JPH07161494A - Rf電源 - Google Patents

Rf電源

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JPH07161494A
JPH07161494A JP5307904A JP30790493A JPH07161494A JP H07161494 A JPH07161494 A JP H07161494A JP 5307904 A JP5307904 A JP 5307904A JP 30790493 A JP30790493 A JP 30790493A JP H07161494 A JPH07161494 A JP H07161494A
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JP
Japan
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Withdrawn
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JP5307904A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Kato
努 加藤
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の入力電力がアンバランスの状態での装
置の運転をかならず停止させることができるRF電源を
実現する。 【構成】 合成器15内の合成アンバランス検出部によ
って検出されたアンバランス信号(Vu)は、第1の演
算器21に供給される。第1の演算器21は2乗器であ
り、(Vu)2の信号が得られる。第1の演算器21の
出力とカプラー16からの高周波出力(P)信号は、第
2の演算器22に供給される。第2の演算器22は割算
器であり、この結果、(Vu)2/Pが得られる。第2
の演算器22の出力は演算増幅器23に送られ、基準信
号源24からのMの信号と比較される。この第2の演算
器22の出力がMより大きくなった場合には、リレー2
5が動作し、その結果スイッチ20がオフ状態とされ、
高周波出力の発生が停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを用いたエッ
チング装置やCVD装置などに用いて好適なRF電源に
関する。
【0002】
【従来の技術】エッチング装置やCVD装置などのプラ
ズマ装置では、プラズマを生成させるための高周波電力
を供給するRF(高周波)電源が備えられている。この
RF電源においては、高周波発振器からの高周波電力を
電力増幅器で増幅し、プラズマ装置に供給している。
【0003】このようなRF電源を用いて高周波大出力
を得るためには、複数個の高周波(RF)増幅器を並列
運転し、それぞれの電力を合成することが行われてい
る。このような合成方式の基本構成を図1に示す。図1
において、1は高周波発振器であり、高周波発振器1か
らの高周波電力は、分配器2に供給されて複数の高周波
出力に分配される。この分配された高周波出力は、それ
ぞれ増幅器3a〜3nによって増幅された後、合成器4
に供給されて合成される。この合成された高周波出力は
プラズマ装置などの負荷に接続されている出力端子5に
供給される。
【0004】上記方式に使用される合成器4の原理を図
2を用いて説明する。図中6a,6bは合成器4の入力
端子であり、この図2のケースでは、PaとPbの2種
の入力がそれぞれ供給される。入力された高周波電力
は、合成トランス7を介して合成され、出力端子8に供
給される。合成トランス7には、入力端子6a,6bに
供給される入力のアンバランスの状態を検出するため
に、合成アンバランス検出部9が結合されている。な
お、図中10a,10b,10cはそれぞれインダクタ
ンスがL1,L2,L3のコイルである。
【0005】さて、上記合成トランスにおいて、入力さ
れる高周波電力P1とP2とが同位相で同振幅であれ
ば、コイル10aとコイル10bに流れる電流Ia,I
bは、相反する向きで同一電流であるため、磁束が発生
しない。従って、合成アンバランス検出部9に流れる電
流Icは零となり、アンバランス信号であるVcも零と
なる。
【0006】次に、入力される高周波電力PaとPbと
のバランスがくずれ、相互に位相が異なり、また、振幅
も異なると、コイル10aとコイル10bに流れる電流
IaとIbとは等しくなくなり、|Ia−Ib|に比例
した磁束が発生する。従って、コイル10cには電流I
cとして次の電流が流れる。
【0007】Ic=(Ia−Ib)・Na/Nc その結果、次の電圧Vcが合成アンバランス信号として
検出される。 Vc=R・(Ia−Ib)・Na/Nc なお、上式において、Naはコイル10aの巻数であ
り、コイル10bの巻数Nbとの間には、Na=Nbの
関係がある。また、Ncはコイル10cの巻数である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した合成方式のR
F電源において、各電力増幅器3a〜3nの出力の位相
と振幅を全て完全に一致させることは現実的に無理で、
