部110は、ステップS118で算出した電力制御値が予め決められている電力制御上限値以下であるかを判定する。電力制御値が電力制御上限値以下であるとき(ステップS119のYes)は、ステップS120に進む。電力制御値が電力制御上限値をオーバーしているとき(ステップS117のNo)は、ステップS102に戻る。
(ステップS120)
ステップS119のYesであるとき、制御部110は、ステップS118で算出した電力制御値となるように高周波電力出力部120の出力を制御する電力制御を行い、ステップS102に戻る。
なお、(式3)から明らかなように、目標出力と実効電力(FWD値−REF値)が一致していれば、現状の出力が維持される。
また、高周波電力出力部120の出力は、電力制御値まで一度に上昇させてもよいし、変化量に上限値を設け、電力制御値の今回値と前回値の差分が当該上限値を超えた場合には、当該上限値ずつ複数回にわけて上昇させるようにしてもよい。
ステップS119のYesであるとき、制御部110は、ステップS118で算出した電力制御値となるように高周波電力出力部120の出力を制御する電力制御を行い、ステップS102に戻る。
なお、(式3)から明らかなように、目標出力と実効電力(FWD値−REF値)が一致していれば、現状の出力が維持される。
また、高周波電力出力部120の出力は、電力制御値まで一度に上昇させてもよいし、変化量に上限値を設け、電力制御値の今回値と前回値の差分が当該上限値を超えた場合には、当該上限値ずつ複数回にわけて上昇させるようにしてもよい。
(ステップS121)
ステップS115のNoであるとき、制御部110は、検出カウンタに「0」を設定して初期化し、ステップS102に戻る。
ステップS115のNoであるとき、制御部110は、検出カウンタに「0」を設定して初期化し、ステップS102に戻る。
以上により、本発明の高周波電源装置100は、まず負荷200に出力する電力に対して周波数を制御することでマッチングを取り、反射波が残っている場合はさらに反射波電力に相当する電力を進行波電力に加算する電力制御を行うことで、出力が過大になることを防止しつつ、実行電力を目標電力に一致させることができる。
さらに、最初に周波数制御でマッチングを取ることで、電力制御による電力の変化量を抑制でき、負荷200に与える影響を低減することができると共に、目標とする実効電力に安定させるまでの時間を短くすることができる。
また、電力制御に並行して周波数制御も実行することで、電力制御を実行した後の負荷200のインピーダンスの変動にも精度良く追従することができる。
さらに、最初に周波数制御でマッチングを取ることで、電力制御による電力の変化量を抑制でき、負荷200に与える影響を低減することができると共に、目標とする実効電力に安定させるまでの時間を短くすることができる。
また、電力制御に並行して周波数制御も実行することで、電力制御を実行した後の負荷200のインピーダンスの変動にも精度良く追従することができる。
図4は、第2の実施の形態に係る高周波電源装置100Aの機能構成を示す図である。本実施例においては、高周波電源装置100Aと負荷200の間にインピーダンス整合器400を設け、制御部110Aにおいて、周波数マッチング処理に代え、インピーダンス整合制御処理を行うようにした。
インピーダンス整合器400は、静電容量素子の静電容量値を変化させることでインピーダンスを変化させる装置である。
この実施例では、図1〜図3で示したSWEEPモードをインピーダンス整合器400の定数をVSWR値に基づいて粗調整するインピーダンス粗調整モードに置き換え、ADJUSTモードをインピーダンス整合器400の定数をVSWR値に基づいて微調整するインピーダンス微調整モードに置き換えることにより、図3の処理フローと同様な制御を行う。また、図3に示す高周波電力制御処理のステップS110では、制御部110Aは、高周波電力出力部120が出力する電力に対してインピーダンス粗調整制御を行う制御指令をインピーダンス整合器400に出力する。また、図3に示す高周波電力制御処理のステップS111では、制御部110Aは、高周波電力出力部120が出力する電力に対してインピーダンス微調整制御を行う制御指令をインピーダンス整合器400に出力する。このように制御部110Aがインピーダンス整合器400にインピーダンス粗調整制御またはインピーダンス微調整制御の制御指令を出力し、その指令に基づいてインピーダンス整合器400がインピーダンスを制御すると共に、制御部110Aで電力制御を行うことで、負荷200が所望する一定の実効電力となるようにすることも可能である。
インピーダンス整合器400は、静電容量素子の静電容量値を変化させることでインピーダンスを変化させる装置である。
この実施例では、図1〜図3で示したSWEEPモードをインピーダンス整合器400の定数をVSWR値に基づいて粗調整するインピーダンス粗調整モードに置き換え、ADJUSTモードをインピーダンス整合器400の定数をVSWR値に基づいて微調整するインピーダンス微調整モードに置き換えることにより、図3の処理フローと同様な制御を行う。また、図3に示す高周波電力制御処理のステップS110では、制御部110Aは、高周波電力出力部120が出力する電力に対してインピーダンス粗調整制御を行う制御指令をインピーダンス整合器400に出力する。また、図3に示す高周波電力制御処理のステップS111では、制御部110Aは、高周波電力出力部120が出力する電力に対してインピーダンス微調整制御を行う制御指令をインピーダンス整合器400に出力する。このように制御部110Aがインピーダンス整合器400にインピーダンス粗調整制御またはインピーダンス微調整制御の制御指令を出力し、その指令に基づいてインピーダンス整合器400がインピーダンスを制御すると共に、制御部110Aで電力制御を行うことで、負荷200が所望する一定の実効電力となるようにすることも可能である。
(1)本発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、周波数を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(2) (1)の本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(3) 発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(4) (3)の本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(5) (1)から(4)のいずれかの本発明の高周波電源装置の前記負荷は、半導体製造装置であることを特徴としている。
