JP6342235B2 - 高周波電源 - Google Patents
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Description
a1(fn)=S13(fn)・b3(fn)+S14(fn)・b4(fn)…(A1)
a2(fn)=S23(fn)・b3(fn)+S24(fn)・b4(fn)…(A2)
但し、S13(fn)=S42(fn)/Δ(fn) …(B1)
S23(fn)=−S41(fn)/Δ(fn) …(B2)
S14(fn)=−S32(fn)/Δ(fn) …(B3)
S24(fn)=S31(fn)/Δ(fn) …(B4)
Δ(fn)=S31(fn)・S42(fn)+S32(fn)・S41(fn)…(B5)
を演算することにより、前記高周波検出手段の第1のポートに入力される異周波fnの進行波a1(fn)と前記高周波検出手段の第2のポートに入力される異周波fnの反射波a2(fn)を算出するとよい(請求項2)。
a1(fn)=S13(fn)・b3(fn)+S14(fn)・b4(fn)…(A1)
a2(fn)=S23(fn)・b3(fn)+S24(fn)・b4(fn)…(A2)
ただし、S13(fn)=S42(fn)/Δ(fn) …(B1)
S23(fn)=−S41(fn)/Δ(fn) …(B2)
S14(fn)=−S32(fn)/Δ(fn) …(B3)
S24(fn)=S31(fn)/Δ(fn) …(B4)
Δ(fn)=(S31・S42+S32・S41)…(B5)
の演算処理により、検出値b3(fn),b4(fn)は、第1のポートから高周波検出手段に入力される異周波fnの進行波a1(fn)と第2のポートから高周波検出手段に入力される異周波fnの反射波a2(fn)に補正される。
Pout=K×(Vdc 2/|Z|)…(1)
の関係がある。インピーダンスZがインピーダンス整合装置3により50[Ω]に対する所定のインピーダンス整合範囲内に制御された状態では、DC−RF変換部23の出力電力Poutは、(1)式よりDC−DC変換部22の出力電圧Vdcの二乗に比例する。
Ploss=Pdc−(Pf−Pr)…(2)
又は、
Ploss=Pdc−Pf …(3)
を演算することにより算出される。
b3=S31・a1+S32・a2 …(4)
b4=S41・a1+S42・a2 …(5)
の関係がある。
a1=S13・b3+S14・b4 …(6)
a2=S23・b3+S24・b4 …(7)
但し、S13=S42/Δ …(8a)
S23=−S41/Δ …(8b)
S14=−S32/Δ …(8c)
S24=S31/Δ …(8d)
Δ=S31・S42+S32・S41 …(8e)
となる。
2 高周波電源
21 AC−DC変換部
22 DC−DC変換部
23 DC−RF変換部(高周波生成手段)
231 フィルタ回路
24 RF検出部(高周波検出手段)
25 駆動信号生成部
26 高周波生成部
27 RF電力制御部
271 直流制御部(異周波決定手段)
271a 直流電力演算部
271b 基本波電力演算部(基本波抽出手段)
271c 異周波電力演算部(異周波抽出手段,算出手段)
271d 制御指令値生成部(出力制御手段)
272 高周波制御部
273 基本波検出部
273a,273b バンドパス・フィルタ
274 異周波検出部
274a,274b バンドパス・フィルタ
274c 異周波補正部(マトリクスデータ補間手段)
274d 補正データ記憶部(マトリクスデータ記憶手段)
28A 直流電圧検出部
28B 直流電流検出部
29 表示部(異周波表示手段)
30 操作部(異周波設定手段)
3 インピーダンス整合装置
4 プラズマ処理装置(負荷)
5 システム制御部
6 同軸ケーブル
Claims (7)
- 高周波を生成する高周波生成手段と、
前記高周波生成手段の後段で当該高周波生成手段から負荷に向かう進行波と当該負荷から前記高周波生成手段に向かう反射波をそれぞれ検出する高周波検出手段と、
前記高周波の基本波とは異なる所定の異周波について、前記高周波検出手段で検出される前記進行波から前記異周波の進行波を抽出し、前記高周波検出手段で検出される前記反射波から前記異周波の反射波を抽出する異周波抽出手段と、
を備えた高周波電源であって、
前記異周波毎に、予め取得された、前記高周波検出手段の2つの入出力ポートからそれぞれ当該高周波検出手段に入力する2つの入力波と前記高周波検出手段から出力される前記進行波及び前記反射波との間の伝送特性を示すSパラメータのマトリクスデータを記憶するマトリクスデータ記憶手段と、
前記異周波抽出手段で抽出される前記異周波の進行波及び反射波に前記マトリクスデータ記憶手段に記憶されたマトリクスデータを用いた行列の積の演算処理を行って、前記異周波の進行波と反射波をそれぞれ前記高周波検出手段の2つの入出力ポートに入力される進行波と反射波に補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする、高周波電源。 - 前記高周波検出手段は、前記高周波生成手段で生成された前記高周波が入力される第1のポート、当該高周波が出力される第2のポート、前記進行波を出力する第3のポート及び前記反射波を出力する第4のポートを有する方向性結合器で構成され、