多少のアンバランス状態は生じてしまう。この合成器3
の入力(電力増幅器3a〜3nの出力)のバランスがく
ずれた場合には、合成トランス9に磁束が発生し、コア
に大きな損失が生じ、場合によっては、コアが焼損して
しまうこともある。そこで、前記アンバランス検出部9
によって検出された信号に基づいて、高周波電力の供給
を停止するように構成している。図3は高周波電力Pと
アンバランス検出部9からのアンバランス信号Vuの強
度との関係を示したものである。
【0009】図中Vu1の曲線は、バランスがとれてい
る場合の検出信号を示しており、Vu2の曲線は、アン
バランス状態の検出信号を示している。なお、高周波電
力Pと電圧Vとの関係は、kを比例定数とすると、P=
kV2であり、そのため、両者の関係は、図示の曲線と
なる。さて、アンバランス状態になって電力をオフさせ
る場合には、バランスがとれている場合に、最大電力P
max を出力しても、電力がオフされないようにその設定
を行わねばならない。従って、図3のケースでは、電力
オフの閾値として、V0が設定される。
【0010】しかしながら、電力オフの閾値をV0とす
ると、バランスがくずれた状態で、電力がオフされない
電力(Ps以下の電力)で装置を運転すると、合成トラ
ンスに大きな損失を発生させたまま使用することにな
る。
【0011】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、複数の入力電力がアンバランスの
状態での装置の運転をかならず停止させることができる
RF電源を実現するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくRF電源
は、RF発振器と、RF発振器からの高周波を複数の出
力に分配する分配器と、各出力を増幅する複数の増幅器
と、増幅された各出力を合成する合成器と、合成アンバ
ランス(Vu)を検出するアンバランス検出手段と、合
成出力(P)を検出する出力検出手段と、(Vu)2
Pを演算する演算手段と、演算手段と所定値とを比較す
る比較手段と、比較手段からの出力に応じて出力をオフ
する手段とを備えたことを特徴としている。
【0013】
【作用】合成アンバランス(Vu)を検出し、この合成
アンバランスと合成出力(P)とによって(Vu)2
Pを演算する。この演算結果に基づき高周波出力をオフ
する。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図4は本発明の一実施例のプラズマ装置用
RF電源を示しており、11はRF発振器である。RF
発振器1からの高周波は、自動ゲインコントローラ12
を介して分配器13に供給される。分配器13によって
分配された複数の高周波出力は、それぞれ電力増幅器1
4a〜14nに供給されて増幅された後、合成器15に
供給される。合成器15の出力はカプラー16を介して
負荷と接続されている出力端子17に供給される。
【0015】カプラー16からの端子17に供給される
高周波出力に比例した信号は、演算増幅器18に供給さ
れ、基準信号源19からの基準信号と比較される。演算
増幅器18の出力は、前記自動ゲインコントローラ12
に供給される。なお、基準信号源19と演算増幅器18
との間にはスイッチ20が設けられてる。
【0016】前記合成器15内で検出された合成アンバ
ランス信号は、第1の演算器21に供給される。この第
1の演算器21の出力と、前記カプラ16からの信号
は、第2の演算器22に供給される。第2の演算器22
の出力は、演算増幅器23に供給され、基準信号源24
からの基準信号と比較される。演算増幅器23は、前記
スイッチ20の開閉を行うリレー25の制御を行う。こ
のような構成の動作を次に説明する。
【0017】RF発振器11から発振された高周波は、
自動ゲインコントローラ12によって増幅された後、分
配器13に供給されて複数の高周波出力に分配される。
分配された各高周波出力は、電力増幅器14a〜14n
によって増幅され、更に、合成器15によって合成され
た後、出力端子17に供給される。この出力端子から、
図示していないが負荷(例えば、プラズマ装置)に高周
波出力が供給され、プラズマ装置内では、供給される高
周波電力によりプラズマが発生し、イオンエッチングや
成膜が実行される。
【0018】さて、増幅器14a〜14nによって増幅
され、合成器15によって合成された高周波出力に比例
した強度の信号がカプラー16から得られる。カプラー
16の信号は、演算増幅器18に供給されて基準信号源
19からの基準信号と比較される。演算増幅器18では
2種の信号との差の信号が得られ、この差信号は自動ゲ
インコントローラ12に供給される。自動ゲインコント
ローラ12においては、供給される差信号に応じて増幅
率が変化させられ、その結果、出力端子17に供給され
る高周波出力は常に一定に維持される。
【0019】上記合成器15では、各電力増幅器14a
〜14nから入力される高周波電力のバランスを図2に
示した原理によって検出している。この合成器15内の
合成アンバランス検出部によって検出されたアンバラン
ス信号(Vu)は、第1の演算器21に供給される。第