(6) 本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、周波数を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(7) (6)の本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(8) 本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(9) (8)の本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(2) (1)の本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(3) 発明の高周波電源装置は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(4) (3)の本発明の高周波電源装置は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(5) (1)から(4)のいずれかの本発明の高周波電源装置の前記負荷は、半導体製造装置であることを特徴としている。
(6) 本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、周波数を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(7) (6)の本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(8) 本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
(9) (8)の本発明の高周波電源装置の電力制御方法は、前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴としている。
以上のような本発明の高周波電源装置によれば、反射波電力に相当する電力を進行波電力に加算して実効電力を目標電力に一致させる制御を行う場合であっても出力が過大になることを防止できる高周波電源装置を提供することができる。
具体的な実施の形態により本発明を説明したが、上記実施の形態は本発明の例示であり、この実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
本発明は、高周波電源装置に適用することができる。
100・・・・・・・・・高周波電源装置
100A・・・・・・・・高周波電源装置
110・・・・・・・・・制御部
110A・・・・・・・・制御部
120・・・・・・・・・高周波電力出力部
130・・・・・・・・・方向性結合器
140・・・・・・・・・反射波検出部
150・・・・・・・・・進行波検出部
200・・・・・・・・・負荷
300・・・・・・・・・同軸ケーブル
400・・・・・・・・・インピーダンス整合器
100A・・・・・・・・高周波電源装置
110・・・・・・・・・制御部
110A・・・・・・・・制御部
120・・・・・・・・・高周波電力出力部
130・・・・・・・・・方向性結合器
140・・・・・・・・・反射波検出部
150・・・・・・・・・進行波検出部
200・・・・・・・・・負荷
300・・・・・・・・・同軸ケーブル
400・・・・・・・・・インピーダンス整合器
Claims (4)
- 負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、
周波数を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴とする高周波電源装置。 - 前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記周波数の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴とする請求項1に記載の高周波電源装置。
- 負荷に対して電力を出力する高周波電源装置において、
インピーダンス整合器を制御して反射波を低減させた後、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴とする高周波電源装置。 - 前記反射波が所定のレベルまで低減した後、前記インピーダンス整合器の制御によって前記反射波が低減されなくなったときに、前記反射波の電力に相当する電力を進行波に加算するように出力電力を制御することを特徴とする請求項3に記載の高周波電源装置。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
KR20200021528A (ko) | 2017-06-28 | 2020-02-28 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 고주파 전원 장치 및 그것을 이용한 플라즈마 처리 장치 |
WO2021166788A1 (ja) | 2020-02-18 | 2021-08-26 | 株式会社京三製作所 | 高周波電源装置の制御方法及び高周波電源装置 |
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---|---|---|---|---|
JPH11149996A (ja) * | 1997-11-18 | 1999-06-02 | Mc Electronics Kk | プラズマリアクター |
JP4120051B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2008-07-16 | 株式会社日立国際電気 | 高周波共振装置 |
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2012
- 2012-03-23 JP JP2012066674A patent/JP2013197080A/ja active Pending
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2013
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200021528A (ko) | 2017-06-28 | 2020-02-28 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 고주파 전원 장치 및 그것을 이용한 플라즈마 처리 장치 |
US10896810B2 (en) | 2017-06-28 | 2021-01-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | RF generating apparatus and plasma treatment apparatus |
KR20210109608A (ko) | 2019-02-14 | 2021-09-06 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 고주파 전원 장치 |
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