前記マトリクスデータは、前記第1,第2のポートから前記方向性結合器に入力される異周波fnの2つの入力波をそれぞれa1(fn),a2(fn)、前記3,第4のポートから出力される異周波fnの前記進行波と前記反射波をそれぞれb3(fn),b4(fn)とすると、S31(fn)=b3(fn)/a1(fn)、S32(fn)=b3(fn)/a2(fn)、S41(fn)=b4(fn)/a1(fn)、S42(fn)=b4(fn)/a2(fn)を成分とするSパラメータであり、
前記補正手段は、前記異周波抽出手段で抽出される異周波fnの進行波と反射波をそれぞれb3(fn),b4(fn)とすると、
a1(fn)=S13(fn)・b3(fn)+S14(fn)・b4(fn) …(A1)
a2(fn)=S23(fn)・b3(fn)+S24(fn)・b4(fn) …(A2)
但し、S13(fn)=S42(fn)/Δ(fn) …(B1)
S23(fn)=−S41(fn)/Δ(fn) …(B2)
S14(fn)=−S32(fn)/Δ(fn) …(B3)
S24(fn)=S31(fn)/Δ(fn) …(B4)
Δ(fn)=S31(fn)・S42(fn)+S32(fn)・S41(fn)…(B5)
を演算することにより、前記高周波検出手段の第1のポートに入力される異周波fnの進行波a1(fn)と前記高周波検出手段の第2のポートに入力される異周波fnの反射波a2(fn)を算出する、請求項1に記載の高周波電源。 - 前記マトリクスデータ記憶手段は、前記高周波検出手段の前記Sパラメータを実測した測定データを記憶する、請求項2に記載の高周波電源。
- 前記マトリクスデータ記憶手段は、前記高周波検出手段の前記Sパラメータを実測した測定データS31(fn),S32(fn),S41(fn),S42(fn)を前記(B1)式乃至(B5)式の演算式によって変換した前記S13(fn),S23(fn),S14(fn),S24(fn)を成分とするSパラメータを記憶し、
前記補正手段は、前記異周波抽出手段で抽出される異周波fnの進行波b3(fn)と反射波b4(fn)を用いて前記(A1)式と前記(A2)式を演算することにより前記異周波fnの進行波a1(fn)と反射波a2(fn)を算出する、請求項2に記載の高周波電源。 - 前記高周波検出手段で検出される前記進行波と前記反射波からそれぞれ前記高周波の基本波の成分を抽出する基本波抽出手段と、
前記所定の異周波のうち、前記補正手段で補正する異周波を決定する異周波決定手段と、
前記基本波抽出手段で抽出される前記基本波の進行波及び反射波と前記異周波決定手段で決定された異周波に対して前記異周波抽出手段と前記補正手段とによって算出される補正後の進行波及び反射波とに基づいて、前記高周波生成手段から出力される前記高周波を制御する出力制御手段と、
を更に備え、
前記異周波決定手段は、所定の周期で、前記所定の異周波に対して、前記異周波抽出手段と前記補正手段とによって前記高周波検出手段の2つの入出力ポートに入力される進行波と反射波を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果と予め設定された異周波レベルの閾値とに基づいて、前記所定の異周波のうち、前記補正手段で補正する異周波を設定する異周波設定手段と、
を含む、請求項1乃至4のいずれかに記載の高周波電源。 - 前記高周波検出手段で検出される前記進行波と前記反射波からそれぞれ前記高周波の基本波の成分を抽出する基本波抽出手段と、
作業者による指示によって、前記所定の異周波のうち、前記補正手段で補正する異周波を決定する異周波決定手段と、
前記基本波抽出手段で抽出される前記基本波の進行波及び反射波と前記異周波決定手段で決定された異周波に対して前記異周波抽出手段と前記補正手段とによって算出される補正後の進行波及び反射波とに基づいて、前記高周波生成手段から出力される前記高周波を制御する出力制御手段と、
を更に備え、
前記異周波決定手段は、
前記作業者により異周波の決定処理が指示されると、前記所定の異周波に対して、前記異周波抽出手段と前記補正手段とによって前記高周波検出手段の2つの入出力ポートに入力される進行波と反射波を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に基づいて、各異周波のレベルを前記作業者がモニタ可能に表示する異周波表示手段と、
前記異周波表示手段の表示に基づき前記作業者から入力される異周波の情報を前記補正手段で補正する異周波に設定する異周波設定手段と、
を含む、請求項1乃至4のいずれかに記載の高周波電源。 - 前記マトリクスデータ記憶手段には、前記所定の異周波の一部に対して前記マトリクスデータが記憶されており、
前記マトリクスデータ記憶手段に記憶されていない異周波のマトリクスデータを前記マトリクスデータ記憶手段に記憶されているマトリクスデータを用いて所定の補間演算により補間するマトリクスデータ補間手段を更に備え、
前記補正手段は、前記マトリクスデータ記憶手段に記憶されていない異周波の進行波と反射波を補正する場合、前記マトリクスデータ補間手段により当該異周波のマトリクスデータを補間し、その補間値を用いて異周波の進行波と反射波の補正を行う、請求項1乃至6のいずれか記載の高周波電源。
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