1の演算器21は2乗器であり、(Vu)2の信号が得
られる。第1の演算器21の出力とカプラー16からの
高周波出力(P)信号は、第2の演算器22に供給され
る。第2の演算器22は割算器であり、この結果、(V
u)2/Pが得られる。
【0020】ここで、(Vu)2と高周波出力Pとの関
係を図5のグラフに示す。図5で縦軸は(Vu)2であ
り、横軸がPである。バランスが取れている状態のとき
の曲線が(Vu1)2であり、アンバランス状態のとき
の曲線が(Vu2)2である。この2つの曲線につい
て、(Vu)2/Pを演算すると、図6のようになる。
図6で縦軸は(Vu)2/Pであり、横軸はPである。
【0021】このように、(Vu)2/Pを演算する
と、その値は、バランスが取れていてもアンバランスで
も、電力Pとの関係は常に一定となる。従って、バラン
ス状態とアンバランス状態との中間の値Mを設定し、
(Vu)2/PとMとを比較する。そして、(Vu)2
Pの値がM以上となった場合にRF電源をオフにすれ
ば、バランスがくずれた状態で装置を運転し、合成トラ
ンスに大きな損失を与えることを防止することができ
る。
【0022】そのため、図4の実施例では、第2の演算
器22の出力(Vu)2/Pを演算増幅器23に送り、
基準信号源24からのMの信号と比較している。この第
2の演算器22の出力がMより大きくなった場合には、
リレー25が動作し、その結果スイッチ20がオフ状態
とされ、高周波出力の発生が停止する。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくR
F電源は、合成アンバランス(Vu)を検出し、この合
成アンバランスと合成出力(P)とによって(Vu)2
/Pを演算し、この演算結果に基づき高周波出力をオフ
するように構成した。そのため、複数の入力電力がアン
バランスの状態での装置の運転をかならず停止させるこ
とが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数の高周波増幅器を並列運転し、それぞれの
電力を合成する方式のRF電源を示す図である。
【図2】合成器の原理を説明するための図である。
【図3】高周波電力Pとアンバランス信号Vuとの関係
を示す図である。
【図4】本発明に基づくRF電源の一実施例を示す図で
ある。
【図5】高周波電力Pと(Vu)2との関係を示す図で
ある。
【図6】高周波電力Pと(Vu)2/Pとの関係を示す
図である。
【符号の説明】
11 RF発振器 12 自動ゲインコントローラ 13 分配器 14 電力増幅器 15 合成器 16 カプラー 17 出力端子 18,23 演算増幅器 19,24 基準信号源 20 スイッチ 21,22 演算器 25 リレー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RF発振器と、RF発振器からの高周波
    を複数の出力に分配する分配器と、各出力を増幅する複
    数の増幅器と、増幅された各出力を合成する合成器と、
    合成アンバランス(Vu)を検出するアンバランス検出
    手段と、合成出力(P)を検出する出力検出手段と、
    (Vu)2/Pを演算する演算手段と、演算手段と所定
    値とを比較する比較手段と、比較手段からの出力に応じ
    て出力をオフする手段とを備えたRF電源。
JP5307904A 1993-12-08 1993-12-08 Rf電源 Withdrawn JPH07161494A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5307904A JPH07161494A (ja) 1993-12-08 1993-12-08 Rf電源

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JP5307904A JPH07161494A (ja) 1993-12-08 1993-12-08 Rf電源

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JPH07161494A true JPH07161494A (ja) 1995-06-23

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JP5307904A Withdrawn JPH07161494A (ja) 1993-12-08 1993-12-08 Rf電源

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JP (1) JPH07161494A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014222717A (ja) * 2013-05-14 2014-11-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

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Effective date: 20010306